煙酰胺輔酶負(fù)氫轉(zhuǎn)移機(jī)理和糖苷水解反應(yīng)研究.pdf

1、當(dāng)代生物化學(xué)研究領(lǐng)域中非?；钴S而又非常重要的方向就是有關(guān)生物功能分子的模擬研究。隨著科學(xué)的飛速發(fā)展，人們對(duì)生物功能分子的結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)不斷深入，更希望在此基礎(chǔ)上清楚了解這些物質(zhì)究竟是如何發(fā)揮作用的。本文追蹤當(dāng)代生物化學(xué)研究的熱點(diǎn)，從熱力學(xué)角度出發(fā)，旨在對(duì)煙酰胺輔酶(NAD(P)H)負(fù)氫轉(zhuǎn)移機(jī)理和糖苷鍵性質(zhì)展開化學(xué)基礎(chǔ)研究。 煙酰胺輔酶(NAD(P)H)是生命體內(nèi)最重要的氧化還原輔酶之一，據(jù)報(bào)道參與體內(nèi)400多個(gè)氧化還原反應(yīng)。雖然輔酶的氧化還

2、原中心結(jié)構(gòu)人們已經(jīng)確定為1,4-二氫吡啶，然而輔酶與它的1,2-二氫異構(gòu)體之間的差異以及負(fù)氫轉(zhuǎn)移的機(jī)理，仍然有待進(jìn)一步研究探索。 本文首先通過(guò)熱動(dòng)力學(xué)相結(jié)合的方法，詳細(xì)考察了1,4-/1,2-二氫吡啶化合物的差異所在。結(jié)果表明，1,4-二氫吡啶化合物能夠構(gòu)成完整的氧化還原循環(huán)體系是它的優(yōu)勢(shì)所在。在輔酶負(fù)氫轉(zhuǎn)移機(jī)理的研究中，首先考察了模型化合物在乙腈中的基元步驟熱力學(xué)驅(qū)動(dòng)力。結(jié)果顯示，1-取代苯基-l,4二氫煙酰胺(PNAH)隨取代基拉

3、電子效應(yīng)的遞減推電子效應(yīng)的漸增，負(fù)氫轉(zhuǎn)移優(yōu)勢(shì)也由負(fù)氫一步轉(zhuǎn)移漸變?yōu)镠<'·>-e<'->更為有利。在多步負(fù)氫轉(zhuǎn)移過(guò)程中，均以e<'->-H<'+>-e<'->最為可行。最后將研究推進(jìn)到在緩沖溶液中考察NAD(P)H輔酶本身負(fù)氫轉(zhuǎn)移機(jī)制。第一次得到了NADH和NADH<'·+>在水溶液中的C<，4>-H鍵的異裂能和均裂能，這必將為更好的理解NADH/NAD<'+>輔酶在體能如何行使功能提供線索。NADH的C<，4>-H鍵異裂能不太大，說(shuō)明

4、它是比較好的負(fù)氫給體:相對(duì)較大的均裂能表明NADH并不是個(gè)良好的氫原子給體。那么體內(nèi)的氫原子轉(zhuǎn)移應(yīng)該甚少發(fā)生在NADH和它的受體之間。當(dāng)在所有的多步機(jī)理中，e<'->-H<'+>-e<'->是最為可能的。糖類化合物是生命體內(nèi)至關(guān)重要的四大基本物質(zhì)之一，同人類的生命活動(dòng)棲息相關(guān)密不可分。糖苷水解反應(yīng)是非常重要而經(jīng)典的研究課題，是人們了解糖苷以及糖苷鍵性質(zhì)常用的模型反應(yīng)。然而糖水解反應(yīng)的歷程至今仍然未有定論。本文以取代苯酚α/β葡萄糖苷和半

5、乳糖苷為模型，通過(guò)實(shí)驗(yàn)和理論計(jì)算相結(jié)合的方法獲得了糖苷穩(wěn)定性以及糖苷鍵性質(zhì)等重要基礎(chǔ)信息。結(jié)果表明，實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論計(jì)算兩個(gè)方面共同表明在所選四個(gè)系列糖苷模型水解反應(yīng)發(fā)生時(shí)，都更傾向關(guān)鍵的斷鍵步驟發(fā)生在糖苷C<,1>-O<,1>鍵上，生成糖環(huán)端基碳正離子；糖環(huán)上C<,4>-OH處于平伏鍵更有利于糖苷結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定；糖配基上連有給電子取代基有助于穩(wěn)定糖苷，連有拉電子基團(tuán)則活化糖苷鍵利于斷鍵。本工作能夠?yàn)楦宄乩斫馓擒真I性質(zhì)和煙酰胺輔酶(NAD