NAD 以 NAD⁺(氧化态)和 NADH(还原态)两种形式参与氧化还原反应,在生物体内的物质代谢过程中发挥着关键作用,以下是具体介绍:
脂肪酸在细胞内进行 β - 氧化分解时,NAD⁺参与其中。以十六碳的软脂酸为例,在脂酰辅酶 A 脱氢酶等一系列酶的作用下,脂肪酸的 β - 碳原子被氧化,NAD⁺接受从脂肪酸 β - 碳原子上脱下的氢和电子,生成 NADH。每进行一轮 β - 氧化,就会有一个 NAD⁺被还原为 NADH,同时生成一个少两个碳原子的脂酰辅酶 A 以及一分子乙酰辅酶 A。通过多次 β - 氧化循环,脂肪酸最终被完全分解为乙酰辅酶 A,进入三羧酸循环进一步氧化分解。
在肝脏中,酒精(乙醇)首先在乙醇脱氢酶的作用下被氧化为乙醛,这个过程中 NAD⁺作为氧化剂,接受乙醇氧化产生的氢和电子,自身被还原为 NADH。随后,乙醛在乙醛脱氢酶的作用下进一步被氧化为乙酸,同时又有 NAD⁺被还原为 NADH。乙酸最终可以进入三羧酸循环被彻底氧化分解,或者转化为其他物质。
糖异生是从非糖物质(如乳酸、丙酮酸、甘油、生糖氨基酸等)合成葡萄糖的过程。在糖异生途径中,一些步骤需要 NADH 参与。例如,在磷酸甘油醛脱氢酶的作用下,1,3 - 二磷酸甘油酸被 NADH 还原为 3 - 磷酸甘油醛,同时 NADH 被氧化为 NAD⁺。这一步反应是糖酵解中甘油醛 - 3 - 磷酸脱氢酶催化反应的逆反应,通过这种方式,NADH 和 NAD⁺在糖异生和糖酵解之间维持着平衡,以满足细胞对葡萄糖的需求。