17.7. Пиридиновые нуклеотиды выполняют коллекторную функцию

Большинство электронных пар поступает в дыхательную цепь благодаря действию дегидрогеназ, использующих в качестве акцепторов электронов коферменты или (рис. 17-6). Всю эту группу в целом называют ависимыми дегидрогеназами.

Рис. 17-5. Полный набор переносчиков электронов, входящих в состав дыхательной цепи.

На участке 1 имеется не менее пяти различных железо-серных центров. Участок 2 включает две разные формы цитохрома b (с разными максимумами поглощения) и один железо-серный центр, отличный от тех, какие имеются на участке 1. Участок 3 содержит в дополнение к цитохромам еще и два иона меди. Ни точной последовательности, ни функции всех этих окислительно-восстановительных центров мы пока еще не знаем.

Мы уже встречались с отдельными ее представителями, когда рассматривали процесс гликолиза и цикл лимонной кислоты. Существует, однако, еще и много других. Некоторые биологически важные реакции, катализируемые такими дегидрогеназами, приведены в табл. 17-2.

Дегидрогеназы катализируют обратимые реакции, которые в общем виде могут быть записаны следующим образом:

Подавляющее большинство таких дегидрогеназ содержит NAD+ (табл. 17-2). У некоторых, как, например, у глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы (разд. 16.13), акцептором электронов служит NADP+ . И лишь совсем немногие такие, как глутаматдегидрогеназа, способны взаимодействовать как с NAD+ , так и с NADP (табл. 17-2). Часть пиридинзависимых дегидрогеназ локализована в цитозоле, часть в митохондриях, а некоторые присутствуют и здесь, и там. Дегидрогеназы цитозоля способны взаимодействовать только с теми пиридиновыми нуклеотидами, которые находятся в цитозоле; сходным образом обстоит дело и с митохондриальными дегидрогеназами - обычно они взаимодействуют только с пиридиновыми нуклеотидами матрикса митохондрий.

Рис. 17-6. Никотинамидадениндинуклеотид (NAD) и ннкотинамидадениндинуклеотидфосфат (NADP). А. Окисленные формы (NAD+ и NADP). Никотинамид (на красном фоне) представляет собой один из витаминов группы В (разд. 10.6); это та часть молекулы NAD, которая принимает участие в переносе электронов. Б Восстановление никотинамидного кольца NAD+ субстратом. Два восстановительных эквивалента переносятся от субстрата (обозначенного здесь ) на NAD+ в форме гидрид-иона . Второй водородный атом, отщепляемый от субстрата, превращается в ион .

Цитозольный и митохондриальный пулы NAD и NADP отделены друг от друга митохондриальной мембраной, которая для этих коферментов непроницаема. Мы еще вернемся к этому вопросу.

Среди NAD-зависимых дегидрогеназ, участвующих в углеводном обмене, главную роль играют глицералъдегидфосфатдегидрогеназа и лактатдегидрогеназа гликолитической системы, локализующиеся в цитозоле, а также пируватдегидрогеназа, находящаяся в митохондриях (табл. 17-2). Три NAD-зависимые дегидрогеназы участвуют в митохондриях в цикле лимонной кислоты: изоцитрат-дегидрогепаза, -кетоглутаратдегидроге-наза и малатдегидрогеназа.

Таблица 17-2. Некоторые важные реакции, катализируемые NAD(P)-зависимыми дегидрогеназами

К числу других важных митохондриальных дегидрогеназ относятся: 3-гидроксиацил-СоА-дегидрогенаэа, участвующая в цикле окисления жирных кислот, -гидроксибути-ратдегидрогеназа (гл. 18) и глутаматдегидрогепаза, функция которой связана с катаболизмом аминокислот (гл. 19).

Пиридинзависимые дегидрогеназы отщепляют от своих субстратов по два водородных атома. Один из них в виде гидрид-иона переносится на NAD + или NADP+ , а второй в виде иона переходит в среду. Каждый гидрид-ион несет два восстановительных эквивалента; один из них в форме водородного атома присоединяется к четвертому углеродному атому никотинамидного кольца, а второй в виде элек грона передается азоту этого кольца (рис. 17-6).

Поскольку большая часть клеточных дегидрогеназ переносит водородные атомы от субстратов на NAD+, можно сказать, что эгот кофермент выполняет коллекторную функцию - собирает пары восстановительных эквивалентов, поступающие от разных субстратов, в одной молекулярной форме, в форме NADH (рис. 17-7). В конечном счете NAD может собирать в этой форме также и восстановительные эквиваленты от субстратов, на которые действуют NADP-зависимые дегидрогеназы. Это оказывается возможным благодаря действию пиридининуклеотид-тринсгидрогеназы - сложного фермента, катализирующего реакцию