当NADH是一个更有效的电子载体时,为什么FADH2会出现在柠檬酸循环中?

时间:2021-01-06 09:11:05   作者:
在柠檬酸循环中,需要FAD作为氧化剂代替NADH的唯一步骤是丁二酸脱氢为富马酸的步骤。作为柠檬酸循环中极不寻常的一步,它的独特之处不仅在于所用的氧化剂,而且在于发生的地方:线粒体内膜,而不是其他步骤中的线粒体基质。从生物化学的角度来看,这种不寻常的特征具有相当大的适应价值。

下面就是原因。

这是琥珀酸。

当NADH是一个更有效的电子载体时,为什么FADH2会出现在柠檬酸循环中

这是富马酸。

当NADH是一个更有效的电子载体时,为什么FADH2会出现在柠檬酸循环中

这一步将饱和碳碳键转化为不饱和碳键。

我们都知道,只连接碳原子和氢原子的饱和碳通常非常稳定,更不容易氧化。细胞以多种方式应对这一挑战。

在富马酸中,碳-碳双键与两个羧基结合,使得反应在能量上比非共轭等价物的脱氢更有利。

然而,这还不够。这需要比通常的NAD+更强的氧化剂,而FAD似乎非常适合这个角色:
 
  • FAD比NAD+具有更积极的还原潜力,是一种很强的氧化剂。细胞利用它进行许多能量困难的氧化反应,如碳碳键与烯烃的脱氢反应。
  • 一个著名的反应是柠檬酸循环的一部分(也被称为三羧酸循环或克雷伯循环);琥珀酸脱氢酶(电子传递链中的复合体II)需要以共价结合FAD,将琥珀酸与泛素还原为泛素醇结合,催化琥珀酸氧化为富马酸。

前文提到,反应位于线粒体内膜上。所涉及的酶丁二酸脱氢酶也是唯一同时参与柠檬酸循环和电子传递链的酶。因此,FADH2接收到的电子可以立即转移到辅酶Q上,辅酶Q参与氧化磷酸化,我认为,这进一步使得琥珀酸到富马酸的反应不可逆。
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