Nikotiinamiid adeniin dinukleotiid ehkNAD on kõigis elusatesrakkudes levinudkoensüüm. See esineb kahes vormis, millestredutseeritud onNADH jaoksüdeeritudNAD⁺.
Seda ühendit nimetatakse dinukleotiidiks, sest see on moodustatud kahest nukleotiidist, mis on omavahel ühendatud fosfaatgruppide vahendusel. Ühenukleotiidi koostisse kuulubadeniin ja teise koostissenikotiinamiid. Nikotiinamiid on ühtlasi selleelektronkandja reaktiivseks osaks ja see on tuntud ka kuiB3-vitamiin ehkniatsiin.
NAD⁺ osalebredoksreaktsioonides, kus taoksüdeerijana seob kaks elektroni javesinikaatomi, ja tekib redutseeritud vorm NADH.[1] NADH on seega aktiveeritud kandja, mis kannab toitainete oksüdeerimiselelektrone.
NAD⁺ on vahelüli toitainete oksüdeerumisel, mille käigus võtab suure potentsiaaliga elektronid lõpuks vastuO2. Aktiveeritud kandjatel on suuremelektronafiinsus kui süsinikühenditel, kuid väiksem afiinsus kui O2-l. Aktiveeritud elektronid liiguvad väiksema afiinsusega kandja juurest suurema afiinusega kandja juurde, selline elektronide liikumine tagab nende edasikandumise O2-le läbielektronide transpordiahela. Hoolimata sellest on NADH väga stabiilne, mis on väga oluline bioloogilisest seisukohast vaadatuna, sest võimaldab reguleeridaensüümidega vaba energia vallandumist.[1]
Glükolüüsi teises etapis, kus kolmesüsinikulised ühendid muundataksepüruvaadiks, kasutatakse taandajana NAD⁺-i. Redoksreaktsiooni käigus muudetakseglütseeraldehüüd-3-fosfaat ehk GAP1,3-bifosfoglütseraadiks, mida tehakse glütseeraldehüüd-3-fosfaadidehüdrogenaasi abil. Dehüdrogenaasid kasutavad tavaliselt katalüüsil NAD⁺-i või NADH-i, olenevalt sellest kas H-aatomit on vaja siduda või kanda üle aktseptormolekulile.[1]
Selleks, et glükolüüs kestaks edasi, on vaja taastoota NAD⁺-i. Seda tehakse püruvaadi metaboliseerimise käigus. Glükoosist tekibpüruvaat, mis võib muunduda edasi kolmel viisil:
Fermentatsioonid ehk käärimised on protsessid, mis toimuvad anaeroobsetes tingimustes ja mille käigus tekibATP. Fermentatsioonid on üks viis, kuidasoksüdeerida NADH-i ja taastoota NAD⁺-i.Alkoholkäärimise käigus tekib NAD⁺atseetaldehüüdi muundumisel etanooliks.Piimhappekäärimises tekib NAD⁺ püruvaadi muundumisel laktaadiks. Mõlemaid protsesse viib läbi rakusisene ensüüm dehüdrogenaas, mis viitab NADH-i ja NAD⁺-i kasutamisele reaktsioonis.[1]
NAD⁺-i kasutatakse kaglükoneogeneesis, protsessis, kus sünteesitakseglükoosi püruvaadist. NADH-d kasutatakse glütseeraldehüüd-3-fosfaadi tekkimiseks. Reaktsioon on glükolüüsiga ühine.[1]
Tsitraaditsüklit ettevalmistavates reaktsioonides tekib püruvaadist püruvaadi dehüdrogenaasi kompleksisatsetüülkoensüüm-A (atsetüül-CoA). Atsetüül-CoA-i tekkeks on vaja koensüüm-A-d ja NAD⁺-i. Et püruvaadi dehüdrogenaasi kompleks saaks läbi viia ka järgmist reaktsiooni, tuleb taastadalipoamiidi algne vorm. Lipoamiid on vajalik, et püruvaadist tekiks atsetüül-CoA. Taastamisprotsessis on samuti vaja NAD⁺-i.[1]
Tsitraaditsüklis ei saada paljuadenosiintrifosfaati ehk ATP-d, kuid kasutatakse NAD⁺-i kolm korda. See tähendab, ettsitraadist eraldatud elektronid seotakse ja tekib kolm korda NADH-i, mida kasutatakse ATP tootmisel. Tsitraaditsüklis liiguvad elektronid läbimembraani, kasutades selleksvalke, ning liikumisel tekibprootongradient, mis aitabADP-st toota ATP-d. Tsitraaditsükkel koosneb kahest osast, kus esimeses NAD⁺-i kandjaid kasutatakseisotsitraadi muundamisela-ketoglutaraadiks ja viimase muundamiselsuktsinüül-CoA-ks. Teises osas kasutatakse NAD⁺-imalaadi muundamisel uuesti oksaalatsetaadiks.[1]
Tsitraaditsüklikataboolne põhifunktsioon on kõrge energiaga elektronide saamine NADH- jaFADH2-na. Tsitraaditsüklis moodustunud NADH ja FADH2 oksüdeeritakse elektronide transpordiahela abil, mille tulemusena saadakse lõpus 2,5 ATP-i molekuli NADH-i kohta ja 1,5 ATP-i molekuli FADH2-i kohta.[1]
Tsitraaditsüklit reguleeritakse NADH-i abil. Kui rakus on NADH-i palju, siis inhibeerub isotsitraadi dehüdrogenaas ja samuti a-ketoglutaraadi dehüdrogenaas, sellega on kontrollitud tsitraaditsükli kiirus. Oluline on ka see, et tsitraaditsüklis on ensüüme, mis vajavad NAD⁺-i või FAD-i. "Need ensüümid töötavad tingimustes, kus rakuenergialaeng on madal, sest ainult siis on NAD⁺ ja FAD saadaval".[1]
Glükosülaaditsükli abil saavadtaimed jabakterid muundadarasvusüsivesikuteks. Glükosülaaditsükli reaktsioonid klapivad tsitraaditsükli omaga, kuid puuduvaddekarboksüülimisreaksioonid. Seega kasutatakse siin tsüklis ühte NAD⁺-molekuli koos malaadi dehüdrogenaasiga, et saada malaadistoksaalatsetaat.[1]
Elektronide transpordiahel on membraanis asuvate valkude kompleks, mille kaudu liiguvad NADH-lt saadud elektronid. Valgukomplekse on kolm. Kui elektronid liiguvad transpordiahelas, tekitab see prootongradiendi, mida saab kasutada ATP sünteesiks jametaboliitide transpordiks.[1]
"Oksüdatiivse fosforüülimise liikumapanevaks jõuks on NADH-i elektronide ülekandevõime O2 suhtes".[1] Elektronide ülekanne NADH-lt O2-le oneksergooniline protsess.[1]
Elektronide transpordiahelas kanduvad elektronid NADH-lt üle O2-le mitmete kandjate abil, mis kokku moodustavad kindla rea. Rida on seatud nii, et elektronid liiguvad alati kandjate poole, millel on suurem elektronide afiinsus. NADH-i elektronide esimesena läbitav valgukompleks onNADH-Q oksüdoreduktaas, mis on väga suurvalgukompleks ja transpordibprootoneidmaatriksist välja. Hingamisahela ülesanne seisneb NAD⁺-i taastootmises, milleks ta peab sisenema mitokondrisse, kuid mitokondrisisemembraanist ei pääse läbi NAD⁺ ega NADH. Seega viiakse NADH-i elektronid mitokondrissesüstiku abil.[1]
Glükoosi täielikul oksüdeerimisel tekib 18 NADH-i molekuli. Oksüdatiivset fosforüleerimist saab NADH-i abil pidurdada kahel etapil:
Oksüdatiivse fosforüleerimise pidurdamist tekitavad paljud mürgid, mis on surmavad või tugevalt kahjustavad.[1]
Rasvhapete oksüdeerimisel tekib NADH.Palmitoüül-CoA lagundamiseks läheb vaja 7 NAD+-molekuli, sest igas reaktsioonitsüklis eraldub üks NADH-molekul, aga reaktsioonitsüklit peab läbi viima seitse korda.[1]
Rasvhapete lagunemisel tekib peale atsetüül-CoA kaketokehasid. Ketokehade kasutamisel energiaallikana tekib NADH.[1]
NADH-i kasutatakseasendavate aminohapete sünteesil (aminohapped, mida inimene suudab ise sünteesida).[1]
.svg)
Rakud kasutavad NAD⁺-isirtuiini aktiveerimiseks. Sirtuiin on valk, mis kiirendab ainevahetust, vähendab rakustressi ja pikendab raku eluiga. Sirtuiinididel on oluline rolltelomeeride pikkuse säilitamisel ning telomeeride pikkust on seostatud pika elueaga.[2]
Mida vanemaks inimene saab, seda madalamaks muutub NAD⁺-i tase kehas. Põhjuseks onCD-38, mis hävitavad NAD⁺-i kehale mittekahjulikule tasemele. Tegelikult aitab NAD⁺-i hävitamine reguleeridaunetsüklit ja toitumist. NAD⁺-rikastetoidulisandite manustamisel on võimalik vananemisprotsessi edasi lükata.[2]
Kliiniline huvi NAD⁺-i vastu tekkis siis, kui avastati, et NAD⁺ või selle aktiveeritudsirtuiinid toetavad mitokondri funktsioone. NAD⁺-i abil saab ravida haigusi, mis on mitokondriaalse tekkega, varieerudes geneetilistest mitokondriaalsetest haigustest kunivähini, ning vananemisega seotud haigusi, nii metaboolseid kui kanärvisüsteemi haigusi.[3]
{{raamatuviide}}: CS1 hooldus: mitu nime: autorite loend (link)