ما الفرق بين +NAD و +NADP؟

يختلفان بمجموعة فوسفات واحدة، لكن الخلية تحتفظ بهما كمجموعات منفصلة ذات وظائف مختلفة: يدفع +NAD/NADH بشكل أساسي عمليات الأكسدة الهدمية المنتجة للطاقة، بينما يوفر +NADP/NADPH القوة الاختزالية للتخليق الحيوي والدفاع المضاد للأكسدة.

لماذا يمكن للفلافينات أن تقوم بكيمياء لا يستطيع +NAD القيام بها؟

يمكن للفلافينات أن تقبل وتتبرع بإلكترون واحد في كل مرة وكذلك إلكترونين، لذا يمكنها الربط بين مانحات الإلكترونين ومستقبلات الإلكترون الواحد والمشاركة في كيمياء الأكسجين والجذور الحرة، وهو ما لا يستطيع زوج +NAD/NADH الذي ينقل إلكترونين فقط القيام به.

الإنزيمات المساعدة المؤكسدة والمختزلة: +NAD و FAD

يُعد كل من +NAD و FAD من نواقل الإلكترونات الأساسية في الأيض الخلوي. وبصفتهما إنزيمات مساعدة قابلة للانفصال أو مرتبطة بالإنزيمات المؤكسدة والمختزلة، فإنهما يقبلان ويتبرعان بالإلكترونات (وبالنسبة لـ +NAD، أيون الهيدريد)، ويربطان أكسدة الوقود بتفاعلات التنفس والتخليق الحيوي. وتغذي أشكالهما المختزلة، NADH و FADH2، الإلكترونات في سلسلة التنفس.

اعثر على موضوع باستخدام PaperMindقريبًاFind papers & topics

Tools & resources

تنزيل الشرائح

Learn & explore

فيديوقريبًا

Definition

إن +NAD (ثنائي نوكليوتيد النيكوتيناميد والأدينين) و FAD (ثنائي نوكليوتيد الفلافين والأدينين) هما إنزيمان مساعدان مؤكسدان ومختزلان يتناوبان بين الحالتين المؤكسدة والمختزلة لنقل الإلكترونات في تفاعلات الأكسدة والاختزال المحفزة بالإنزيمات؛ ويخدم الشكل المفسفر +NADP كيمياء مماثلة مخصصة بشكل كبير للتخليق الحيوي الاختزالي.

Scope

يغطي هذا الموضوع بنية وكيمياء الأكسدة والاختزال للإنزيمات المساعدة النيوكليوتيدية البيريدينية +NAD/NADH و +NADP/NADPH، والإنزيمات المساعدة الفلافينية FAD/FADH2 (و FMN)، وأدوارها في مسارات الهدم والبناء، والتمييز بين دور +NAD في الهدم ودور NADPH في التخليق الحيوي. ويتناول هذه الإنزيمات كإنزيمات مساعدة مؤكسدة ومختزلة ضمن علم الإنزيمات، وليس كإرشادات سريرية.

Core questions

كيف يختلف +NAD و FAD في كيمياء نقل الإلكترونات التي يؤديانها؟
لماذا تحافظ الخلية على مجموعات منفصلة من +NAD و +NADP؟
كيف تتم إعادة أكسدة الإنزيمات المساعدة المختزلة، وكيف يرتبط هذا بتخليق ATP؟
كيف يتم تخليق +NAD وتدويره بما يتجاوز دوره في الأكسدة والاختزال؟

Key concepts

نقل الهيدريد بواسطة +NAD/NADH
نقل الإلكترون الواحد والإلكترونين بواسطة الفلافينات
+NADP/NADPH مخصص للتخليق الحيوي الاختزالي
الإنزيمات المساعدة المختزلة التي تغذي سلسلة التنفس
الفلافينات كمجموعات اصطناعية مرتبطة بإحكام
+NAD كركيزة للسرتوينات والإنزيمات المستهلكة الأخرى
تخليق +NAD واسترداده

Mechanisms

يقبل +NAD أيون هيدريد (إلكترونين وبروتون واحد) في الموضع C4 من حلقة النيكوتيناميد ليصبح NADH، وهو ناقل نظيف للإلكترونين ومناسب لتفاعلات نازعات الهيدروجين (Nelson & Cox, 2021). يمكن للإنزيمات المساعدة الفلافينية (FAD و FMN) أن تقبل إلكترونًا واحدًا أو إلكترونين، مما يسمح لها بالتوسط بين مانحات الإلكترونين ومستقبلات الإلكترون الواحد والتعامل مع كيمياء الأكسجين؛ وعادةً ما تُحتفظ بها كمجموعات اصطناعية مرتبطة بإحكام في البروتينات الفلافينية (Macheroux et al., 2011). في عملية الهدم، يحمل NADH و FADH2 الإلكترونات إلى سلسلة التنفس، حيث يؤكسد المعقد الأول NADH ويمرر الإلكترونات نحو اليوبيكينون، ويربط الأكسدة بضخ البروتونات (Brandt, 2006). يوفر NADPH، الذي يتولد على سبيل المثال عن طريق مسار فوسفات البنتوز، القوة الاختزالية للتخليق الحيوي والدفاع المضاد للأكسدة. بالإضافة إلى الأكسدة والاختزال، يُستهلك +NAD كركيزة بواسطة إنزيمات مثل السرتوينات ويُعاد تخليقه باستمرار من خلال مسارات التخليق الجديد والاسترداد (Verdin, 2015; Cantó et al., 2015; Belenky et al., 2007).

Clinical relevance

يتقاطع أيض +NAD مع استتباب الطاقة، وبيولوجيا الشيخوخة، ووظيفة الإنزيمات الإشارية المستهلكة لـ +NAD، وهذا هو السبب في دراسته بشكل مكثف في أبحاث الأيض (Verdin, 2015; Cantó et al., 2015). يشرح هذا المدخل الكيمياء الحيوية للإنزيمات المساعدة؛ ويصف الآليات وليس أساسًا للتشخيص الفردي أو المكملات أو قرارات العلاج.

History

تم تحديد الإنزيمات المساعدة النيوكليوتيدية البيريدينية والفلافينية من خلال دراسات أوائل القرن العشرين للتخمر و'الإنزيمات الصفراء'، وربطها بالفيتامينات النياسين والريبوفلافين. أوضح العمل الهيكلي والميكانيكي اللاحق نقل الهيدريد بواسطة +NAD، والكيمياء المتنوعة للإلكترون الواحد والإلكترونين للفلافينات، ودور هذه النواقل في سلسلة التنفس، بينما أعاد العمل الحديث فحص +NAD كإنزيم مساعد مؤكسد ومختزل ومستقلب إشاري مستهلك (Brandt, 2006; Macheroux et al., 2011; Verdin, 2015).

Seminal works

verdin-2015
canto-2015
brandt-2006
macheroux-2011

Frequently asked questions

ما الفرق بين +NAD و +NADP؟: يختلفان بمجموعة فوسفات واحدة، لكن الخلية تحتفظ بهما كمجموعات منفصلة ذات وظائف مختلفة: يدفع +NAD/NADH بشكل أساسي عمليات الأكسدة الهدمية المنتجة للطاقة، بينما يوفر +NADP/NADPH القوة الاختزالية للتخليق الحيوي والدفاع المضاد للأكسدة.
لماذا يمكن للفلافينات أن تقوم بكيمياء لا يستطيع +NAD القيام بها؟: يمكن للفلافينات أن تقبل وتتبرع بإلكترون واحد في كل مرة وكذلك إلكترونين، لذا يمكنها الربط بين مانحات الإلكترونين ومستقبلات الإلكترون الواحد والمشاركة في كيمياء الأكسجين والجذور الحرة، وهو ما لا يستطيع زوج +NAD/NADH الذي ينقل إلكترونين فقط القيام به.