NAD: erinevus redaktsioonide vahel

NAD⁺ osaleb [[Redoksreaktsioon|redoksreaktsioonidesredoksreaktsioon]]ides, kus ta [[Oksüdeerija|oksüdeerijanaoksüdeerija]]na seob kaks elektroni ja [[Vesinik|vesinikaatomivesinik]]aatomi, ja tekib redutseeritud vorm NADH.<ref name=":0">{{Raamatuviide|autor=Tymoczko, J. L., Berg, J. M., & Stryer, L.|pealkiri=Biokeemia lühikursus|aasta=2016|koht=Tallinn|kirjastus=TTÜ kirjastus|lehekülg=}}</ref> NADH on seega aktiveeritud kandja, mis kannab toitainete oksüdeerimisel [[elektron]]e.

NAD⁺ on vahelüli toitainete oksüdeerumisel, mille käigus võtab suure potentsiaaliga elektronid lõpuks vastu [[Hapnik|O₂]]. Aktiveeritud kandjatel on suurem [[elektronafiinsus]] 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 läbi [[Mitokondriaalne hingamisahel|elektronide transpordiahela]]. Hoolimata sellest on NADH väga stabiilne, mis on väga oluline bioloogilisest seisukohast vaadatuna, sest võimaldab reguleerida [[Ensüüm|ensüümidegaensüüm]]idega vaba energia vallandumist.<ref name=":0" />

[[Glükolüüs|Glükolüüsi]]i teises etapis, kus kolmesüsinikulised ühendid muundatakse [[Püruvaat|püruvaadiks]], kasutatakse taandajana NAD⁺-i. Redoksreaktsiooni käigus muudetakse [[glütseeraldehüüd-3-fosfaat]] ehk GAP [[1,3-bifosfoglütseraadiks]], mida tehakse glütseeraldehüüd-3-fosfaadi [[Dehüdrogenaas|dehüdrogenaasidehüdrogenaas]]i abil. Dehüdrogenaasid kasutavad tavaliselt katalüüsil NAD⁺-i või NADH-i, olenevalt sellest kas H-aatomit on vaja siduda või kanda üle aktseptormolekulile.<ref name=":0" />

Selleks, et glükolüüs kestaks edasi, on vaja taastoota NAD⁺-i. Seda tehakse püruvaadi metaboliseerimise käigus. Glükoosist tekib [[püruvaat]], mis võib muunduda edasi kolmel viisil:

*[[Etanool|etanooliksetanool]]iks,

[[Fermentatsioon|Fermentatsioonid]]id ehk käärimised on protsessid, mis toimuvad anaeroobsetes tingimustes ja mille käigus tekib [[Adenosiintrifosfaat|ATP]]. Fermentatsioonid on üks viis, kuidas [[Oksüdeerimine|oksüdeerida]] NADH-i ja taastoota NAD⁺-i. [[Alkoholkäärimine|Alkoholkäärimise]] käigus tekib NAD⁺ [[Atseetaldehüüd|atseetaldehüüdiatseetaldehüüd]]i muundumisel etanooliks. [[Piimhappekäärimine|Piimhappekäärimises]] tekib NAD⁺ püruvaadi muundumisel laktaadiks. Mõlemaid protsesse viib läbi rakusisene ensüüm dehüdrogenaas, mis viitab NADH-i ja NAD⁺-i kasutamisele reaktsioonis.<ref name=":0" />

NAD⁺-i kasutatakse ka [[Glükoneogenees|glükoneogeneesisglükoneogenees]]is, protsessis, kus sünteesitakse [[Glükoos|glükoosiglükoos]]i püruvaadist. NADH-d kasutatakse glütseeraldehüüd-3-fosfaadi tekkimiseks. Reaktsioon on glükolüüsiga ühine.<ref name=":0" />

[[Tsitraaditsükkel|Tsitraaditsüklit]] ettevalmistavates reaktsioonides tekib püruvaadist püruvaadi dehüdrogenaasi kompleksis [[Atsetüülkoensüüm A|atsetüülkoensüüm-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 taastada [[Lipoamiid|lipoamiidilipoamiid]]i algne vorm. Lipoamiid on vajalik, et püruvaadist tekiks atsetüül-CoA. Taastamisprotsessis on samuti vaja NAD⁺-i.<ref name=":0" />

Tsitraaditsüklis ei saada palju [[Adenosiintrifosfaat|adenosiintrifosfaatiadenosiintrifosfaat]]i ehk ATP-d, kuid kasutatakse NAD⁺-i kolm korda. See tähendab, et [[Tsitraaditsükkel|tsitraadist]] eraldatud elektronid seotakse ja tekib kolm korda NADH-i, mida kasutatakse ATP tootmisel. Tsitraaditsüklis liiguvad elektronid läbi [[Membraan|membraanimembraan]]i, kasutades selleks [[Valk|valkevalk]]e, ning liikumisel tekib [[prootongradient]], mis aitab [[ADP]]-st toota ATP-d. Tsitraaditsükkel koosneb kahest osast, kus esimeses NAD⁺-i kandjaid kasutatakse [[isotsitraadi]] muundamisel [[A-ketoglutaraat|a-ketoglutaraadiks]] ja viimase muundamisel [[suktsinüül-CoA]]-ks. Teises osas kasutatakse NAD⁺-i [[Malaat|malaadi]] muundamisel uuesti oksaalatsetaadiks.<ref name=":0" />

Tsitraaditsükli [[Katabolism|kataboolne]] põhifunktsioon on kõrge energiaga elektronide saamine NADH- ja [[FAD|FADH₂]]-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.<ref name=":0" />

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 raku [[Laeng|energialaeng]] on madal, sest ainult siis on NAD⁺ ja FAD saadaval".<ref name=":0" />

[[Glükosülaaditsükkel|Glükosülaaditsükli]] abil saavad [[taimed]] ja [[bakterid]] muundada [[Rasvad|rasvu]] [[Süsivesikud|süsivesikuteks]]. Glükosülaaditsükli reaktsioonid klapivad tsitraaditsükli omaga, kuid puuduvad [[Dekarboksüülimine|dekarboksüülimisreaksioonid]]. Seega kasutatakse siin tsüklis ühte NAD⁺-molekuli koos malaadi dehüdrogenaasiga, et saada malaadist [[oksaalatsetaat]]. <ref name=":0" />

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 ja [[Metaboliit|metaboliitidemetaboliit]]ide transpordiks.<ref name=":0" />

"[[Oksüdatiivne fosforüülumine|Oksüdatiivse fosforüülimise]] liikumapanevaks jõuks on NADH-i elektronide ülekandevõime O₂ suhtes".<ref name=":0" /> Elektronide ülekanne NADH-lt O₂-le on [[eksergooniline]] protsess. <ref name=":0" />

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 on [[NADH-Q oksüdoreduktaas]], mis on väga suur [[Valgud|valgukompleks]] ja transpordib [[Prooton|prootoneidprooton]]eid [[Maatriks (täpsustus)|maatriksist]] välja. Hingamisahela ülesanne seisneb NAD⁺-i taastootmises, milleks ta peab sisenema mitokondrisse, kuid mitokondri [[Membraan|sisemembraanist]] ei pääse läbi NAD⁺ ega NADH. Seega viiakse NADH-i elektronid mitokondrisse [[süstiku]] abil.<ref name=":0" />

Glükoosi täielikul oksüdeerimisel tekib 18 NADH-i molekuli. Oksüdatiivset fosforüleerimist saab NADH-i abil pidurdada kahel etapil:

* elektronide transpordi eraldamine ATP sünteesist

Oksüdatiivse fosforüleerimise pidurdamist tekitavad paljud mürgid, mis on surmavad või tugevalt kahjustavad.<ref name=":0" />

[[Rasvhapped|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. <ref name=":0" />

Rasvhapete lagunemisel tekib peale atsetüül-CoA ka [[Ketokeha|ketokehasidketokeha]]sid. Ketokehade kasutamisel energiaallikana tekib NADH. <ref name=":0" />

Rakud kasutavad NAD⁺-i [[Sirtuiin|sirtuiinisirtuiin]]i aktiveerimiseks. Sirtuiin on valk, mis kiirendab ainevahetust, vähendab rakustressi ja pikendab raku eluiga. Sirtuiinididel on oluline roll [[Telomeer|telomeeridetelomeer]]ide pikkuse säilitamisel ning telomeeride pikkust on seostatud pika elueaga.<ref name=":1">{{Netiviide|Autor=Shin-ichiro Imai, Leonard Guarente|URL=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4112140/|Pealkiri=NAD+ and Sirtuins in Aging and Disease|Väljaanne=Trends in Cell Biology|Aeg=29.04.2014|Kasutatud=27.10.2018}}</ref>

Mida vanemaks inimene saab, seda madalamaks muutub NAD⁺-i tase kehas. Põhjuseks on [[Tsütotoksilised T-rakud|CD-38]], mis hävitavad NAD⁺-i kehale mittekahjulikule tasemele. Tegelikult aitab NAD⁺-i hävitamine reguleerida [[Uni|unetsüklit]] ja toitumist. NAD⁺-rikaste [[Toidulisaained|toidulisandite]] manustamisel on võimalik vananemisprotsessi edasi lükata. <ref name=":1" />

Kliiniline huvi NAD⁺-i vastu tekkis siis, kui avastati, et NAD⁺ või selle aktiveeritud [[Sirtuiin|sirtuiinidsirtuiin]]id toetavad mitokondri funktsioone. NAD⁺-i abil saab ravida haigusi, mis on mitokondriaalse tekkega, varieerudes geneetilistest mitokondriaalsetest haigustest kuni [[Vähk (haigus)|vähini]], ning vananemisega seotud haigusi, nii metaboolseid kui ka [[Närvisüsteem|närvisüsteeminärvisüsteem]]i haigusi.<ref>{{Netiviide|Autor=Riekelt H. Houtkooper, Johan Auwerx|URL=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3471225/|Pealkiri=Exploring the therapeutic space around NAD+|Väljaanne=Journal of Cell Biology|Aeg=15.10.2012|Kasutatud=27.10.2018}}</ref>