【教学反思】光合呼吸中的辅酶I和辅酶Ⅱ

来源:仪征中学 时间:2024-01-08
 


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什么是辅酶?

    辅酶是一大类有机辅助因子的总称,是酶催化氧化还原反应、基团转移和异构反应的必须因子。它们在酶催化反应中承担传递电子、原子或基团的功能。辅酶也可以被视为第二底物,因为在催化反应发生时,辅酶发生的化学变化与底物正好相反。辅酶是一类可以将化学基团从一个酶转移到另一个酶上的有机小分子,与酶较为松散地结合,对于特定酶的活性发挥是必要的。有许多维他命及其衍生物,如硫胺素和叶酸,都属于辅酶。这些化合物无法由人体合成,必须通过饮食补充。(来自百度)

维生素PP包括烟酸和烟酰胺,又称抗糙皮病维生素。

图片    在体内烟酰胺与核糖、磷酸、腺嘌呤组成脱氢酶的辅酶,主要是烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+,辅酶I)和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADP+,辅酶Ⅱ),其还原形式为NADH和NADPH(如图)。(来自《生物化学》-朱圣庚 徐长法))

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    烟酰胺辅酶是电子载体,在各种酶促氧化-还原反应中起着重要作用。NAD+在氧化途径(分解代谢)中是电子受体,而NADPH在还原途径(生物合成)是电子供体。这些反应涉及转移氢负离子给NAD+,或者从NADH转移出。促进这种转移的酶是熟知的脱氢酶类。氢负离子(H:-或H-)含两个电子,因此NAD+和NADP+起两个电子载体的作用。吡啶环的C4位置是NAD+和NADP+的反应中心,能接受或给出氢负离子(如图。分子中的腺嘌呤部分不直接参与氧化还原过程。

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NADH和NADPH的来源和去路:

    人们每天食用的食物中含有的淀粉、脂肪和蛋白质都是NADH和NADPH的来源。这些大分子首先被消化、降解为小分子,如葡萄糖、脂肪酸、氨基酸等,然后进人身体的血液循环,运输到各个器官被细胞所吸收。在细胞中,这些物质进一步分解进入三羧酸循环,通过脱氢酶脱下氢交给NAD+生成NADH,这是NADH的来源

“能量支票”NADH如何转换为“能量货币”ATP?

    要想将支票兑换成货币,需要去银行系统,则NADH在体内通过什么系统兑换成ATP?线粒体是产生能量的“工厂”,引入氧化磷酸化系统,NADH在此系统参与“接力赛”,脱下氢,交给后续的“接氢棒”和“接电子棒”成员呼吸链复合体I、辅酶Q、复合体Ⅲ、细胞色素c、复合体IV和O₂,并在“接力赛”的过程中,产生H+梯度,积蓄到一定程度,H+流像水流一样,从高处流向低处,水的势能通过发电机转盘旋转转化为电能,同样,H+流的电化学势能和化学能通过ATP合酶的旋转转化为ATP,这就是NADH的去路

    体内物质在分解代谢的同时,也在进行着合成代谢,在合成代谢过程中,需要供氢体,NADPH在体内充当了供氢体。为了产生此供氢体,体内从葡萄糖代谢专门打开一条支路,即磷酸戊糖途径,在此途径,1分子葡萄糖发生2步脱氢反应,交给NADP+,生成2分子的NADPH,这是NADPH的来源。和NADH不同,NADPH不参与电子传递,而是作为供氢体参与多种合成代谢反应和体内羟化反应国。此外,NADPH通过提供氢,维持谷胱甘肽(GSH)的还原状态,还原型谷胱甘肽是体内重要的抗氧化剂,可以保护一些含-SH基的蛋白质或酶免受氧化剂尤其是过氧化物的损害。即NADPH通过供给H,给物质代谢提供还原力。

    在植物体内,NADPH还有其他来源,即光合作用中光反应阶段,水光解释放的电子交给NADP+(在铁氧还蛋白-NADP+还原酶的催化下)生成NADPH。

    此处生成的NADPH主要功能是参与植物体内碳水化合物的合成反应,即为卡尔文循环提供还原力。3分子CO2进入卡尔文循环,经过固定和6分子NADPH还原以后共产生1分子3-磷酸甘油醛,因此,NADPH将植物体内的光反应和暗反应过程耦合在一起。

 
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