нуклеотидом, FMN).

При восстановлении NAD только один из атомов водорода, удаляемых из молекулы алкоголя, связывается ковалентно с NAD, превращая его в NADH, тогда как другой становится свободным протоном:

NAD+ Н- 2[Н] > NADH -f Н+. (8-38)

^ NAD часто называли дифосфопирндиинуклеотидом (DPN), a NADP называли TPN. Многие бнохимнки предпочитают эти старые названия, и они еще нередко появляются в биохимической литературе.

Исследование 2Н-меченых алкоголей и их окисления под действием NAD показало, что дегидрогеназы катализируют прямой перенос к NAD+ водорода, который связан с углеродом спиртовой группы. Кроме того, не обнаружено обмена водорода с какими-либо протонами среды.

В то же время водород, присоединенный к кислороду спирта, освобождается в среду в виде Н+:

Этот водород освобождается в виде протона

Этот водород переносится непосредственно на NAD

Упомянутые выше наблюдения дают основание рассматривать эти акты биологического окисления (процессы дегидрирования) как удаление гидрид-иона Н~ совместно с протоном Н+, а не как удаление двух атомов водорода. Таким образом, NAD+ и NADP+ обычно рассматривают как коферменты, акцептирующие гидрид-ион. Тем не менее важно учитывать, что оказалось невозможным установить окончательно, происходит ли перенос атома водорода к этим коферментам до или после переноса электрона или же протон и электроны переносятся одновременно, т. е. в форме Н~.

Еще менее ясна картина в случае флавиновых коферментов FAD и рибофлавинфосфата. Однако, каков бы ни был истинный механизм реакции, удобно классифицировать большинство актов метаболического переноса водорода с позиции переноса гипотетического гидрид-иона. Гидрид-ион можно считать нуклеофилом, который может присоединяться к двойным связям или отщепляться от субстратов в реакциях тех типов, которые уже были рассмотрены и которые перечисляются в табл. 8-3. Хотя все реакции представлены в направлении восстановления, многие из них являются обратимыми, а некоторые обычно протекают в направлении, противоположном тому, которое представлено в таблице.

Почему существуют четыре основных кофермента переноса водорода (NAD+, NADP+, FAD и рибофлавинфосфат), а ие только один?

Ответ отчасти заключается в том, что восстановленные пнридин-нуклеотиды NADPH и NADH являются более сильными восстановителями, чем восстановленные флавины (табл. 3-7). И наоборот, фла-виновые коферменты являются более сильными окислителями, чем NAD+ и NADP+. Флавиновые коферменты построены на основе витамина рибофлавина, а пиридиновые нуклеотиды — на основе никотин-амида. Структуры этих двух витаминов, несомненно, отобраны природой с тем, чтобы придать коферментам надлежащие окислительно-восстановительные потенциалы (гл. 3, разд. В). Однако не все так просто. NAD+ и NADP+ проявляют тенденцию к существованию в клетке в свободных формах, диффундируя от одного фермента к другому. Флавиновые же коферменты обычно прочно связаны с белками и не способны к передвижению. Таким образом, они стремятся акцептировать атомы водорода от одного субстрата и передать их второму субстрату, оставаясь присоединенными к одному и тому же ферменту.

Окислительно-восстановительный потенциал системы пиридиннук-леотидных коферментов определяется стандартным окислительно-восстановительным потенциалом свободного кофермента в сочетании с отношением концентраций окисленной и восстановленной форм кофермента [NAD+]/[NADH] [уравнение 3-64)]. Следовательно, можно определить истинный потенциал системы NAD+ в клетке. Окислительно-восстановительный потенциал может быть различным в разных частях клетки вследствие различий в отношении [NAD+]/[NADH], но внутри данного участка клетки он является постоянным. В то же вреКоферменты — природные специализированные реагенты 239»

Таблица 8-3

Некеторые реакции переноса водорода1

Реакция

Ппнмер (реакции илн фермента)

А. Восстановление карбонильной группы

Алкоголъдегидрогеназа

• не—он

I ?

Б. Восстановление шнффова основания

"г"

^С=0 + NH3 «=± ^C=NH +Н " ?» НС—NH«

Дегидрогеназы аминокислот, ами»-оксидазы

В. Восстановление тноэфиров

9 ?Н

н- н+

С—SR —СН + R—SH Н

Альдегиддегидрогеназы

О

Г. Восстановление а,ненасыщенных ациль-ных групп

О

нR—СН»—СН2—С—Y

R—С

Ч II HC~C~Y

(Y = —S—СоА ит—ОН)

Д. Восстановление изолированной двойной связи

Ацил-СбА-дег идрогеиаза, ! сукцинат-дегндрогеиаза

\

R—С = С ' R—СН2—НС,

\

Восстановление десмостерина в холестерин

Реакция типа 9 (см. табл. 9-1): гипотетический гидрид-ноя Н- перенЬеится иа субстрат от кофермента с подходящим окислителько-восстановительиым потенциалом, такого, как NADH-(DPNH), NADPH (TPNH), FAD Hi или восстановленный рибофлавии-5'-фосфат. Ферменты обычно именуют по обратным реакциям (т. е. по реакциям дегидрирования).

мя окислительно-восстановительные потенциалы флавопротеидов сильно варьируют. Поскольку флавиновые коферменты не отщепляются от белка, два флавопротеида могут действовать при сильно отличающихся потенциалах, д