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NAD: Unterschied zwischen den Versionen

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===Kontrollierte Oxidation===
 
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Das Nicotinamidadenindinukleotid fungiert als Elektronenakzeptor/-donator bei der [[Katabolismus|katabolen]] Oxidation von Energieträgern. Es kann zwei Elektronen und ein Proton aufnehmen bzw. abgeben. Dadurch wird NAD<sup>+</sup> zu NADH+H<sup>+</sup> reduziert. Letzteres fungiert im Anschluss als Reduktionsäquivalent, das seine Energie in der [[Atmungskette]] an [[Adenosintriphosphat|ATP]] abgibt und dabei wieder zu NAD<sup>+</sup> oxidiert wird.
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Das Nicotinamidadenindinukleotid fungiert als Elektronenakzeptor/-donator bei der [[Katabolismus|katabolen]] Oxidation von Energieträgern. Es kann ein [[Hydrid-Ion]], also ein [[Wasserstoffatom]] mit seinen beiden Bindungs[[elektron]]en aufnehmen bzw. abgeben. Dadurch wird NAD<sup>+</sup> zu NADH reduziert. Bei der Reaktion wird zur gleichen Zeit ein [[Proton]] von der [[OH-Gruppe]] des Reaktionspartners freigesetzt. Man schreibt dann häufig gerne statt NADH NADH+H<sup>+</sup>. Letzteres fungiert im Anschluss als [[Reduktionsäquivalent]], das seine [[Energie]] in der [[Atmungskette]] an [[Adenosintriphosphat|ATP]] abgibt und dabei wieder zu NAD<sup>+</sup> oxidiert wird.
  
 
Durch diese Kette von Redoxreaktionen, zu der auch die verschiedenen Reaktionen des [[Citratzyklus]] und der Atmungskette gehören, läuft die Oxidation der Energiesubstrate kontrolliert ab. Die Energie wird nicht massiv wie bei der Verbrennung freigesetzt, sondern kontinuierlich und reguliert an die kurzfristigen Energiespeicher abgegeben.
 
Durch diese Kette von Redoxreaktionen, zu der auch die verschiedenen Reaktionen des [[Citratzyklus]] und der Atmungskette gehören, läuft die Oxidation der Energiesubstrate kontrolliert ab. Die Energie wird nicht massiv wie bei der Verbrennung freigesetzt, sondern kontinuierlich und reguliert an die kurzfristigen Energiespeicher abgegeben.
  
 
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Entsprechend liegt das NAD
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NADH und NADH+H<sup>+</sup> sind in der Literatur gerne mal Synonyme verwendet, sind dies eigentlich jedoch nicht. Bei der NAD<sup>+</sup>-vermittelten Oxidation bilden sich zwar NADH, durch aufnahme eines Hydrid-Ions (H<sup>-</sup>) und ein Proton (H<sup>+</sup>) gleichzeitig, jedoch sind diese beiden niemals chemisch miteinander verbunden.
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Das NAD liegt
 
* im [[Cytosol]] meist als oxidierte Form, d.h. NAD<sup>+</sup>  
 
* im [[Cytosol]] meist als oxidierte Form, d.h. NAD<sup>+</sup>  
 
* im [[Mitochondrium]] hingegen als reduzierte Form, d.h. NADH+H<sup>+</sup> vor.
 
* im [[Mitochondrium]] hingegen als reduzierte Form, d.h. NADH+H<sup>+</sup> vor.

Version vom 12. Januar 2021, 19:30 Uhr

Synonyme: NAD+, NADH, NADH+H+, NADH2, Nicotinamidadenindinukleotid, Nikotinamidadenindinukleotid

1 Definition

NAD+/NADH ist ein wichtiges Coenzym, das sich vom Niacin ableitet. Es gehört zur Gruppe der Redoxcoenzyme und ist an enzymkatalysierten Redoxreaktionen beteiligt. NAD spielt beispielsweise im Citratzyklus und beim Abbau der Kohlenhydrate eine zentrale Rolle.

2 Chemie

NAD hat die Summenformel C21H27N7O14P2 und eine molare Masse von 663,43 g/mol. NAD+ kann durch Aufnahme von zwei Elektronen (e−) und einem Proton (H+) zu NADH reduziert werden. Dieses besitzt dann die Summenformel C21H29N7O14P2 und eine molare Masse von 665,45 g/mol.

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3 Funktion

3.1 Kontrollierte Oxidation

Das Nicotinamidadenindinukleotid fungiert als Elektronenakzeptor/-donator bei der katabolen Oxidation von Energieträgern. Es kann ein Hydrid-Ion, also ein Wasserstoffatom mit seinen beiden Bindungselektronen aufnehmen bzw. abgeben. Dadurch wird NAD+ zu NADH reduziert. Bei der Reaktion wird zur gleichen Zeit ein Proton von der OH-Gruppe des Reaktionspartners freigesetzt. Man schreibt dann häufig gerne statt NADH NADH+H+. Letzteres fungiert im Anschluss als Reduktionsäquivalent, das seine Energie in der Atmungskette an ATP abgibt und dabei wieder zu NAD+ oxidiert wird.

Durch diese Kette von Redoxreaktionen, zu der auch die verschiedenen Reaktionen des Citratzyklus und der Atmungskette gehören, läuft die Oxidation der Energiesubstrate kontrolliert ab. Die Energie wird nicht massiv wie bei der Verbrennung freigesetzt, sondern kontinuierlich und reguliert an die kurzfristigen Energiespeicher abgegeben.

3.2 Zustandsformen

NADH und NADH+H+ sind in der Literatur gerne mal Synonyme verwendet, sind dies eigentlich jedoch nicht. Bei der NAD+-vermittelten Oxidation bilden sich zwar NADH, durch aufnahme eines Hydrid-Ions (H-) und ein Proton (H+) gleichzeitig, jedoch sind diese beiden niemals chemisch miteinander verbunden.

Das NAD liegt

  • im Cytosol meist als oxidierte Form, d.h. NAD+
  • im Mitochondrium hingegen als reduzierte Form, d.h. NADH+H+ vor.

4 Synthese

Das vom Organismus benötigte NAD+ wird zum Teil aus dem mit der Nahrung aufgenommenen Niacin und zum Teil aus der essentiellen Aminosäure Tryptophan hergestellt.

Cholinosäure, welches ein Abbauprodukt des Tryptophans darstellt, wird decarboxyliert und mit Phosphoribosylpyrophosphat (PRPP) kondensiert. Im Falle des über den Darm aufgenommenen Nikotinamids wird dieses mit PRPP ribosyliert und folgend phosphoryliert.

Das nun entstandene Nikotinsäureribosyl-5-monophosphat (NMN) wird im Zellkern durch die NAD-Pyrophosphorylase ein Adenosinmonophosphatrest (AMP) angehängt und es erfolgt eine Umwandlung der Carboxylgruppe in eine Säureamidgruppe, welche aus der Aminosäure Glutamin stammt. Produkt dieser Reaktionen ist NAD+.

5 Verwendung in der Photometrie

Die reduzierte und oxidierte Form des NAD unterscheiden sich in ihren Absorptionseigenschaften. NAD+ hat ein Absorptionsmaximum bei einer Wellenlänge von 260 nm, NADH+H+ bei 260 und 340 nm. Der bei beiden Formen identische Adeninbereich absorbiert Licht bei einer Wellenlänge von 260 nm.

Der Absorptionsunterschied bei 340 nm wird bei optisch-enzymatischen Tests genutzt. Durch photometrische Messung lässt sich die Konzentration von NADH+H+ bestimmen. Da Redoxreaktionen einer festen Stöchiometrie folgen, kann durch die Messung indirekt die äquimolare Menge des umgesetzten Substrats (und damit die Enzym-Aktivität) gemessen werden.

6 Mangelerscheinungen

Da für die Synthese des NAD+ Nikotinsäure bzw Tryptophan essentiell sind, hat ein Tryptophan- bzw. Nikotinsäuremangel weitreichende Folgen.

Die resultierende Erkrankung Pellagra äußert sich in Dermatitis, Demenz und, als Konsequenz chronischer Schleimhautentzündung, Durchfall.

Diese Seite wurde zuletzt am 22. Mai 2018 um 18:50 Uhr bearbeitet.

Ich meinte natürlich die DNA-Ligasenreaktion
#2 vor 3 Stunden von Maxx Schuster (Student/in der Humanmedizin)
Ist es nicht auch so, dass die Ligasenreaktion bei Prokaryonten und einigen Viren NAD als AMP-Donor braucht? Bei Eukaryonten wird dies durch ATP übernommen.
#1 vor 3 Stunden von Maxx Schuster (Student/in der Humanmedizin)

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