معلومة

هل هناك فرق بين NADH و NADH2؟

هل هناك فرق بين NADH و NADH2؟



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

لقد قرأت كثيرًا عن التبديد التأكسدي وما إلى ذلك ، وغالبًا ما أرى مصادر مختلفة تستخدم NADH و NADH2 في نفس ردود الفعل. يستخدم أحد المصادر NADH وآخر يستخدم NADH2 بنفس الطريقة بالضبط. هل هناك فرق أم أنه مجرد اسم مختلف لنفس المادة؟


غالبًا ما يتم استخدامها بالتبادل للإشارة إلى الشكل المختزل لـ $ ce {NAD +} $. التفاعل الكلي عند أكسدة بعض الجزيئات $ ce {RH2} $ هو: $ ce {RH2 + NAD + -> NADH + H + + R} $. $ ce المخفض المناسب {NAD +} $ هو $ ce {NADH} $ (يقبل إلكترونين وبروتون واحد) ، ولكن في بعض الأحيان يتم استخدام $ ce {NADH2} $ لحساب هذا الهيدروجين الثاني الذي تمت إزالته من الركيزة تتأكسد. لا يأخذ الترميز $ ce {NADH2} $ في الحسبان حقيقة أن الهيدروجين الثاني مشحون ، وغير مرتبط بـ $ ce {NAD} $ بنفس طريقة الهيدروجين الأول ، لذا فهو كذلك مربك. التدوين: "$ ce {NADH + H +} $" هو الأصح ويستخدم أيضًا في بعض الأحيان.


ما هو الفرق بين NAD + و NADH؟

س: 12. أي من الخيارات التالية صحيح؟ A. trabeculae هي الوحدة الوظيفية الأساسية للضغط.

ج: إن نظام الهيكل العظمي هو نظام من العظام والغضاريف التي تشارك في صيانة العمود.

س: ما هما نوعا الانسجة هنا ؟؟

ج: يتم تنظيم أنسجة الجسم في مجموعات تسمى الأعضاء. يتكون كل نسيج من خلايا متخصصة.

س: يظهر الطيهوج في روسيا طفرة متنحية "قصيرة الذيل" التي تسبب مشاكل في السيطرة على direc.

ج: يحدث النمط الظاهري للذيل القصير في الطيهوج بسبب طفرة متنحية. الأليل المسؤول عن.

س: أجب عن جميع الأسئلة من فضلك. في خنازير غينيا ، المعاطف السوداء (ب) هي المسيطرة على المعاطف البنية (ب). أنثى.

ج: وفقًا للإرشادات ، يجب أن نجيب على السؤال الأول فقط ، لذا يرجى نشر السؤال المتبقي.

ج: الإنزيمات المساعدة هي جزيئات عضوية غير بروتينية ضرورية لعمل الإنزيم.

س: 13. في الشباب ، تتكون الصفيحة المشاشية من. الذي يلعب دورًا مهمًا في دوري.

ج: العظام عضو صلب يصنع الهيكل العظمي للفقاريات ويحمي أعضاء الجسم المختلفة. E.

س: ما هي الخيارات التالية غير الصحيحة؟ A. الصفائح الدموية هي نتاج خلايا النواء B. Yell.

ج: يتم إنتاج الصفائح الدموية من خلايا النواء في نخاع العظم. هناك نوعان من نقي العظم.

س: أي الجمل التالية غير صحيحة؟ A. Desmosomes هي عائق فعال أمام الاختلاف.

ج: تصنف الأنسجة الظهارية حسب شكلها وكذلك حسب عدد طبقة الخلية. أكور.


محتويات

يتكون نيكوتيناميد الأدينين ثنائي النوكليوتيد من اثنين من النيوكليوسيدات المرتبطة بالبيروفوسفات. تحتوي كل من النيوكليوسيدات على حلقة ريبوز ، واحدة بها أدينين متصلة بذرة كربون أولى (الموضع 1) (أدينوسين ثنائي فوسفات ريبوز) والأخرى مع نيكوتيناميد في هذا الموضع. [1] [2]

المجمع يقبل أو يتبرع بما يعادل H -. [3] تتضمن هذه التفاعلات (ملخصة في الصيغة أدناه) إزالة ذرتين من الهيدروجين من المادة المتفاعلة (R) ، في شكل أيون هيدريد (H -) ، وبروتون (H +). يتم إطلاق البروتون في المحلول ، بينما يتم إطلاق RH المختزل2 يتأكسد ويختزل NAD + إلى NADH عن طريق نقل الهيدريد إلى حلقة النيكوتيناميد.

من زوج إلكترون الهيدريد ، يتم نقل إلكترون واحد إلى النيتروجين الموجب الشحنة لحلقة النيكوتيناميد في NAD + ، ويتم نقل ذرة الهيدروجين الثانية إلى ذرة الكربون C4 المقابلة لهذا النيتروجين. تبلغ احتمالية نقطة الوسط لزوج NAD + / NADH الأكسدة والاختزال 0.32 فولت ، مما يجعل NADH قويًا تقليص وكيلات. [4] يمكن عكس التفاعل بسهولة ، عندما يقلل NADH جزيء آخر ويعاد أكسدة إلى NAD +. هذا يعني أن الإنزيم يمكن أن يتنقل باستمرار بين أشكال NAD + و NADH دون أن يتم استهلاكه. [2]

في المظهر ، جميع أشكال هذا الإنزيم عبارة عن مساحيق بيضاء غير متبلورة تكون رطبة وقابلة للذوبان في الماء بدرجة عالية. [5] تكون المواد الصلبة مستقرة إذا تم تخزينها جافة وفي الظلام. محاليل NAD + عديمة اللون ومستقرة لمدة أسبوع تقريبًا عند 4 درجات مئوية ودرجة الحموضة المحايدة ، ولكنها تتحلل بسرعة في الأحماض أو القلويات. عند التحلل ، فإنها تشكل منتجات مثبطات الإنزيم. [6]

يمتص كل من NAD + و NADH بقوة الأشعة فوق البنفسجية بسبب الأدينين. على سبيل المثال ، ذروة امتصاص NAD + يبلغ طولها الموجي 259 نانومتر (نانومتر) ، مع معامل انقراض قدره 16900 م -1 سم -1. يمتص NADH أيضًا عند أطوال موجية أعلى ، مع ذروة ثانية في امتصاص الأشعة فوق البنفسجية عند 339 نانومتر مع معامل انقراض يبلغ 6220 م -1 سم -1. [7] هذا الاختلاف في أطياف امتصاص الأشعة فوق البنفسجية بين الأشكال المؤكسدة والمختصرة للأنزيمات المساعدة بأطوال موجية أعلى يجعل من السهل قياس تحويل واحد إلى آخر في فحوصات الإنزيم - عن طريق قياس كمية امتصاص الأشعة فوق البنفسجية عند 340 نانومتر باستخدام مقياس الطيف الضوئي . [7]

يختلف NAD + و NADH أيضًا في مضانهما. نشر NADH بحرية في محلول مائي ، عند الإثارة عند امتصاص النيكوتيناميد

335 نانومتر (بالقرب من الأشعة فوق البنفسجية) ، يتألق عند 445-460 نانومتر (بنفسجي إلى أزرق) مع عمر مضان يبلغ 0.4 نانوثانية ، بينما NAD + لا يتألق. [8] [9] تتغير خصائص إشارة التألق عندما يرتبط NADH بالبروتينات ، لذلك يمكن استخدام هذه التغييرات لقياس ثوابت الانفصال ، والتي تكون مفيدة في دراسة حركية الإنزيم. [9] [10] تُستخدم هذه التغييرات في التألق أيضًا لقياس التغيرات في حالة الأكسدة والاختزال في الخلايا الحية ، من خلال الفحص المجهري الفلوري. [11]

في كبد الفئران ، يبلغ إجمالي كمية NAD + و NADH حوالي 1 ميكرو مول لكل جرام من الوزن الرطب ، أي حوالي 10 أضعاف تركيز NADP + و NADPH في نفس الخلايا. [12] من الصعب قياس التركيز الفعلي لـ NAD + في العصارة الخلوية الخلوية ، حيث تتراوح التقديرات الحديثة في الخلايا الحيوانية حوالي 0.3 ملي مولار ، [13] [14] وحوالي 1.0 إلى 2.0 ملي مولار في الخميرة. [15] ومع ذلك ، فإن أكثر من 80٪ من مضان NADH في الميتوكوندريا يأتي من شكل مرتبط ، وبالتالي يكون التركيز في المحلول أقل بكثير. [16]

تكون تركيزات NAD + هي الأعلى في الميتوكوندريا ، حيث تشكل 40٪ إلى 70٪ من إجمالي NAD + الخلوي. [17] يتم نقل NAD + الموجود في العصارة الخلوية إلى الميتوكوندريا بواسطة بروتين معين لنقل الغشاء ، نظرًا لأن الإنزيم المساعد لا يمكن أن ينتشر عبر الأغشية. [18] تم الادعاء بأن نصف العمر داخل الخلايا لـ NAD + يتراوح بين ساعة إلى ساعتين من خلال مراجعة واحدة ، [19] بينما أعطت مراجعة أخرى تقديرات متباينة بناءً على الحيز: داخل الخلايا 1-4 ساعات ، السيتوبلازم 2 ساعة ، والميتوكوندريا 4 -6 ساعات. [20]

التوازن بين الأشكال المؤكسدة والمخفضة من نيكوتيناميد الأدينين ثنائي النوكليوتيد يسمى نسبة NAD + / NADH. هذه النسبة هي عنصر مهم لما يسمى حالة الأكسدة والاختزال للخلية ، وهو قياس يعكس كلاً من الأنشطة الأيضية وصحة الخلايا. [21] إن تأثيرات نسبة NAD + / NADH معقدة ، حيث تتحكم في نشاط العديد من الإنزيمات الرئيسية ، بما في ذلك نازعة هيدروجين الغليسيرالديهيد 3-فوسفات ونزعة هيدروجين البيروفات. في أنسجة الثدييات السليمة ، تكمن تقديرات النسبة بين NAD + و NADH الحر في السيتوبلازم عادةً حوالي 700: 1 ، وبالتالي فإن النسبة مواتية للتفاعلات المؤكسدة. [22] [23] نسبة إجمالي NAD + / NADH أقل بكثير ، مع تقديرات تتراوح من 3-10 في الثدييات. [24] في المقابل ، تكون نسبة NADP + / NADPH عادةً حوالي 0.005 ، لذا فإن NADPH هو الشكل السائد لهذا الإنزيم المساعد. [25] تعد هذه النسب المختلفة مفتاحًا لأدوار التمثيل الغذائي المختلفة لكل من NADH و NADPH.

يتم تصنيع NAD + من خلال مسارين للتمثيل الغذائي. يتم إنتاجه إما في ملف من جديد مسار من الأحماض الأمينية أو في مسارات الإنقاذ عن طريق إعادة تدوير المكونات المشكلة مسبقًا مثل النيكوتيناميد إلى NAD +. على الرغم من أن معظم الأنسجة تصنع NAD + من خلال مسار الإنقاذ في الثدييات ، إلا أن هناك المزيد من جديد يحدث التوليف في الكبد من التربتوفان ، وفي الكلى والضامة من حمض النيكوتين. [26]

من جديد تحرير الإنتاج

تصنع معظم الكائنات الحية NAD + من مكونات بسيطة. [3] تختلف مجموعة التفاعلات المحددة بين الكائنات الحية ، ولكن الميزة الشائعة هي إنتاج حمض الكينولينيك (QA) من حمض أميني - إما التربتوفان (Trp) في الحيوانات وبعض البكتيريا ، أو حمض الأسبارتيك (Asp) في بعض البكتيريا والنباتات. [27] [28] يتم تحويل حمض الكينولينيك إلى أحادي نيوكليوتيد حمض النيكوتينيك (NaMN) عن طريق نقل جزء الفوسفوريبوز. يتم بعد ذلك نقل جزء أدينيلاتي لتكوين حمض النيكوتينيك ثنائي النوكليوتيد الأدينين (NaAD). أخيرًا ، يتم دمج جزء حمض النيكوتينيك في NaAD في جزء نيكوتيناميد (نام) ، مكونًا نيكوتيناميد أدينين ثنائي النوكليوتيد. [3]

في خطوة أخرى ، يتم تحويل بعض NAD + إلى NADP + بواسطة NAD + kinase ، والذي يفسفوريلات NAD +. [29] في معظم الكائنات الحية ، يستخدم هذا الإنزيم ATP كمصدر لمجموعة الفوسفات ، على الرغم من وجود العديد من البكتيريا مثل السل الفطري وأركون شديد الحرارة بيروكوكوس هوريكوشي، استخدم متعدد الفوسفات غير العضوي كمانح بديل للفوسفوريل. [30] [31]

تحرير مسارات الإنقاذ

على الرغم من وجود من جديد المسار ، ردود الفعل الخلاصية ضرورية في الإنسان. نقص النياسين في النظام الغذائي يسبب نقص فيتامين مرض البلاجرا. [32] ينتج هذا المطلب المرتفع لـ NAD + عن الاستهلاك المستمر للأنزيم المساعد في تفاعلات مثل تعديلات ما بعد الترجمة ، نظرًا لأن دوران NAD + بين الأشكال المؤكسدة والمختصرة في تفاعلات الأكسدة والاختزال لا يغير المستويات الإجمالية للأنزيم المساعد. [3] المصدر الرئيسي لـ NAD + في الثدييات هو مسار الإنقاذ الذي يعيد تدوير النيكوتيناميد الذي تنتجه الإنزيمات باستخدام NAD +. [33] الخطوة الأولى ، وإنزيم تحديد المعدل في مسار الإنقاذ هو نيكوتيناميد فسفوريبوزيل ترانسفيراز (NAMPT) ، والذي ينتج أحادي نيوكليوتيد النيكوتيناميد (NMN). [33] NMN هي مقدمة مباشرة لـ NAD + في مسار الإنقاذ. [34]

إلى جانب تجميع NAD + من جديد من سلائف الأحماض الأمينية البسيطة ، تقوم الخلايا أيضًا بإنقاذ المركبات المشكلة مسبقًا التي تحتوي على قاعدة بيريدين. سلائف الفيتامينات الثلاثة المستخدمة في هذه المسارات الأيضية للإنقاذ هي حمض النيكوتين (NA) والنيكوتيناميد (نام) والنيكوتيناميد ريبوسيد (NR). [3] يمكن تناول هذه المركبات من النظام الغذائي وتسمى فيتامين ب3 أو النياسين. ومع ذلك ، يتم إنتاج هذه المركبات أيضًا داخل الخلايا وعن طريق هضم NAD + الخلوي. يبدو أن بعض الإنزيمات المشاركة في مسارات الإنقاذ هذه تتركز في نواة الخلية ، مما قد يعوض عن المستوى العالي من التفاعلات التي تستهلك NAD + في هذه العضية. [35] هناك بعض التقارير التي تفيد بأن خلايا الثدييات يمكنها تناول NAD + خارج الخلية من محيطها ، [36] ويمكن امتصاص كل من نيكوتيناميد ونيكوتيناميد ريبوسيد من القناة الهضمية. [37]

تختلف مسارات الإنقاذ المستخدمة في الكائنات الحية الدقيقة عن تلك الخاصة بالثدييات. [38] بعض مسببات الأمراض ، مثل الخميرة المبيضات glabrata والبكتيريا المستدمية النزلية هي NAD + auxotrophs - لا يمكنها توليف NAD + - ولكنها تمتلك مسارات إنقاذ وبالتالي فهي تعتمد على المصادر الخارجية لـ NAD + أو سلائفها. [39] [40] الأمر الأكثر إثارة للدهشة هو العامل الممرض داخل الخلايا المتدثرة الحثرية، التي تفتقر إلى مرشحين معروفين لأي جينات تشارك في التخليق الحيوي أو إنقاذ كل من NAD + و NADP + ، ويجب أن تكتسب هذه الإنزيمات المساعدة من مضيفها. [41]

نيكوتيناميد الأدينين ثنائي النوكليوتيد له عدة أدوار أساسية في عملية التمثيل الغذائي. إنه بمثابة أنزيم في تفاعلات الأكسدة والاختزال ، كمانح لشقوق ADP-ribose في تفاعلات ADP-ribosylation ، كسلائف لجزيء المرسل الثاني ADP-ribose الدوري ، بالإضافة إلى العمل كركيزة ليجازات DNA البكتيرية ومجموعة من الإنزيمات المسماة sirtuins التي تستخدم NAD + لإزالة مجموعات الأسيتيل من البروتينات. بالإضافة إلى وظائف التمثيل الغذائي هذه ، يظهر NAD + كنكليوتيد أدينين يمكن إطلاقه من الخلايا تلقائيًا وبواسطة آليات منظمة ، [43] [44] وبالتالي يمكن أن يكون لها أدوار مهمة خارج الخلية. [44]

ارتباط Oxidoreductase لتحرير NAD

يتمثل الدور الرئيسي لـ NAD + في عملية التمثيل الغذائي في نقل الإلكترونات من جزيء إلى آخر. ردود الفعل من هذا النوع يتم تحفيزها بواسطة مجموعة كبيرة من الإنزيمات تسمى أوكسيدوروكتازات. تحتوي الأسماء الصحيحة لهذه الإنزيمات على أسماء ركائزها: على سبيل المثال NADH-ubiquinone oxidoreductase يحفز أكسدة NADH بواسطة الإنزيم المساعد Q. [45] ومع ذلك ، يشار إلى هذه الإنزيمات أيضًا باسم نازعات الهيدروجين أو اختزال، مع تسمية NADH-ubiquinone oxidoreductase بشكل شائع نازعة هيدروجين NADH أو في بعض الأحيان أنزيم Q اختزال. [46]

هناك العديد من العائلات الفائقة المختلفة من الإنزيمات التي تربط NAD + / NADH. تشمل واحدة من أكثر العائلات الفائقة شيوعًا فكرة هيكلية تُعرف باسم طية روسمان. [47] [48] تم تسمية هذا النموذج على اسم مايكل روسمان الذي كان أول عالم لاحظ مدى شيوع هذه البنية داخل البروتينات المرتبطة بالنيوكليوتيدات. [49]

تم العثور على مثال على إنزيم بكتيري مرتبط بـ NAD يشارك في استقلاب الأحماض الأمينية والذي لا يحتوي على طية روسمان في سيودوموناس سيرينجاي الكهروضوئية. طماطم (PDB: 2CWH InterPro: IPR003767). [50]

عندما يكون مرتبطًا في الموقع النشط لأكسيدوروكتاز ، يتم وضع حلقة نيكوتيناميد للأنزيم المساعد بحيث يمكنه قبول هيدريد من الركيزة الأخرى. اعتمادًا على الإنزيم ، يتم وضع مانح الهيدريد إما "أعلى" أو "أسفل" مستوى الكربون C4 المستوي ، كما هو محدد في الشكل. تنقل إنزيمات الأكسدة المؤكسدة من الفئة أ الذرة من إنزيمات الفئة ب الأعلى وتنقلها من الأسفل. نظرًا لأن كربون C4 الذي يقبل الهيدروجين هو بروكيرال ، يمكن استغلال ذلك في حركية الإنزيم لإعطاء معلومات حول آلية الإنزيم. يتم ذلك عن طريق خلط إنزيم مع ركيزة تحتوي على ذرات الديوتيريوم محل الهيدروجين ، وبالتالي فإن الإنزيم سيقلل NAD + عن طريق نقل الديوتيريوم بدلاً من الهيدروجين. في هذه الحالة ، يمكن أن ينتج الإنزيم واحدًا من اثنين من الأيزومرات الفراغية لـ NADH. [51]

على الرغم من التشابه في كيفية ربط البروتينات بين الإنزيمات المساعدة ، فإن الإنزيمات تظهر دائمًا مستوى عالٍ من الخصوصية إما لـ NAD + أو NADP +. [52] تعكس هذه الخصوصية الأدوار الأيضية المتميزة للأنزيمات المساعدة ، وهي نتيجة مجموعات متميزة من بقايا الأحماض الأمينية في نوعي جيب ربط الإنزيم المساعد. على سبيل المثال ، في الموقع النشط للأنزيمات المعتمدة على NADP ، يتم تكوين رابطة أيونية بين سلسلة جانبية من الأحماض الأمينية الأساسية ومجموعة الفوسفات الحمضية لـ NADP +. على العكس من ذلك ، في الإنزيمات المعتمدة على NAD يتم عكس الشحنة الموجودة في هذا الجيب ، مما يمنع NADP + من الارتباط. ومع ذلك ، هناك بعض الاستثناءات لهذه القاعدة العامة ، ويمكن للأنزيمات مثل اختزال الألدوز ، ونزعة هيدروجيناز الجلوكوز 6 فوسفات ، واختزال ميثيلين تتراهيدروفولات أن تستخدم كلا الإنزيمات المساعدة في بعض الأنواع. [53]

دور في استقلاب الأكسدة والاختزال تحرير

تعتبر تفاعلات الأكسدة والاختزال التي يتم تحفيزها بواسطة الأكسدة أوكتازات حيوية في جميع أجزاء عملية التمثيل الغذائي ، ولكن إحدى الوظائف المهمة بشكل خاص لهذه التفاعلات هي تمكين العناصر الغذائية من تحرير الطاقة المخزنة في الرابطة المزدوجة الضعيفة نسبيًا للأكسجين. [54] هنا ، تتأكسد المركبات المختزلة مثل الجلوكوز والأحماض الدهنية ، وبالتالي تطلق الطاقة الكيميائية للأكسجين2. في هذه العملية ، يتم تقليل NAD + إلى NADH ، كجزء من أكسدة بيتا ، وتحلل السكر ، ودورة حمض الستريك. في حقيقيات النوى ، يتم نقل الإلكترونات التي يحملها NADH والتي يتم إنتاجها في السيتوبلازم إلى الميتوكوندريا (لتقليل الميتوكوندريا NAD +) بواسطة مكوكات الميتوكوندريا ، مثل مكوك مالات-أسبارتات. [55] يتم بعد ذلك أكسدة الميتوكوندريا NADH بدوره بواسطة سلسلة نقل الإلكترون ، والتي تضخ البروتونات عبر الغشاء وتولد ATP من خلال الفسفرة المؤكسدة. [56] تمتلك أنظمة المكوك هذه أيضًا نفس وظيفة النقل في البلاستيدات الخضراء. [57]

نظرًا لاستخدام كل من الأشكال المؤكسدة والمخفضة من نيكوتيناميد الأدينين ثنائي النوكليوتيد في هذه المجموعات المرتبطة من التفاعلات ، تحافظ الخلية على تركيزات كبيرة لكل من NAD + و NADH ، مع نسبة NAD + / NADH العالية التي تسمح لهذا الإنزيم أن يعمل كمؤكسد و عامل اختزال. [58] في المقابل ، فإن الوظيفة الرئيسية لـ NADPH هي كعامل مختزل في عملية التمثيل الغذائي ، حيث يشارك هذا الإنزيم في مسارات مثل تخليق الأحماض الدهنية والتمثيل الضوئي. نظرًا لأن NADPH ضروري لدفع تفاعلات الأكسدة والاختزال كعامل اختزال قوي ، فإن نسبة NADP + / NADPH تظل منخفضة جدًا. [58]

على الرغم من أنه مهم في الهدم ، يستخدم NADH أيضًا في التفاعلات الابتنائية ، مثل استحداث السكر. [59] تشكل هذه الحاجة إلى NADH في عملية الابتنائية مشكلة بدائيات النوى التي تنمو على العناصر الغذائية التي تطلق كمية صغيرة فقط من الطاقة. على سبيل المثال ، البكتيريا الآزوتية مثل نيتروباكتر أكسدة النتريت إلى نترات ، مما يطلق طاقة كافية لضخ البروتونات وتوليد ATP ، ولكن ليس بما يكفي لإنتاج NADH مباشرة. [60] نظرًا لأن NADH لا يزال مطلوبًا للتفاعلات الابتنائية ، فإن هذه البكتيريا تستخدم أكسيد النيتريت أوكسيريدوكتاز لإنتاج قوة دافعة بروتون كافية لتشغيل جزء من سلسلة نقل الإلكترون في الاتجاه المعاكس ، مما يؤدي إلى توليد NADH. [61]

تحرير الأدوار غير الأكسدة

يتم أيضًا استهلاك الإنزيم المساعد NAD + في تفاعلات نقل ADP-الريبوز. على سبيل المثال ، تضيف إنزيمات تسمى ADP-ribosyltransferases جزء ADP-ribose من هذا الجزيء إلى البروتينات ، في تعديل لاحق للترجمة يسمى ADP-ribosylation. [62] يتضمن ربط ADP-ribosylation إما إضافة جزء واحد من ADP-ribose ، في أحادي ADP- الريبوسيل، أو نقل ADP-ribose إلى بروتينات في سلاسل متفرعة طويلة ، وهو ما يسمى بولي (ADP-ribosyl). [63] تم تحديد ارتباط الريبوزيل أحادي ADP أولاً كآلية لمجموعة من السموم البكتيرية ، ولا سيما سم الكوليرا ، ولكنه يشارك أيضًا في إشارات الخلية الطبيعية. [64] [65] يتم تنفيذ بولي (ADP-ribosyl) بواسطة بوليميراز بولي (ADP-ribose). [63] [66] تشارك بنية البولي (ADP-ribose) في تنظيم العديد من الأحداث الخلوية والأكثر أهمية في نواة الخلية ، في عمليات مثل إصلاح الحمض النووي وصيانة التيلومير. [66] بالإضافة إلى هذه الوظائف داخل الخلية ، تم اكتشاف مجموعة من ADP-ribosyltransferases خارج الخلية مؤخرًا ، لكن وظائفها تظل غامضة. [67] يمكن أيضًا إضافة NAD + إلى RNA الخلوي كتعديل 5'-terminal. [68]

وظيفة أخرى لهذا الإنزيم المساعد في إشارات الخلية هي كونه مقدمة لـ ADP-ribose الدوري ، والذي يتم إنتاجه من NAD + بواسطة cyclases ADP-ribosyl ، كجزء من نظام المراسلة الثاني. [69] يعمل هذا الجزيء في إشارات الكالسيوم عن طريق إطلاق الكالسيوم من المخازن داخل الخلايا. [70] يقوم بذلك عن طريق الارتباط وفتح فئة من قنوات الكالسيوم تسمى مستقبلات ريانودين ، والتي توجد في أغشية العضيات ، مثل الشبكة الإندوبلازمية. [71]

يتم استهلاك NAD + أيضًا بواسطة sirtuins ، وهي ديسيتيل تعتمد على NAD ، مثل Sir2. [72] تعمل هذه الإنزيمات عن طريق نقل مجموعة أسيتيل من بروتين الركيزة الخاص بها إلى جزء ADP-ribose من NAD + وهذا يشق الإنزيم ويطلق النيكوتيناميد و O-acetyl-ADP-ribose. يبدو أن السرتوينات تشارك بشكل أساسي في تنظيم النسخ من خلال هيستونات نزع الأسيتات وتغيير بنية النواة. [73] ومع ذلك ، يمكن نزع الأسيتيل عن البروتينات غير هيستون بواسطة السرتوينات أيضًا. تعتبر أنشطة السرتوينات مثيرة للاهتمام بشكل خاص بسبب أهميتها في تنظيم الشيخوخة. [74]

تشمل الإنزيمات الأخرى المعتمدة على NAD ليجازات الحمض النووي البكتيري ، والتي تنضم إلى طرفي DNA باستخدام NAD + كركيزة للتبرع بشق أدينوزين أحادي الفوسفات (AMP) إلى 5 فوسفات من أحد أطراف الحمض النووي. يتم بعد ذلك مهاجمة هذا الوسيط من قبل مجموعة الهيدروكسيل 3 'من نهاية الحمض النووي الأخرى ، لتشكيل رابطة فسفودايستر جديدة. [75] يتناقض هذا مع ligases DNA حقيقية النواة ، والتي تستخدم ATP لتشكيل DNA-AMP الوسيط. [76]

لي وآخرون. وجدت أن NAD + ينظم مباشرة تفاعلات البروتين البروتين. [77] وقد أظهروا أيضًا أن أحد أسباب التراجع المرتبط بالعمر في إصلاح الحمض النووي قد يكون زيادة ارتباط البروتين DBC1 (المحذوف في سرطان الثدي 1) بـ PARP1 (بوليميريز 1 [ADP- ريبوز] 1) كمستويات NAD + تنخفض أثناء الشيخوخة. [77] وبالتالي ، فإن تعديل NAD + قد يحمي من السرطان والإشعاع والشيخوخة. [77]

الإجراءات خارج الخلية لـ NAD + Edit

في السنوات الأخيرة ، تم التعرف على NAD + أيضًا كجزيء إشارات خارج الخلية يشارك في الاتصال من خلية إلى أخرى. [44] [78] [79] يتم إطلاق NAD + من الخلايا العصبية في الأوعية الدموية ، [43] المثانة البولية ، [43] [80] الأمعاء الغليظة ، [81] [82] من خلايا الإفراز العصبي ، [83] ومن الدماغ synaptosomes ، [84] ويُقترح أن يكون ناقلًا عصبيًا جديدًا ينقل المعلومات من الأعصاب إلى الخلايا المستجيبة في أعضاء العضلات الملساء. [81] [82] في النباتات ، يحفز ثنائي النوكليوتيد الأدينين النيكوتيناميد خارج الخلية مقاومة للعدوى المسببة للأمراض وتم تحديد أول مستقبل NAD خارج الخلية. [85] هناك حاجة إلى مزيد من الدراسات لتحديد الآليات الكامنة وراء أفعالها خارج الخلية وأهميتها بالنسبة لصحة الإنسان وعمليات الحياة في الكائنات الحية الأخرى.

تعتبر الإنزيمات التي تصنع وتستخدم NAD + و NADH مهمة في كل من علم الأدوية والبحث في العلاجات المستقبلية للأمراض. [٨٦] يستغل تصميم الأدوية وتطوير الأدوية NAD + بثلاث طرق: كهدف مباشر للأدوية ، من خلال تصميم مثبطات الإنزيم أو المنشطات بناءً على هيكلها الذي يغير نشاط الإنزيمات المعتمدة على NAD ، ومحاولة تثبيط التخليق الحيوي لـ NAD + . [87]

نظرًا لأن الخلايا السرطانية تستخدم تحلل السكر المتزايد ، ولأن NAD يعزز تحلل السكر ، غالبًا ما يتم تضخيم نيكوتيناميد فسفوريبوزيل ترانسفيراز (مسار إنقاذ NAD) في الخلايا السرطانية. [88] [89]

تمت دراسته لاستخدامه المحتمل في علاج الأمراض التنكسية العصبية مثل مرض الزهايمر ومرض باركنسون. [3] فشلت تجربة سريرية خاضعة للتحكم الوهمي لـ NADH (والتي استبعدت NADH) في الأشخاص المصابين بمرض باركنسون في إظهار أي تأثير. [90]

NAD + هو أيضًا هدف مباشر لعقار أيزونيازيد ، الذي يستخدم في علاج مرض السل ، وهو عدوى تسببها السل الفطري. Isoniazid هو دواء أولي وبمجرد دخوله البكتيريا ، يتم تنشيطه بواسطة إنزيم البيروكسيديز ، الذي يؤكسد المركب في شكل الجذور الحرة. [91] يتفاعل هذا الراديكالي بعد ذلك مع NADH ، لإنتاج مقاربات تكون مثبطات قوية جدًا لأنزيمات اختزال البروتين الحامل للإنزيمات ، [92] واختزال ثنائي هيدروفولات. [93]

نظرًا لأن عددًا كبيرًا من الأكسيدوروكتازات تستخدم NAD + و NADH كركائز ، وتربطها باستخدام شكل هيكلي محفوظ للغاية ، فإن فكرة أن المثبطات القائمة على NAD + يمكن أن تكون خاصة بإنزيم واحد أمر مثير للدهشة. [94] ومع ذلك ، يمكن أن يكون هذا ممكنًا: على سبيل المثال ، المثبطات القائمة على مركبي حمض المايكوفينوليك والتيازوفورين تمنع نازعة هيدروجين IMP في موقع ربط NAD +. نظرًا لأهمية هذا الإنزيم في استقلاب البيورين ، فقد تكون هذه المركبات مفيدة كأدوية مضادة للسرطان أو مضادة للفيروسات أو مثبطة للمناعة. [94] [95] لا تعتبر الأدوية الأخرى مثبطات الإنزيم ، ولكنها تعمل بدلاً من ذلك على تنشيط الإنزيمات المشاركة في استقلاب NAD +. تعتبر السرتوينات هدفًا مثيرًا للاهتمام بشكل خاص لمثل هذه الأدوية ، نظرًا لأن تنشيط هذه الانزيمات التي تعتمد على NAD يطيل العمر الافتراضي في بعض النماذج الحيوانية. [96] تزيد المركبات مثل ريسفيراترول من نشاط هذه الإنزيمات ، والتي قد تكون مهمة في قدرتها على تأخير الشيخوخة في كل من الفقاريات ، [97] والكائنات الحية النموذجية اللافقارية. [98] [99] في إحدى التجارب ، تمكنت الفئران التي أعطيت NAD لمدة أسبوع من تحسين التواصل بين الميتوكوندريا النووية. [100]

نظرًا للاختلافات في المسارات الأيضية للتخليق الحيوي لـ NAD + بين الكائنات الحية ، مثل بين البكتيريا والبشر ، تعد منطقة التمثيل الغذائي هذه مجالًا واعدًا لتطوير مضادات حيوية جديدة. [101] [102] على سبيل المثال ، فإن إنزيم النيكوتيناميداز ، الذي يحول النيكوتيناميد إلى حمض النيكوتينيك ، هو هدف لتصميم الأدوية ، حيث أن هذا الإنزيم غير موجود في البشر ولكنه موجود في الخميرة والبكتيريا. [38]

في علم الجراثيم ، يستخدم NAD ، الذي يشار إليه أحيانًا بالعامل الخامس ، مكملًا لوسائط الثقافة لبعض البكتيريا شديدة الحساسية. [103]

تم اكتشاف الإنزيم المساعد NAD + لأول مرة من قبل علماء الكيمياء الحيوية البريطانيين آرثر هاردن وويليام جون يونغ في عام 1906. [104] لاحظوا أن إضافة مستخلص الخميرة المغلية والمفلترة يسرع بشكل كبير التخمير الكحولي في مستخلصات الخميرة غير المسلوقة. وأطلقوا على العامل غير المعروف المسؤول عن هذا التأثير أ التوفير. من خلال تنقية طويلة وصعبة من مستخلصات الخميرة ، تم تحديد هذا العامل المستقر للحرارة على أنه نيوكليوتيد فوسفات السكر بواسطة Hans von Euler-Chelpin. [105] في عام 1936 ، أظهر العالم الألماني أوتو هاينريش واربورغ وظيفة الإنزيم المساعد للنيوكليوتيدات في نقل الهيدريد وحدد جزء النيكوتيناميد كموقع لتفاعلات الأكسدة والاختزال. [106]

تم التعرف على سلائف فيتامين NAD + لأول مرة في عام 1938 ، عندما أظهر كونراد Elvehjem أن الكبد له نشاط "مضاد لللسان الأسود" في شكل نيكوتيناميد. [107] ثم ، في عام 1939 ، قدم أول دليل قوي على استخدام النياسين في تصنيع NAD +. [108] في أوائل الأربعينيات من القرن الماضي ، كان آرثر كورنبرج أول من اكتشف إنزيمًا في مسار التخليق الحيوي. [109] في عام 1949 ، أثبت عالما الكيمياء الحيوية الأمريكيان موريس فريدكين وألبرت إل لينينغر أن NADH ربط المسارات الأيضية مثل دورة حمض الستريك بتخليق ATP في الفسفرة المؤكسدة. [110] في عام 1958 ، اكتشف جاك بريس وفيليب هاندلر الوسطاء والإنزيمات المشاركة في التخليق الحيوي لـ NAD + [111] [112] ويسمى تخليق الإنقاذ من حمض النيكوتين بمسار Preiss-Handler. في عام 2004 ، اكتشف تشارلز برينر وزملاؤه مسار كيناز النيكوتيناميد ريبوسيد كيناز إلى NAD +. [113]

تم اكتشاف الأدوار غير الأكسدة لـ NAD (P) لاحقًا. [2] كان أول ما تم تحديده هو استخدام NAD + كمانح ADP-ribose في تفاعلات ADP-ribosylation ، التي لوحظت في أوائل الستينيات. [114] كشفت الدراسات في الثمانينيات والتسعينيات عن أنشطة مستقلبات NAD + و NADP + في إشارات الخلية - مثل عمل ADP-ribose الدوري ، والذي تم اكتشافه في عام 1987. [115]

ظلت عملية التمثيل الغذائي لـ NAD + مجالًا للبحث المكثف في القرن الحادي والعشرين ، مع تزايد الاهتمام بعد اكتشاف NAD + - décetylases البروتين المعتمد على بروتين يسمى sirtuins في عام 2000 ، بواسطة Shin-ichiro Imai وزملاؤه في مختبر ليونارد ب. . [116] في عام 2009 ، اقترح Imai فرضية "NAD World" القائلة بأن المنظمين الرئيسيين للشيخوخة وطول العمر في الثدييات هي sirtuin 1 وأنزيم NAD + الأساسي الذي يصنع إنزيم نيكوتيناميد فسفوريبوزيل ترانسفيراز (NAMPT). [117] في عام 2016 وسع Imai فرضيته إلى "NAD World 2.0" التي تفترض أن NAMPT خارج الخلية من الأنسجة الدهنية تحافظ على NAD + في منطقة ما تحت المهاد (مركز التحكم) بالتزامن مع myokines من خلايا العضلات الهيكلية. [118]


ما هو NADH؟

إذن ما هو NADH بالضبط؟

NADH هو اختصار للمادة البيولوجية التي تحدث بشكل طبيعي ، وهيدريد النيكوتيناميد والأدينين ثنائي النوكليوتيد. يرمز الرمز & # 8220H & # 8221 إلى الهيدروجين عالي الطاقة ويشير إلى أن هذه المادة في أكثر أشكالها نشاطًا بيولوجيًا. غالبًا ما يشار إليه باسم الإنزيم المساعد 1 ، NADH هو الإنزيم المساعد الأعلى مرتبة في الجسم & # 8217s ، وهو ميسر للعديد من التفاعلات البيولوجية. NADH ضروري للتطور الخلوي وإنتاج الطاقة: من الضروري إنتاج الطاقة من الغذاء وهو الناقل الرئيسي للإلكترونات في عملية إنتاج الطاقة في الخلايا. NADH هو أيضًا أحد مضادات الأكسدة المهمة في الواقع ، ويعترف العلماء بأن NADH هو أقوى مضاد للأكسدة لحماية الخلايا من التلف الناتج عن المواد الضارة. باختصار ، NADH هو شكل قوي للغاية من فيتامين ب3 يشار إليه عادة باسم النياسين أو النياسيناميد.

NADH هو أنزيم. ما هو الإنزيم؟ الإنزيم المساعد هو مادة تعزز أو ضرورية لعمل جميع الإنزيمات في الجسم. عادة ما تكون الإنزيمات المساعدة جزيئات أصغر بكثير من الإنزيمات نفسها. الإنزيمات عبارة عن جزيئات بيولوجية كبيرة تحفز العمليات البيولوجية وتخلق منتجات في أجسامنا نحتاجها للبقاء على قيد الحياة. بدون أنزيم ، تكون غالبية الإنزيمات في الجسم عديمة الفائدة. يمكن مقارنة الإنزيمات بآلات الإنتاج في المصنع الذي ينقل مادة إلى أخرى. في الخلايا الحية ، تحفز الإنزيمات تكسير وتحويل مكونات الغذاء إلى وحدات أصغر ، وتحويل الطعام إلى طاقة وماء. يمكن أن تؤدي الإنزيمات عملها فقط إذا اجتمع عامل أساسي إضافي مع الجزيء نفسه. هذا العامل يسمى أنزيم. بدون الإنزيم التكميلي ، لن تعمل الإنزيمات ، وبالتالي لا يمكنها إنتاج أنظمة بروتينية كاملة لجسم الإنسان. ومن ثم ، فإن الإنزيم ضروري لكي يصبح الإنزيم نشطًا. على عكس DHEA والميلاتونين ، فإن NADH ليس هرمونًا ، ولكنه إنزيم.

لماذا NADH مهم؟ يتم تصنيف NADH بيولوجيًا وتحديده على أنه الإنزيم المساعد 1 ، وهو الإنزيم المساعد أو العامل المساعد اللازم للعديد من الإنزيمات التي تشارك في إنتاج الطاقة الخلوية. سيؤدي نقص NADH إلى نقص الطاقة على المستوى الخلوي ، مما يسبب أعراض التعب. عندما يكون الجسم ناقصًا في NADH ، فإنه يشبه نوعًا ما سيارة نفد البنزين منها. كلما زاد عدد NADH للخلية ، زادت الطاقة التي يمكن أن تنتجها. لسوء الحظ ، يتناقص إنتاج NADH في أجسامنا مع تقدمنا ​​في العمر ، وكذلك إنتاج الإنزيمات المعتمدة على NADH ، خاصة تلك الإنزيمات المشاركة في إنتاج الطاقة.


هل هناك فرق بين NADH و NADH2؟ - مادة الاحياء

الجزء الثاني. أحجار الزوايا: الكيمياء ، الخلايا ، والأيض

تناولت المناقشة في هذا الفصل حتى الآن عملية التنفس الخلوي الهوائي في الكائنات حقيقية النواة. ومع ذلك ، فإن بعض الخلايا بدائية النواة تستخدم أيضًا التنفس الخلوي الهوائي. نظرًا لأن بدائيات النوى لا تحتوي على ميتوكوندريا ، فهناك بعض الاختلافات بين ما تفعله وما تفعله حقيقيات النوى. يشمل الاختلاف الأساسي الإلكترونات المنقولة من تحلل السكر إلى نظام نقل الإلكترون. في حقيقيات النوى ، يتم نقل الإلكترونات المنبعثة أثناء تحلل السكر بواسطة NADH ونقلها إلى FAD لتشكيل FADH2 من أجل الحصول على الإلكترونات عبر الغشاء الخارجي للميتوكوندريا. لأن FADH2 ينتج عن إنتاج ATPs أقل من NADH ، هناك تكلفة على الخلية حقيقية النواة لإدخال الإلكترونات في الميتوكوندريا. هذا النقل ليس ضروريًا في بدائيات النوى ، لذا فهي قادرة على إنتاج 38 نظريًا من ATPs لكل جلوكوز يتم استقلابه ، بدلاً من 36 ATPs التي تنتجها حقيقيات النوى (الجدول 6.2).


هل يمكن لأي شخص أن يشرح الفرق بين NAD و NADH و NADP و NADPH و NADPH2؟

بخلاف وجود الفوسفات ، من الواضح. ما هو الفرق بين مكان استخدام كل واحد؟ هل يوجد NADH2؟

NAD هو الشكل المؤكسد لـ NADH ، وكلا الشكلين مهمان جدًا في الخلية. إنها تلعب دورًا رئيسيًا في نقل الإلكترونات من تفاعل إلى آخر ، وبالتالي فهي تستخدم في التفاعلات الأيضية. يمكن أيضًا القول إن NADH يعمل كمخزن للطاقة بمعنى أن الطاقة الناتجة عن التفاعلات التقويضية ستقلل NAD + إلى NADH. يمكن بعد ذلك نقل NADH إلى ميتوكوندريا وأكسدته بواسطة سلسلة نقل الإلكترون ، والتي ستولد ATP. يمكن أن يكون لنسبة NAD / NADH في الخلية أيضًا تأثير تنظيمي على نشاط بعض الإنزيمات المستخدمة في عمليات التمثيل الغذائي.

يستخدم NADPH لمسارات التخليق الحيوي الاختزالية ويتم إنشاؤه بشكل كبير بواسطة الخلايا أثناء مسار فوسفات البنتوز. يتم استخدامه في إنتاج المنشطات والأحماض الدهنية. NADPH مهم أيضًا للحماية من أنواع الأكسجين التفاعلية ، بسبب قدرتها على الاختزال.


نماذج حيوانية لاضطرابات علم الأحياء الزمني

التخليق الحيوي NAD و Sirtuins

Nicotinamide adenine dinucleotide (NAD) biosynthesis and the NAD-dependent deacetylase SIRT1 have also emerged at the intersection of the circadian and metabolic pathways. Early studies indicated that the cellular redox status of the cell, represented by the NAD cofactors NAD(H) and NADP(H), regulates the transcriptional activity of CLOCK and its homologue NPAS2. 50 The reduced forms of these cofactors increase, and the oxidized forms decrease, the ability of CLOCK/BMAL1 to bind DNA. Recent studies have further linked the biosynthesis of NAD itself with the core molecular clock. 51 , 52 CLOCK/BMAL1 directly increases expression of the gene encoding the rate-limiting enzyme in NAD biosynthesis, nicotinamide phosphoribosyltransferase (NAMPT), in peripheral tissues including liver and white adipose tissue. على حد سواء Nampt RNA and NAD levels are reduced in livers from ساعة و Bmal1mutant mice and increased in liver from mice lacking both Cry1 و Cry2، يقترح ذلك Nampt, and therefore NAD production, is a direct downstream target of CLOCK/BMAL1. NAD is critical for cellular redox reactions, and it also serves as a substrate for the NAD-dependent and nutrient-responsive deacetylase SIRT1, which in turn negatively regulates the core molecular clock machinery by physically interacting with and inhibiting CLOCK/BMAL1 (see Fig. 40-2 ). 51 , 53

Similar to the nuclear hormone receptor family of proteins, the existence of this pathway linked to the clock is particularly intriguing because NAMPT and SIRT1 are both regulated not only by the clock but also by the nutritional status of the organism. على سبيل المثال، Nampt is upregulated in response to decreased glucose levels in skeletal muscle in a manner dependent on adenosine monophosphate–activated protein kinase (AMPK), 54 , 55 and fasting or caloric restriction elevates SIRT1 levels in multiple tissues. 56-59 NAD and SIRT1 regulate a host of downstream metabolic processes, including glucose-stimulated insulin secretion, adipocyte differentiation, and gluconeogenesis, 60 in addition to regulation of the core clock machinery. Thus, a unifying hypothesis is that the NAMPT-SIRT1-CLOCK/BMAL1 pathway is a metabolic feedback loop that coordinates daily cycles of feeding, fuel use, sleep, and activity.


What is NAD/NADH anyway?

Nicotinamide Adenine Dinucleotide (NAD) is a dinucleotide that functions as one of the most important coenzymes in the cell.

The interconversion of NAD between the reduced (NADH) and oxidized (NAD+) forms is a common reaction in biological redox (oxidation-reduction) reactions. In cells, most oxidations are accomplished by the removal of hydrogen atoms. Each molecule of NAD + can acquire two electrons that is, be reduced by two electrons. However, only one proton accompanies the reduction. The other proton produced as two hydrogen atoms are removed from the molecule being oxidized is liberated into the surrounding medium. For NAD, the reaction is thus:

NAD participates in many redox reactions in cells, including:

The bottom line on glycolysis is that glucose is oxidized to 2 moles of pyruvic acid. The oxidizing agent is NAD+, which is reduced to NADH. The process is exergonic and the mechanism that has evolved allows the energy of reaction to be captured as two moles of ATP per glucose molecule:

2 NAD + + glucose + 2 ADP ------> 2 pyruvate + 2 NADH + 2 ATP

2. CITRIC ACID (KREB'S) CYCLE

For most tissues in higher organisms, the pyruvate is further oxidized all the way to CO 2 (in the citric acid cycle ). Here, too, the major oxidizing agent is NAD+, although other oxidizing agents are also needed. The citric acid cycle pathway consists of eight reactions that process incoming molecules of Acetyl-CoA. The carbon atoms leave the cycle in the form of molecules of carbon dioxide. The hydrogen atoms and electrons leave the cycle in the form of reduced coenzymes NADH and FADH2. The cycle is regulated by three allosteric enzymes in response to cellular levels of ATP. One Acetyl CoA molecule entering the citric acid cycle produces three molecules of NADH, one of FADH2, and one of GTP. Click here to see the citric acid cycle.

3. ELECTRON TRANSPORT CHAIN/OXIDATIVE PHOSPHORYLATION

Nicotinamide adenine dinucleotide, NADH, plays a central role in oxidative metabolism . Through the mitochondrial electron transport chain and a series of intermediate redox reactions, NADH can transfer two electrons and a hydrogen ion to molecular oxygen, liberating 52.6 kcal/mole. This is enough energy to synthesize 7.2 ATPs from ADP and Pi. Some inefficiency, though, allows only 3 ATPs to be formed.

For those organisms or tissues that do not carry out aerobic (oxygen-dependent) metabolism, there is the problem of re-generating the oxidizing agent NAD+. For mammalian tissues such as muscle and red blood cells, and for some microorganisms such as lactic acid bacteria, the NADH is used to reduce pyruvate to lactate.

For other microorganisms the pyruvate can be further oxidized to acetaldehyde which can then be reduced by NADH to a number of different products depending on the particular organism. Ethanol-producing yeast and bacteria, reduce acetaldehyde:

For mammals, the acetaldehyde, which is very toxic, must be further oxidized to acetic acid.


Structure and Function of Various Coenzymes (With Diagram)

Nicotinamide adenine dinucleotide (NAD) and nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (NADP) are derivatives of the B-vitamin, nicotinic acid.

The structures are shown in Fig. 8.30:

NAD and NADP act as conezymes for many degydrogenases where they are involved in transfer of hydrogen, causing either oxidation or reduction of the substrates. In general, NAD takes part in the catabolic reactions, which NADP in synthetic pathway reactions. Some NAD containing dehydrogenases are lactic dehydrogenase, alcohol dehydrogenase, malate dehydrogenase, glycerin aldehyde phosphate dehydrogenase etc.

Two examples are cited below, one of reduction and the other or oxidation:

Lactic acid is oxidized to pyruvic acid where NAD acts as H-acceptor. In the other reaction, acetaldehyde is reduced to ethanol where NADH2 acts as H-donor.

Example of NADP catalysed reacted are glucose 6-phosphate dehydrogenase, isocitrate dehydrogenase, glutamic acid dehydrogenase etc.:

Although the reduced forms of NAD and NADP are usually shown as NADH2 and NADPH2 for convenience, it should be noted that the correct forms should be NADH+H + and NADPH+H + respectively, because the positively charged nicotinamide ring accepts one electron and one H-atom from a pair of H-atoms removed from the substrate. The electron goes to the positively charged N-atom and another hydrogen is added at the position shown in Fig. 8.30.

NAD and NADP were previously called DPN (diphosphopyridine nucleotide) and TPN (triphospho pyridine nucleotide), respectively.

2. Flavin Mononucleotide (FMN) and Flavin Adenine Dinucleotide (FAD):

FMN and FAD, commonly called flavoproteins, are also hydrogen transferring coenzymes associated with hydrogenases. The coenzyme parts of these flavoproteins contain the B-vitamin, riboflavin. In contrast to NAD or NADP, the coenzymes of flavoproteins are more tightly bound to the apoenzyme. As a result they cannot be separated by dialysis.

The structures of riboflavin, FMN and FAD are shown in Fig. 8.31:

On reduction of FAD by addition of two H-atoms donated by a substrate, it is converted to FADH2. The H-accepting positions are shown in Fig. 8.32. The substrate is thereby oxidized. An example of FAD containing enzyme is succinate dehydrogenase occurring in the Krebs’ cycle. Succinic acid is oxidized to fumaric acid by the enzyme. The hydrogen accepted by FAD is transferred to the electron transport chain for generation of ATP.

3. Coenzyme A (CoA):

Coenzyme A has a complex structure consisting of an adenosine triphosphate, a pantothenic acid which is a B-vitamin and cysteamine. The coenzyme is involved in transfer of acyl-groups. The sulfhydryl (-SH) group of cysteamine moiety of this coenzyme forms a thioester with the carboxyl (-COOH) group of the acyl-compound, such as acetic acid to produce acetyl-CoA which is one of the most important CoA derivatives. The thioester bond is energy-rich and can easily transfer the acetyl- group to an acceptor.

The structure of coenzyme A, formation of a thioester and a reaction involving coenzyme A are shown in Fig. 8.33:

4. Thiamine Pyrophosphate (TPP):

TPP is a coenzyme involved in transfer of aldehyde (—C—H) groups, like acetaldehyde and glycol aldehyde. It contains thiamine, a vitamin of B-group. The thiazole group of the coenzyme molecule accepts the aldehyde group and transfers it to an acceptor via other coenzymes, like lipoic acid and coenzyme A. TPP is involved in oxidative decarboxylation of pyruvic acid and α-ketoglutaric acid.

The structures of TPP and ‘active’ acetaldehyde are shown in Fig. 8.34:

An example of an enzyme complex involving TPP, lipoic acid and coenzyme A is the pyruvate decarboxylase.

The reaction is shown in a simplified way (Fig. 8.35):

5. Pyridoxal Phosphate (PAL):

Pyridoxal phosphate is a coenzyme associated with — transaminases which catalyse transfer of amino groups from amino acids to keto acids. In this transfer process, PAL acts as the acceptor of the amino group and is converted to pyridoxamine phosphate (PAM).

PAM can react with a keto acid to produce an amino acid. PAL and PAM remain bound to the protein part of the transaminase enzyme during these transfer of amino group. The reactions catalysed by transaminases can be represented in a simple way as shown in Fig. 8.36. Pyridoxal phosphate has a simple molecule containing the B-vitamin, pyridoxine.

The structures of PAL and PAM are shown in Fig. 8.36:

The aldehyde group of PAL is the reactive group of the coenzyme which binds to the amino acid forming a Schiff s base.

The details of transaminase reaction are shown in Fig. 8.37:

6. Other Molecules having Coenzyme Function:

These include lipoic acid (thioctic acid), biotin, tetrahydrofolic acid and cobalamine.

The structures of some of these compounds are shown in Fig. 8.38:

Lipoic acid is involved in oxidative decarboxylation reactions, such as those catalysed by pyruvic decarboxylase or α-keto glutarate decarboxylase. Biotin is bound to enzymes involved in carboxylation reactions. In such reactions biotin acts as the carrier of CO2. شركة CO2-biotin compound is known as active CO2. An example is pyruvate carboxylase which adds a CO2 molecule to pyruvic acid forming oxalacetic acid.

Tetrahydrofolic acid (THF) acts as coenzyme for enzymes involved in transfer of one-carbon fragments, like formyl, methyl and methenyl groups. An example of a reaction involving THF is conversion of homocysteine to methionine. The methyl group of methionine is added from methyl-THF. Another THF mediated reaction is conversion of serine to glycine where the hydroxy-methyl group of serine is removed by THF.

Cobalamine or vitamin B12 is a cobalt-containing complex molecule composed of 63 carbon atoms, a tetrapyrole ring system and a nucleotide. The cobalt atom is held in the tetrapyrole ring and carries a cyano (-CN) group. Cobalamine acts as coenzyme for enzymes catalyzing intra-molecular transfer of carboxyl group. An important reaction of this type is conversion of methyl malonyl- coenzyme A to succinyl-coenzyme A.


شاهد الفيديو: NADH2 وليس NADH, H+ لماذا نكتب (أغسطس 2022).