脱氢酶

催化物质氧化还原反应的酶

脱氢酶,是指一类能 催化 物质(如 糖类 、 有机酸 、氨基酸)进行 氧化还原反应 的酶,在酶学分类中属于 氧化还原酶 类。反应中被氧化的 底物 称为氢供体或 还原剂 ,被还原的底物称为氢受体或电子受体。当受体是 氧气 时,催化该反应的酶称为氧化酶,其他情况下都称为脱氢酶。土壤脱氢酶活性易被存在于土壤中的胞外酚氧化酶,或能催化脱氢酶反应的 无机化合物 所掩盖。铜可与反应最终产物进行非生物反应,导致污染土壤中脱氢酶活性的测定结果偏低。虽然脱氢酶易受土壤环境的影响,但由于它不能以复杂的形态积累于土壤中,因而不适合作为指示土壤质量变化的指标,与 土壤呼吸 、微生物 生物量 无显著的 相关性 。

定义概念

在酶学分类中属于第一大类。反应中被氧化的 底物 叫氢供体或 还原剂 ,被还原的底物叫氢受体或电子受体。当受体是O2时, 催化 该反应的酶称为氧化酶,其他情况下都称为脱氢酶。不同的脱氢酶几乎都根据其底物的名称命名。如 琥珀酸脱氢酶 催化的反应(图1)。

这个反应是可逆的,在一定条件下,这个反应平衡趋向左方,那么这个酶可称为 反丁烯二酸还原酶 。有时也可以由于产物的特殊重要性而以产物来命名,例如 可的松 还原酶 等。

不同种类

脱氢 酶是已知酶中种类最多的一类,其中以催化供体中醇 基团 (—CHOH)、醛、 基团(—HCO或—RCO)及 基因(— CH2 —CH2—)脱氢的为最常见。天然受体主要有烟 胺腺嘌呤二核 酸(NAD+)和 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸 磷酸( NADP+ )和 细胞色素 。

反应原理

大多数脱氢酶的天然受体是NAD+或NADP+〔以下用NAD(P)+表示〕,例如 苹果酸脱氢酶 , 异柠檬酸脱氢酶 等。脱氢酶的 底物 经这类脱氢酶的 催化 使NAD(P)+还原生成NAD(P)H。另一些脱氢酶以 黄素 为辅基,辅基在催化反应中进行氧化还原。例如 琥珀酸脱氢酶 ,还原型 烟酰胺 腺嘌岭二 核苷酸 ( NADH )脱氢酶, 胆碱 脱氢酶等。NADH以及一些直接以黄素为辅基的脱氢酶的底物通过脱氢酶的催化最后通过 细胞色素 系统而被氧氧化,此时释放出的能量供机体需要。它们与细胞色素系统电子传递链的连接大体上可以用简单的图(图2)来表示。

α- 甘油磷酸 ,胆碱等可以分别通过相应的脱氢酶,在相当于琥珀酸脱氢酶的位置与电子传递链连接。

NADH脱氢酶、 琥珀酸脱氢酶 都含有 黄素 辅基。NADH脱氢酶的辅基是 黄素单核苷酸 (FMN),以非 共价键 与酶蛋白结合。 琥珀酸脱氢酶 的辅基是 黄素腺嘌呤二核苷酸 ( FAD ),以共价键与酶蛋白的 组氨酸的生物合成 结合。

NADH脱氢酶、琥珀酸脱氢酶均含有非 血红素 铁和酸不稳定硫。利用顺磁共振了解了铁硫部分在电子传递过程中的氧化还原作用,以及它们在酶与膜结合过程中的作用,铁硫中心不稳定,往往是酶失活的原因,铁硫中心也是一些酶 抑制剂 的作用部位。

生物体中绝大多数 氧化还原反应 都是在脱氢酶及氧化酶的 催化 下进行。物质经脱氢酶催化氧化,最后通过电子传递链而被氧氧化,此时通过 氧化磷酸化 作用生成 腺苷 三磷酸( ATP ),是异养生物体取得能量的主要途径。