Dinukleotyd nikotynamidoadeninowy

Plik Dinukleotyd nikotynamidoadeninowy jest ważnym koenzymem w kontekście metabolizmu energetycznego, pochodzi z niacyny (witamina B3, amid kwasu nikotynowego). Jeśli występuje niedobór witaminy B3, pojawiają się objawy pelagry.

Co to jest dinukleotyd nikotynamidoadeninowy?

Dinukleotyd nikotynamidoadeninowy jest koenzymem przenoszącym jon wodorkowy (H-) w ramach metabolizmu energetycznego. Występuje w każdej komórce, a zwłaszcza w mitochondriach. Dinukleotyd nikotynamidoadeninowy lub NAD jest zawsze w równowadze NAD + / NADH.

NAD + jest formą utlenioną, a NADH zredukowaną. W reakcjach utleniania NAD + jest redukowany do NADH poprzez wychwyt protonu (H +) i dwóch elektronów (2e-). Formalnie jest to przeniesienie jonu wodorkowego (H-). NADH jest bardzo bogaty w energię i przekazuje swoją energię do ADP z utworzeniem ATP. Podczas gdy NAD + występuje głównie w cytozolu, NADH znajduje się głównie w mitochondriach. NAD składa się z dwóch nukleotydów.

Jeden nukleotyd zawiera azotową zasadę adeninę, podczas gdy drugi nukleotyd amid kwasu nikotynowego jest glikozydowo związany z cukrem. Ryboza działa jak cukier. Dwa nukleotydy są połączone ze sobą przez grupy fosforanowe. Pierścień azotu reszty amidu kwasu nikotynowego w postaci utlenionej jest naładowany dodatnio. Ta forma (NAD +) ma niższą energię niż forma zredukowana (NADH) ze względu na pierścień aromatyczny.

Funkcja, efekt i zadania

Dinukleotyd nikotynamidoadeninowy tworzy parę redoks NAD + / NADH. Potencjał redoks zależy od stosunku obu składników. Gdy stosunek NAD + / NADH jest duży, zdolność utleniania jest wysoka. Im mniejszy współczynnik, tym większa moc redukcji.

W układach biologicznych jednocześnie muszą zachodzić reakcje utleniania i redukcji. Jednak nie może tego zagwarantować jedna para redoks. Dlatego poszczególne reakcje z różnymi kofaktorami redoks zachodzą oddzielnie. Postać utleniona znajduje się głównie w cytozolu, podczas gdy forma zredukowana przeważa w mitochondriach. W ramach tego systemu redoks nieustannie odbywa się pośrednie magazynowanie energii. Z jonem wodorkowym (proton + 2 elektrony), NAD + jednocześnie pochłania energię do pośredniego magazynowania. Energia pochodzi z rozpadu bogatych w energię substratów, takich jak węglowodany lub kwasy tłuszczowe, w łańcuchu oddechowym.

Podczas utleniania i uwalniania H- energia jest przenoszona do ADP z utworzeniem bogatych w energię ATP. ATP jest najważniejszym magazynem energii, który uwalniając swoją energię wraz z regresją ADP, stymuluje reakcje energochłonne (tworzenie własnych substancji organizmu) lub pracę mechaniczną (praca mięśni, ruch narządów wewnętrznych) lub wytwarzanie ciepła przez organizm. Dzięki swojemu potencjałowi redoks dinukleotyd nikotynamidoadeninowy zapewnia liczne reakcje redoks, które umożliwiają uporządkowaną produkcję energii w łańcuchu oddechowym. Energia jest wielokrotnie magazynowana tymczasowo iw razie potrzeby oddawana w ukierunkowany sposób.

Edukacja, występowanie i właściwości

NAD + jest biosyntetyzowany z kwasu nikotynowego lub amidu kwasu nikotynowego (niacyna, witamina B3) oraz z aminokwasu tryptofanu. Obie substancje muszą zostać wchłonięte przez organizm, ponieważ nie powstają w metabolizmie. Tryptofan jest aminokwasem egzogennym, a niacyna jest witaminą, której brak w diecie powoduje objawy niedoboru. Dzienne zapotrzebowanie na witaminę B3 zależy od wydatku energetycznego organizmu.

Im więcej energii potrzebuje organizm, tym więcej trzeba dostarczyć niacyny. W szczególności drób, ryby, nabiał, grzyby i jaja zawierają dużo niacyny. Witamina B3 znajduje się również w kawie, orzeszkach ziemnych i roślinach strączkowych. Jednak objawy niedoboru rzadko występują, ponieważ aminokwas tryptofan może również tworzyć NAD. Tryptofan znajduje się również w wystarczających ilościach w wyżej wymienionych produktach spożywczych. D-rybonukleotyd nikotynianu można syntetyzować z obu materiałów wyjściowych, co stanowi punkt wyjścia do syntezy NAD +.

Choroby i zaburzenia

Ponieważ dinukleotyd nikotynamidoadeninowy odgrywa kluczową rolę w metabolizmie energetycznym, jego niedobór prowadzi do poważnych zaburzeń zdrowotnych. Oprócz funkcji pośredniego magazynu energii, uczestniczy jako koenzym 1 w ponad 100 różnych reakcjach enzymatycznych.

Oprócz wpływu na produkcję energii stymuluje również syntezę neuroprzekaźników dopaminy, adrenaliny czy serotoniny. Działa pobudzająco w sytuacjach stresowych, nerwowości i zmęczenia. Wzmacnia również układ odpornościowy, funkcje wątroby, układ nerwowy, a także działa jako przeciwutleniacz. Poprawia funkcje mózgu poprzez tworzenie neuroprzekaźników. Poprawia się pamięć, koncentracja i zdolność myślenia. Pozytywne doświadczenia dotyczą również choroby Parkinsona.

Badania wykazały, że po podaniu NADH nastąpiła poprawa objawów. Niedobór NAD jest dziś rzadki, ale może wystąpić przy wyjątkowo jednostronnej diecie.Na przykład na początku XX wieku pojawiła się tajemnicza choroba znana jako pelagra, zwłaszcza w Meksyku. Wraz ze zmianą diety na kukurydzę, duża część populacji Meksyku cierpiała na trudności z koncentracją i zasypianiem, utratą apetytu, drażliwością, zmianami skórnymi z zapaleniem skóry, biegunką, depresją i zapaleniem błony śluzowej jamy ustnej i przewodu pokarmowego. Powodem były ogólnokrajowe dostawy kukurydzy.

Zarówno niacyna, jak i tryptofan występują tylko w niewielkich ilościach w kukurydzy. To zakłóciło tworzenie NAD +. Po odkryciu przyczyny ponownie zmieniono dietę. Czasami przedawkowanie witaminy B3 prowadzi do działania rozszerzającego naczynia krwionośne, znanego również jako uderzenia gorąca. Może również wystąpić spadek ciśnienia krwi i zawroty głowy. Objawy te są wyrazem zwiększonej produkcji energii przez NAD +. Jednak nie zaobserwowano żadnych skutków toksycznych nawet przy bardzo wysokich dawkach.