递氢体

递氢体　　递氢体是电子呼吸链的组成部分.，辅酶1、黄素酶和FP、辅酶Q

　　传递链酶和辅酶在线粒体内膜上按一定的顺序排列组成的递氢和递电子体系

　　主要由下列五类电子传递体组成，它们是：烟酰胺脱氢酶类、黄素脱氢酶类、铁硫蛋白类、细胞色素类及辅酶Q（又称泛醌）。它们都是疏水性分子。除脂溶性辅

　　酶Q 外，其他组分都是结合蛋白质，通过其辅基的可逆氧化还原传递电子。

　　（一）烟酰胺脱氢酶类

　　烟酰胺脱氢酶类（nicotinamine dehydrogenases）以NAD+和NADP+为辅酶，现已知在

　　代谢中这类酶有200 多种。这类酶催化脱氢时，其辅酶NAD+或NADP+先和酶的活性中心

　　结合，然后再脱下来。它与代谢物脱下的氢结合而还原成NADH 或NADPH。当有受氢体

　　存在时，NADH 或NADPH 上的氢可被脱下而氧化为NAD+或NADP+。其递氢机制是：当

　　其接受代谢物脱下的一对氢原子时，就由氧化型（NAD+或NADP+）变为还原型（NADH

　　＋H+或NADPH＋H+），吡啶环接受一个氢原子和一个电子后，氮原子就由五价变成三价，

　　而H+则游离于介质中。这种转移是可逆的。

　　$AH2 + NAD+/NADP+ A + NADH/NADPH + H+

　　在糖代谢中，许多底物脱氢是由以NAD+或NADP+为辅酶的脱氢酶催化的，如异柠檬

　　酸脱氢酶、苹果酸脱氢酶、丙酮酸脱氢酶、α-酮戊二酸脱氢酶、乳酸脱氢酶、3-磷酸甘油

　　醛脱氢酶等。

　　（二）黄素脱氢酶类

　　200

　　黄素脱氢酶类（flavin dehydrogenases）是以FMN 或FAD 作为辅基。FMN 或FAD 与

　　酶蛋白结合是较牢固的。这些酶所催化的反应是将底物脱下的一对氢原子直接传递给FMN

　　或FAD 而形成FMNH2 或FADH2。其传递氢的机制是FMN 或FAD 的异咯嗪环上第1 位

　　及第10 位两个氮原子能反复地进行加氢和脱氢反应，因此FMN、FAD 同NAD+、NADP+

　　的作用一样，也是递氢体。现以SH2 代表还原式底物，以E-FMN 或E-FAD 代表具有不同

　　辅基的酶，其反应可表示如下：

　　SH2 + E-FMN S + E-FMNH2

　　SH2 + E-FAD S + E-FADH2

　　在电子传递链中的NADH 脱氢酶，它的辅基是FMN，它催化的反应是将NADH 上的

　　电子传递给电子传递链的下一个成员——辅酶Q；在三羧酸循环中，琥珀酸脱氢酶以FAD

　　为辅基；在脂肪酸β-氧化中催化脂肪酸的第一步脱氢的酶——酰基-CoA 脱氢酶的辅基是

　　FAD。另外，二氢硫辛酸脱氢酶以FAD 为辅基，该酶是参与丙酮酸形成乙酰-CoA 以及α-

　　酮戊二酸脱氢形成琥珀酰-CoA 过程中多酶体系的一种酶。

　　（三）铁硫蛋白类

　　铁硫蛋白类（iron-sulfur proteins）的分子中含非卟啉铁与对酸不稳定的硫（酸化时放

　　出硫化氢、也除去铁），二者成等量关系，排列成硫桥，然后再与蛋白质中的半胱氨酸连

　　接。因其活性部分含有两个活泼的硫和两个铁原子，故称为铁硫中心，又称作铁硫桥。铁

　　硫蛋白在线粒体内膜上与黄素酶或细胞色素形成复合物，它们的功能是以铁的可逆氧化还

　　原反应传递电子氧化态三价铁形式是红色或绿色，还原态颜色消退，因此铁硫蛋白是单电子传递体。

　　在从NADH 到氧的呼吸链中，有多个不同的铁硫中心，有的在NADH 脱氢酶中，有的与

　　细胞色素b 及c１有关。另外，铁硫蛋白在叶绿体中也参与光合作用中的电子传递。

　　（四）辅酶Q类

　　辅酶Q（coenzyme Q，简称CoQ）是一类脂溶性的化合物，因广泛存在于生物界，故

　　又名泛醌（ubiquinone）。其分子中的苯醌结构能可逆地加氢和脱氢，故CoQ 也属于递氢

　　体。它的结构和传递氢机制可参看第四章中的维生素和辅酶内容，不同来源的辅酶Q 的侧

　　链长度是不同的。某些微生物线粒体中的辅酶Q 含有6 个异戊二烯单位（CoQ6）；动物细

　　201

　　胞线粒体中的辅酶Q 含有10 个异戊二烯单位（CoQ10）。另外，植物细胞中的质体醌在光

　　合作用的电子传递中起着类似的作用。

　　（五）细胞色素类

　　细胞色素（cytochromes, or cellular pigments）是一类以铁卟啉衍生物为辅基的结合蛋

　　白质，因有颜色，所以称为细胞色素（Cyt-Fe）。细胞色素的种类较多，已经发现存在于高

　　等动物线粒体电子传递链中的细胞色素有b、c1、c、a 和a3。其中细胞色素c 为线粒体内

　　膜外侧的外周蛋白，其余的均为内膜的整合蛋白。细胞色素c 容易从线粒体内膜上溶解出

　　来。不同种类的细胞色素的辅基结构与蛋白质的连接方式是不同的。细胞色素中的辅基与

　　酶蛋白的关系以细胞色素c 研究得最清楚，见图6-2 所示。在典型的线粒体呼吸链中，细

　　胞色素的排列顺序依次是：b→c1→c→aa3→O2，其中仅最后一个a3 可被分子氧直接氧化，

　　但现在还不能把a 和a3 分开，故把a 和a3 合称为细胞色素氧化酶，由于它是有氧条件下电

　　子传递链中最末端的载体，故又称末端氧化酶（terminal oxidase）。在aa3 分子中除铁卟啉

　　外，尚含有两个铜原子，依靠其化合价的变化，把电子从a3 传到氧，故在细胞色素体系中

　　也呈复合体的排列。