Електрони спрямовуються до універсальних акцепторів електронів

Процес окисного фосфорилювання розпочинається з надходження електронів у дихальний ланцюг. Більшість з них утворюються під дією дегідрогеназ, які «збирають» електрони у катаболічних шляхах і спрямовують їх до універсальних акцепторів електронів – нікотинаміднуклеотиди (NAD⁺ чи NADP⁺) або флавіннуклеотиди (FMN чи FAD).

Нікотинаміднуклеотид-залежні дегідрогенази каталізують оборотні реакції таких загальних типів:

Відновлений субстрат + NAD ⁺ ↔ окиснений субстрат + NADH + Н⁺

Відновлений субстрат + NADP⁺ ↔ окиснений субстрат + NADPH + Н⁺

Для переважної більшості дегідрогеназ, які беруть участь у катаболізмі, специфічним акцептором електронів слугує NAD⁺ (Таб. 19-1). Частина дегідрогеназ локалізована у цитозолі, інші - у мітохондріях, і лише деяким з них властиві як мітохондріальні, так і цитозольні ізоформи.

Функція NAD-залежних дегідрогеназ полягає у відщепленні від субстратів двох атомів водню. Один з них переноситься у вигляді гідрид-іона (: Н^+-) на NAD⁺; інший вивільняється у середовище у вигляді Н⁺ (див. рис.13-15). NADH і NADPН - це водорозчинні електронні переносники, які оборотно зв’язуються з дегідрогеназами. NADH переносить електрони від катаболічних реакцій до їхніх пунктів надходження у дихальний ланцюг, NADH-дегідрогеназний комплекс описано нижче. NADPН здебільшого постачає електрони для анаболічних реакцій. У клітинах існують окремі пули NADPН і NADH з різними окисно-відновними (редокс) потенціалами, що досягається шляхом підтримання співвідношення [відновлена форма]/[окиснена форма] на відносно високому рівні для NADPН, і на відносно низькому - для NADH. Ні NADH, ні NADPН не здатні проникати через внутрішню мітохондріальну мембрану, однак електрони, які вони переносять, проникають через неї опосередковано, що буде описано нижче.

Флавопротеїни містять дуже міцно, інколи навіть ковалентно зв’язаний флавіновий нуклеотид - або FMN, або FAD (рис. 13-18). Окиснений флавіновий нуклеотид може прийняти один чи два електрони, внаслідок чого утворюються, відповідно, напівхінонова форма, чи FADH₂ або FMNН₂. Перенесення електронів відбувається тому, що флавопротеїн має вищий відновлювальний потенціал, ніж сполука, яка окиснюється. Стандартний відновлювальний потенціал флавінового нуклеотида, на відміну від NAD чи NADP, залежить від протеїну, з яким він зв’язаний. Локальні взаємодії з функціональними групами у складі протеїна деформують електронні орбіталі у флавіновому кільці, змінюючи відносну стабільність окиснених чи відновлених форм. Тому величина відповідного стандартного відновлювального потенціалу є такою, яка характерна для певного флавопротеїну, а не для виділених FAD чи FMN. Флавіновий нуклеотид необхідно розглядати як частину активного центру флавопротеїну, а не як реагент чи продукт реакції перенесення електронів. Оскільки флавопротеїни можуть брати участь або в одно-, або у двохелектронному перенесенні, то вони можуть слугувати проміжними продуктами реакцій, в яких віддаються два електрони (реакції дегідрогенізації), а також реакцій, у яких акцептується лише один електрон (як у разі відновлення хінона до гідрохінона, що описано нижче).

Дата добавления: 2015-08-18