Советуем для ознакомления:

Физиология:

Популярные разделы сайта:

Окислительно-восстановительные реакции. Перенос водорода в клетке

Встречаясь с, казалось бы, бесконечным разнообразием типов цепей окислительных реакций, студенты очень часто забывают этот простой, но чрезвычайно важный принцип. Мы можем осознать биологическое значение и важность этих окислительных процессов, происходящих в клетке, в свете энергетического обмена, рассматривая либо энергию восстановления, либо энергию фосфорилирования.

Подобно тому как АТФ играет центральную роль в энергетическом обмене клетки посредством реакций фосфорилирования, так и коферменты НАД и НАДФ выполняют важнейшую, ключевую функцию в окислительно-восстановительных реакциях. В молекуле никотинамидадениндинуклеотида (НАД) содержится амид витамина В, ниацин, или никотиновая кислота, который соединен через молекулу рибозы с концевым фосфатом АДФ. Аденин-нуклеотидная часть молекул этих коферментов, несомненно, участвует главным образом в реакциях связывания, которые определяют специфичность их взаимодействия с определенными ферментными системами; это обстоятельство с очевидностью следует из того факта, что никотинамидадениндинуклеотидфосфат (НАДФ), имеющий лишь еще одну дополнительную фосфатную группу, присоединенную к аденин-рибозной части молекулы, играет в процессах обмена веществ роль, достаточно четко отличающуюся от роли НАД. Однако именно никотинамидная часть молекул обоих коферментов придает им уникальное свойство, благодаря которому они занимают центральное положение в процессах окисления и восстановления. Основными особенностями такого переноса водорода, благодаря которым этот процесс столь важен для экономики клетки, являются:

1) обратимость многих дегидрогеназных реакций вследствие того, что изменения энергии при этих реакциях как правило невелики;
2) способность коферментов — как в окисленном, так и в восстановленном состоянии — легко отделяться от дегидрогеназ путем диссоциации;
3) возможность участия в таких реакциях множества субстратов различных типов — углеводов, липидов, аминокислот и т. д.

перенос водорода в клетке

Благодаря этим общим свойствам никотинамиднуклеотидная система (окислительно-восстановительная) характеризуется чрезвычайной маневренностью. Обратимость процессов позволяет ей участвовать как в окислении субстрата, так и в восстановлении продукта реакции в зависимости от потребностей клетки. Подвижность системы облегчает двусторонний обмен атомами водорода и электронами между различными дегидрогеназными системами и различными частями клетки.

Благодаря возможности вовлечения разнообразных субстратов эта система служит связующим звеном, посредством которого восстанавливающие эквиваленты, необходимые при восстановительном анаболизме биомолекул одной категории, могут быть предоставлены в результате окислительного катаболизма молекул другой категории.

Хорошим примером сопряженных с НАД переносов водорода в тканях человека может служить реакция, катализируемая лактат-дегидрогеназой. Как и в случае рассмотренной выше гексокиназной реакции, полезно подразделить процесс на составляющие его этапы, для того чтобы понять природу движущей силы, заставляющей эту систему работать. Однако в отношении окислительно-восстановительных реакций эту движущую силу выражают обычно в терминах восстановительных потенциалов, а не изменений энергии, хотя, по существу, эти термины равноценны. Этапы реакции характеризуют в терминах, выражающих тенденцию или стремление каждого из реагирующих веществ действовать в качестве химического восстановителя, отдавая электроны молекулам акцепторов.

Чем более отрицательна величина Е'0 (в вольтах), тем более выражено стремление участвующих в реакции веществ действовать в качестве восстанавливающей системы, отдавая электроны другому веществу. Так, в нашем примере пара НАД» Н=НАД+ в реакции (1) имеет более отрицательный восстановительный потенциал и стремится отдать электроны (и атомы водорода) для восстановления пары лактат — пируват в реакции (2), которая поэтому будет идти в обратном направлении.

- Вернуться в раздел "медицинская физиология"

Оглавление темы "Метаболизм в организме":
1. Модифицирование ферментов. Адаптация путем синтеза ферментов
2. Генетическое детерминирование ферментов. Воздействие на механизм синтеза ферментов
3. Врожденное нарушение обмена. Альбинизм и алкаптонурия
4. Метаболические пути. Запасание энергии
5. Энергетическая лестница. Этапы выделения энергии при расщеплении глюкозы
6. Реакции гликолиза. Промежуточные метаболические продукты
7. Макроэргические соединения. АТФ
8. Метаболизм АТФ. Фосфатные макроэргические соединения
9. Азотсодержащие фосфагены. Значение макроэргических соединений
10. Окислительно-восстановительные реакции. Перенос водорода в клетке