Никотинамид аденин динуклеотид представлява важен коензим в контекста на енергиен метаболизъм. Той се получава от ниацин (витамин B3, никотинова киселина амид). Недостиг на витамин В3 води до симптомите на пелагра.
Какво представлява никотинамид аденин динуклеотид?
Никотинамид аденин динуклеотид е коензим, който пренася хидриден йон (Н-) като част от енергиен метаболизъм. Той присъства във всяка клетка и особено в митохондрии. Никотинамид аденин динуклеотид или NAD винаги присъства в равновесието NAD + / NADH. Тук NAD + е окислената форма, а NADH е редуцираната форма. В реакциите на окисление NAD + се редуцира до NADH чрез приемане на един протон (H +) и два електрона (2e-). Формално това е трансферът на хидриден йон (Н-). NADH е много енергичен и предава енергията си на ADP, за да образува ATP. Докато NAD + присъства най-вече в цитозола, NADH се намира главно в митохондрии. NAD се състои от два нуклеотида. Един нуклеотид съдържа азот основен аденин, докато в другия нуклеотид никотинамидът е гликозидно свързан с захар. Рибоза действа като захар. Двата нуклеотида са свързани от фосфат групи. Пръстенът азот на никотинова киселина амид остатъкът се зарежда положително в окислена форма. Тази форма (NAD +) е с по-ниска енергия от редуцираната форма (NADH) поради ароматния пръстен.
Функция, действие и роли
Никотинамид аденин динуклеотид образува редокс двойката NAD + / NADH. В този процес редокс потенциалът зависи от съотношението на двата компонента. Ако съотношението на NAD + / NADH е голямо, има висока окислителна способност. Колкото по-малък е коефициентът, толкова по-висок е капацитетът за намаляване. Както реакциите на окисление, така и реакциите на редукция трябва да протичат едновременно в биологичните системи. Само че една редокс двойка не може да гарантира това. Следователно отделните реакции с различни окислително-редукционни кофактори протичат отделно. В цитозола има главно окислена форма, докато в митохондрии преобладава редуцираната форма. В рамките на тази редокс система енергийното буфериране се извършва отново и отново. NAD + едновременно абсорбира енергия с хидридния йон (протон + 2 електрона) за междинно съхранение. Енергията идва от разграждането на богати на енергия субстрати като въглехидрати or мастни киселини като част от дихателната верига. Когато H- се окисли и освободи, енергията се прехвърля към ADP, за да образува богат на енергия ATP. АТФ е най-важният енергиен запас, който, освобождавайки енергията си, докато образува обратно АДФ, стимулира или енергоемки реакции (изграждане на собствените вещества на тялото), или механична работа (мускулна работа, движение на вътрешни органи) или образуването на топлина в тялото. Чрез редокс потенциала си никотинамид аденин динуклеотидът осигурява голям брой редокс реакции които позволяват организирано производство на енергия в дихателната верига. Енергията се съхранява многократно временно и се освобождава селективно, когато е необходимо.
Образуване, поява и свойства
Биосинтезата на NAD + се получава от никотинова киселина или никотинамид (ниацин, витамин B3), както и от аминокиселината триптофан. И двете вещества трябва да бъдат усвоени от организма, защото не се образуват по време на метаболизма. Триптофанът е незаменима аминокиселина, а ниацинът е витамин. Ако тези активни вещества липсват в диета, се появяват симптоми на дефицит. Дневната нужда от витамин В3 зависи от енергиен метаболизъм на тялото. Колкото повече енергия се нуждае от тялото, толкова повече ниацин трябва да бъде доставен. Птици, риба, млечни продукти, гъби и яйца по-специално съдържат много ниацин. Но витамин В3 се съдържа и в кафе, фъстъци и бобови растения. Симптомите на дефицит обаче се появяват рядко, тъй като аминокиселината триптофан може да образува и NAD. Триптофанът също присъства в достатъчно количество в гореспоменатите храни. Никотинатният D-рибонуклеотид може да бъде синтезиран и от двата изходни материала, което е отправна точка за синтеза на NAD +.
Болести и разстройства
Тъй като никотинамид аденин динуклеотид играе централна роля в енергийния метаболизъм, неговият дефицит води до сериозни здраве разстройства. В допълнение към функцията си на междинен енергиен запас, той участва като коензим 1 в повече от 100 различни ензимни реакции. Освен влиянието си върху производството на енергия, той също стимулира синтеза на невротрансмитери допамин, адреналин or серотонин. По този начин има стимулиращ ефект при стресови ситуации, нервност, умора. Той също така укрепва имунната система, черен дроб функции, нервната система и също така действа като антиоксидант. Чрез образуването на невротрансмитери се подобрява мозък функции. The памет изпълнение, концентрация а мисловните способности стават по-добри. Положителни преживявания също са направени в болестта на Паркинсон. Проучванията показват, че симптомите се подобряват след NADH администрация. Въпреки че дефицитът на НАД днес е рядък, той може да се появи в случай на изключително небалансирани диети. Например, до началото на ХХ век се е случила мистериозна болест, наречена пелагра, особено в Мексико. С промяната на диета да се царевица, голяма част от мексиканското население страда от концентрация намлява нарушения на съня, загуба на апетит, раздразнителност, кожни промени с дерматит, диария, депресия, и , на устната и стомашно-чревната лигавицата. Причината беше широкото предлагане на царевица. В царевица, както ниацинът, така и триптофанът присъстват само в малки количества. В резултат на това се нарушава образуването на NAD +. След установяване на причината, диета беше променен отново. Понякога предозирането на витамин В3 води до а кожа вазодилататорен ефект, който е известен още като зачервяване. Капка в кръв налягане и виене на свят може също да се появи. Тези симптоми са израз на увеличеното производство на енергия от NAD +. Токсични ефекти обаче не са наблюдавани дори при много високи дози.
