Oksygenassimilasjon

Oksygen som et resultat av spaltingen av vann i fotosyntesen danner grunnlaget for utviklingen av de fleste av artene som lever på jorda. Oksygen deltar i celleåndingen (respirasjonen) ved å motta elektroner, og gir mulighet til å frigi store mengder energi ved oksidasjon av organiske molekyler. Respirasjon utgjør 90% av assimilert oksygen i planter.

Oksygen fra vann inngår i organiske stoffer i overgangen fra det ustabile C6-komplekset i rubisko hvor det dannes to molekyler 3-fosfoglycersyre.

Oksygen kan assimileres ved direkte reaksjon med organiske molekyler katalysert av oksygenaser. Rubisko inneholder også oksygenaseaktivitet.

   Oksygenaser deles i to hovedgrupper avhengig av hvor mange oksygenatomer som overføres: monooksygenase som overfører ett oksygenatom og dioksygenase som overfører to.

Monooksygenase tilfører ett av oksygenatomene inn i en karbonforbindelse og det andre oksygenmolekylet blir til vann.

A + O2 + BH2 → AO + H2O + B

Hvor A er organisk stoff, og B er elektrondonor.

Monooksygenaser blir også kalt “mixed-function” oksidaer (MFO). MFO i ER oksiderer monoterpener, diterpener, samt fettsyrer.

Monooksygenaser trenger NAD(P)H som elektrondonor.

En gruppe monooksygenaser kalles cytokrom P450.

C + O2 + NAD(P)H + H+ → CO + H2O + NAD(P)+

Et eksempel er cytokrom P450 hydroksylering av cinnamat som omdannes til p-koumarsyre. Oksygen er først bundet til jern i hem.

Dioksygenase inkorporerer begge oksygenatomene i dioksygen i en eller to karbonforbindelser. Ekstensin i celleveggen inneholder mye av aminosyren hydroksyprolin som lages fra aminosyren prolin ved hydroksylering katalysert av prolyl hydoksylase i endoplasmatisk retikulum og som trenger jern og askorbinsyre som kofaktorer, en dioksygenase. Hydroksylseringen skjer etter at prolin er satt inn i protein.

Lipoksygenase er en dioksygenase som tilfører to oksygenatomer til umettede fettsyrer.

2 1011 tonn oksygen frigis årlig til atmosfæren fra fotosyntesen. Oksygenforgiftning skyldes en ubalanse i en finstemt likevekt. Oksygen trengs for å frigi energi og opprettholde liv i en aerob atmosfære.

Reaksjoner som hemmes av oksygen er reduksjonen av nitrogen til ammonium vha. nitrogenase. For ca. 3 milliarder år siden startet en fotokjemisk spalting av vann. Jern hjalp til med avgiftningen av oksygen.

 Oksygen er nødvendig i syntese av fettsyrer. Oksygen fungerer ellers som elektronakseptor. Oksidasjon av substratet med oksygen frigir energien. Molekylært oksygen i atmosfæren er triplett oksygen og ikke spesielt reaktivt med biologiske substrater, sammenlignet med aktivert singlett oksygen som er meget reaktivt og må avgiftes.

Tilbake til hovedside

Publisert 18. mars 2019 15:21 - Sist endret 2. mars 2020 08:24