Nadph

Чем занимается молекулярная биология

Живые существа состоят из химических элементов так же, как и неживые, поэтому молекулярный биолог изучает, как молекулы взаимодействуют друг с другом в живых организмах, чтобы выполнять жизненные функции.

Молекулярные биологи проводят эксперименты по изучению структуры, функции, обработки, регуляции и эволюции биологических молекул и их взаимодействий друг с другом, обеспечивая понимание того, как устроена жизнь, на микроуровне.

Хотя в каждом живом существе — множество видов молекул, большинство молекулярных биологов сосредотачиваются на генах и белках. Белки выполняют огромное количество функций в живых клетках, а гены содержат информацию, необходимую для производства большего количества белков.

Молекулярная биология изучает молекулярные механизмы, лежащие в основе таких процессов, как репликация, транскрипция, трансляция и функции клеток. Один из способов описать основы молекулярной биологии — сказать, что это касается понимания того, как гены транскрибируются в РНК и как затем РНК транслируется в белок. Однако эта упрощенная картина в настоящее время пересматривается и уточняется в связи с новыми открытиями, касающимися роли РНК.

Биосинтез

НАД + синтезируется двумя путями метаболизма. Он производится либо путем de novo из аминокислот, либо путем рециркуляции предварительно сформированных компонентов, таких как никотинамид, обратно в NAD + . Хотя большинство тканей у млекопитающих синтезируют НАД + путем спасения, гораздо больше de novo синтеза происходит в печени из триптофана, а в почках и макрофагах из никотиновой кислоты .

De novo production

Некоторые метаболические пути, которые синтезируют и потребляют НАД + у позвоночных . Аббревиатуры определены в тексте.

Большинство организмов синтезирует НАД + из простых компонентов. Конкретный набор реакций различается у разных организмов, но общей чертой является образование хинолиновой кислоты (QA) из аминокислоты — триптофана (Trp) у животных и некоторых бактерий или аспарагиновой кислоты (Asp) у некоторых бактерий и растений. Хинолиновая кислота превращается в мононуклеотид никотиновой кислоты (NaMN) путем переноса фрагмента фосфорибозы. Затем аденилатный фрагмент переносится с образованием адениндинуклеотида никотиновой кислоты (NaAD). Наконец, фрагмент никотиновой кислоты в NaAD амидируется с фрагментом никотинамида (Nam), образуя никотинамид-адениндинуклеотид.

На следующей стадии, некоторые из NAD + преобразуется в НАДФ + с NAD + киназа , которая фосфорилирует NAD + . У большинства организмов этот фермент использует АТФ в качестве источника фосфатной группы, хотя некоторые бактерии, такие как Mycobacterium tuberculosis и гипертермофильный архей Pyrococcus horikoshii , используют неорганический полифосфат в качестве альтернативного донора фосфорила.

В путях спасения используются три прекурсора НАД + .

Пути спасения

Несмотря на наличие пути de novo , спасательные реакции необходимы у людей; отсутствие ниацина в рационе вызывает дефицит витамина болезни пеллагры . Эта высокая потребность в НАД + является результатом постоянного потребления кофермента в таких реакциях, как посттрансляционные модификации, поскольку циклическое переключение НАД + между окисленной и восстановленной формами в окислительно-восстановительных реакциях не меняет общих уровней кофермента. Основным источником НАД + у млекопитающих является спасательный путь, который перерабатывает никотинамид, продуцируемый ферментами, использующими НАД + . Первым этапом и ферментом, ограничивающим скорость в пути спасения, является никотинамидфосфорибозилтрансфераза (NAMPT), которая продуцирует никотинамидмононуклеотид (NMN). NMN является непосредственным предшественником NAD + в пути спасения.

Помимо сборки NAD + de novo из простых предшественников аминокислот, клетки также спасают предварительно образованные соединения, содержащие пиридиновое основание. Три предшественника витаминов, используемых в этих спасательных путях метаболизма, — это никотиновая кислота (NA), никотинамид (Nam) и никотинамид рибозид (NR). Эти соединения могут быть взяты из рациона и называются витамином B ₃ или ниацином . Однако эти соединения также производятся внутри клеток и при переваривании клеточного НАД + . Некоторые из ферментов, участвующих в этих путях спасения, по-видимому, сконцентрированы в ядре клетки , что может компенсировать высокий уровень реакций, потребляющих НАД + в этой органелле . Есть некоторые сообщения о том, что клетки млекопитающих могут поглощать внеклеточный НАД + из своего окружения, а никотинамид и никотинамид рибозид могут абсорбироваться из кишечника.

Пути спасения, используемые у микроорганизмов, отличаются от таковых у млекопитающих . Некоторые патогены, такие как дрожжи Candida glabrata и бактерии Haemophilus influenzae, являются ауксотрофами НАД +  — они не могут синтезировать НАД +,  но обладают путями спасения и, таким образом, зависят от внешних источников НАД + или его предшественников. Еще более удивительным является внутриклеточный патоген Chlamydia trachomatis , у которого отсутствуют узнаваемые кандидаты для каких-либо генов, участвующих в биосинтезе или спасении как НАД +, так и НАДФ + , и который должен получать эти коферменты от своего хозяина .

Коферменты в спортивной фармакологии

При интенсивных физических нагрузках расходуется большое количество энергии, ее запас в организме истощается, а многие витамины и питательные вещества потребляются гораздо быстрее, чем вырабатываются. Спортсмены испытывают физическую слабость, нервное истощение, нехватку сил. Для того чтобы помочь избежать многих симптомов были разработаны специальные препараты с коферментами в составе. Их спектр действия очень широк, назначаются они не только спортсменам, но и людям с достаточно серьезными заболеваниями.

Кокарбоксилаза

Кофермент, который образуется только из поступающего в организм тиамина. У спортсменов он служит средством профилактики перенапряжения миокарда, расстройств нервной системы. Препарат назначается при радикулитах, невритах, а также острой печеночной недостаточности. Вводится внутривенно, разовая доза не должна быть менее 100 мг.

Кобамамид

Заменяет по действию функционал витамина B12, является анаболиком. Помогает спортсменам нарастить мышечную массу, увеличивает выносливость, способствует быстрому восстановлению после занятий. Выпускается в форме таблеток и растворов для внутривенного введения, суточная норма составляет 3 таблетки или 1000 мкг. Длительность курса – не более 20 дней.

Оксикобаламин

По своему действию схож с витамином B12, но намного дольше держится в крови и гораздо оперативнее преобразуется в коферментную формулу благодаря прочному соединению с плазменными белками.

Пиридоксальфосфат

Для препарата характерны все свойства витамина B6. От него он отличается быстрым терапевтическим эффектом, назначается к приему даже при нарушении фосфорилирования пиридоксина. Принимается три раза в день, суточная доза составляет не более 0,06 гр, а курс – не дольше месяца.

Пиридитол

Активизирует метаболические процессы центральной нервной системы, повышает проходимость глюкозы, препятствует избыточному образованию молочной кислоты, повышает защитные свойства тканей, в том числе устойчивость к гипоксии, которая возникает во время интенсивных спортивных тренировок. Принимают препарат три раза в день по 0,1 гр. после завтрака в течение месяца

Пантогам

Является гомологом пантотеновой кислоты, ускоряет обменные процессы, снижает проявление болевых реакций, повышает устойчивость клеток к гипоксии. Действие препарата направлено на активацию работы головного мозга, повышение выносливости, показан к применению при черепно-мозговых травмах различного типа. Таблетки принимаются в течение месяца по 0,5 гр не чаще трех раз в день.

Карнитин

Выпускается в форме препарата для инъекций, действие которых направлено на активацию жирового обмена, ускорение регенерации клеток. Оказывает анаболическое, антигипоксическое и антитиреоидное действие. Является синтетическим заменителем витамина B6. Эффективен в виде внутривенной капельницы.

Флавинат

Образуется в организме из рибофлавина, активно участвует в углеводном, липидном и аминокислотном обмене. Выпускается в виде раствора для внутримышечных инъекций, так как его усвоение в желудке неэффективно при нарушении всасывания рибофлавина.

Липоевая кислота

Нормализует углеводный обмен. Повышает скорость окисления углеводов и жирных кислот, что способствует повышению энергетического запаса.

Автор Мария Ладыгина

Научный консультант проекта.
Физиолог (биологический факультет СПБГУ, бакалавриат).
Биохимик (биологический факультет СПБГУ, магистратура).
Инструктор по хатха-йоге (Институт управления развитием человеческих ресурсов, проект GENERATION YOGA).
Научный сотрудник (2013-2015 НИИ акушерства, гинекологии и репродуктологии им. Отта, работа с маркерами женского бесплодия, анализ биологических образцов; 2015-2017 НИИ особо чистых биопрепаратов, разработка лекарственных средств)
Автор и научный консультант сайтов по тематике ЗОЖ и науке (в области продления жизни)
C 2019 года научный консультант проекта Cross.Expert.

Брожение

Примеры процессов брожения известны из повседневной жизни, производственной деятельности.

1. Спиртовое брожение заключается в метаболическом превращении углеводов микроорганизмами, преимущественно дрожжами. В результате образуется этиловый спирт, АТФ и вода, выделяется углекислый газ. Энергию микроорганизмы используют для жизнедеятельности, деления клеток. Спиртовое брожение используется в производстве алкогольных напитков. Пекарские дрожжи в хлебопечении тоже перерабатывают углеводы на этанол и углекислый газ, разрыхляющий тесто.
2. Молочнокислое брожение завершается образованием молекул молочной кислоты, АТФ, водорода и воды. Так скисает молоко, получается пахта, йогурт, сметана, творог. (Рисунок 1). Этот же тип брожения происходит при квашении  капусты. Молочнокислые бактерии уменьшают рН субстрата, создают кислую среду. Они не нуждаются в кислороде, но выживают и в кислородной среде.
3. Уксуснокислое брожение приводит к изменениям сока, вина. Сначала, в результате спиртового брожения, вырабатывается этанол. Затем, уксуснокислые бактерии перерабатывают спирт на органические кислоты, в основном яблочную, лимонную, молочную. Так получают натуральный уксус из плодово-ягодного сырья.

Во всех случаях брожения микроорганизмы изменяют углеводы и производят макроэнергетическое вещество — АТФ. Для этого процесса не требуется кислород, что является важнейшим отличием от дыхания. Общий признак — химическая энергия связей в молекуле глюкозы преобразуется в энергию в форме АТФ, которая используется для жизненных процессов.

Брожение — древнейший и не самый совершенный способ выработки энергии. Из одной молекулы глюкозы образуется 2 молекулы АТФ. Кислородный процесс более эффективен в плане получения энергии.

Организмы, которым необходим кислород для дыхания, являются аэробами (в переводе с греческого «аэр» — воздух). Внешняя сторона процесса заключается в поглощении кислорода из воздуха и выделении диоксида углерода.

Молекулы О₂ попадают в организм насекомых через трахеи. Для рыб характерно жаберное дыхание, для млекопитающих — легочное. Переносят кислород к органам и транспортируют диоксид углерода красные кровяные клетки, содержащие гемоглобин. 

При отсутствии кислорода начинает происходить ферментация. Ферментация является эволюционно более ранним способом генерирования энергии, чем дыхание, но она менее энергетически выгодна, потому что ферментация производит органическое вещество, которое все еще богато энергией. Различают несколько основных видов брожения: уксусно – кислое, спиртовое, маслянокислое, молочнокислое, метановое и др.

Стало быть, в скелетных мышцах в отсутствие кислорода во время ферментации пировиноградная кислота восстанавливается до молочной кислоты, тогда как ранее образованные восстановительные эквиваленты расходуются, и остаются только две молекулы АТФ:

2С₃Н₄О₃ + 2НАДН+Н+ → 2С₃Н₆О₃ + 2НАД.

При ферментации с дрожжами пировиноградная кислота в присутствии кислорода преобразуется в этиловый спирт и окись углерода (IV):

Во время ферментации с использованием микроорганизмов пируват также может образовывать уксусную, масляную, муравьиную кислоты и так далее.

Энергия АТФ, которая образуется вследствие энергетического обмена, используется клеткой на различные виды работ:

• Химическая работа включает в себя биосинтез белков, липидов, углеводов, нуклеиновых кислот и других важных соединений.
• Осмотическая работа включает процессы поглощения и удаления веществ из клетки, находящиеся во внеклеточном пространстве в более высоких концентрациях, чем в самой клетке.
• Электрическая работа неразрывно связана с осмотической, ведь именно из – за перемещения заряженных частиц через мембраны формируется заряд мембраны и приобретаются свойства возбудимости и проводимости.
• Механическая работа связана с передвижением веществ и структур во внутриклеточном пространстве и непосредственно клетки в целом.
• К регуляторной работе относят все процессы, которые направлены на координировании процессуальных действий в клетке. 

Что такое НАД

НАД является наиболее распространенным коферментом, который действует как окислитель-восстановитель внутри клетки. NAD+, которая является окисленной формой NAD, является природной формой NAD внутри клетки. Он участвует в реакциях клеточного дыхания, таких как гликолиз и цикл Кребса. Он приобретает ион водорода и два электрона и восстанавливается до НАДН. NADH используется для генерации АТФ в цепи переноса электронов. Гидроксилазы и редуктазы также используют НАД+ в качестве электронного носителя. Окисление и восстановление НАД показаны в Рисунок 1.

Рисунок 1: Окисление и восстановление NAD

NAD+ синтезируется в клетке двумя различными путями: триптофановым путем и витамином В₃ путь. Исходным продуктом пути триптофана является аминокислота триптофан, а исходным продуктом витамина В₃ путь витамина В₃ (ниацин или никотиновая кислота).

Биологические профессии и специальности будущего

Но не медиками едиными… В той же медицине появилось много новых профессий. Технологический прогресс сделал возможным работу в абсолютно неизвестных ранее областях.

Генная инженерия

Стоит сказать, что генетика состоит из множества направлений.

Генный инженер – это учёный, который работает над изменениями живых организмов путём изменений в генах. Специалисты данной категории способны развить в организме необходимые им качества, а главное – притупить ненужные. 

Без генных инженеров развитие фармацевтики не было бы таким стремительным. Именно благодаря этой профессии становится возможным диагностировать и лечить многие болезни.

Генная инженерия — наука новая, поэтому по этой специальности ведут набор совсем немного вузов. Помимо биологии в программе обычно много математики и информатики, студенты изучают клонирование и трансплантацию клеток, биоинженерию и разные виды химии.

Сколько получают генные инженеры?

Неонатология 

Медицина для новорожденных. Хирургия, наблюдение, реанимирование, восстановление недоношенных детей – это малая часть того, чем занимается неонатолог. 

Такие врачи присутствуют на родах и полностью обследуют новорожденного для быстрого выявления патологий, а позднее – лечения. Их можно назвать врачами широго профиля: от неврологии до хирургии. Однако работают они именно с младенцами.

Чтобы стать неонатологом, нужно поступить в любой понравившийся вам медицинский вуз на факультет педиатрии.

Сколько получают неонатологи?

Биотехнология

Это наука об использовании живых организмов и биологических процессов для производства ценных продуктов, возможности использования живых организмов, их систем или продуктов их жизнедеятельности для решения технологических задач. Биотехнология находится на стыке клеточной и молекулярной биологии, молекулярной генетики, биохимии и биоорганической химии.

В медицине биотехнологи играют важную роль в создании новых лекарственных препаратов для ранней диагностики и лечения сложных болезней.

Сколько получают биотехнологи?

Медицинская биофизика 

Медицинские биофизики – это необыкновенные люди, их профессия включает в себя одновременно медицину, физику и биологию. Такие специалисты – большая ценность в наши дни, ведь когда в одном человеке сочетаются сразу три направления, то он становится универсальным. 

Медбиофизики специализируются в большей части на медицине, поэтому могут оказывать медицинскую помощь и диагностику. 

Медицинская физика относится к необычным подвидам профессий физика.

Меры предосторожности и побочные эффекты

Добавки NAD, как правило, хорошо переносятся и, по-видимому, не представляют большого риска побочных эффектов при использовании в течение примерно от 12 до 24 недель. Однако некоторые побочные эффекты все еще возможны и могут включать тошноту, усталость, головные боли, диарею, дискомфорт в желудке и расстройство желудка. Поэтому рекомендуем принимать добавки NAD под контролем врача или нутрициолога.

Заключительные мысли

Что такое NAD? Он обозначает никотинамидадениндинуклеотид, который является коферментом, обнаруженным в клетках всех живых существ.
Лечение добавками NAD недавно привлекло внимание как потенциальное антивозрастное средство.
Никотинамид рибозид (NR), по-видимому, является наиболее важным предшественником никотинамидадениндинуклеотида, который способствует повышению уровня. NR — это альтернативная форма витамина B3, которую можно принимать в качестве добавки.
Вот как естественным образом повысить уровень: употреблять коровье молоко, дрожжи и пиво (умеренно); есть продукты с белком и витаминами группы В; быстрый; Регулярно делайте физические упражнения; Избегайте высокого потребления алкоголя.

Вам также будет интересно:

Бетаин – препарат для оздоровления организма

Симптомы анемии у женщин: внешние признаки, факторы риска

Средиземноморская диета: продукты питания

Никотинамид рибозид — факты о новой антивозрастной добавке

Ацетилхолин — роль для организма человека, влияние на здоровье

Биологические системы

Биологические системы– это объекты различной сложности, имеющие несколько уровней структурно-функциональной организации и представляющие собой совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих элементов. 

Биосистема — это форма жизни, обусловленная взаимодействием живых компонентов. Растительный организм как биосистема — совокупность взаимодействующих органов , тканей и клеток. 

К данной категории относят:

• органические макромолекулы;
• органеллы субклеточного типа;
• клеточные структуры;
• органы;
• организмы;
• популяции.
• виды
• биоценозы
• экосистемы
• биосфера

Наименьшей биологической системой, присутствующей во всем живом является органическая (биологическая) макромолекула:

• ДНК;
• белок;
• углевод;
• АТФ.

В роли наибольшей биологической системы выступает популяция,  совокупность организмов одного вида, длительное время обитающих на одной территории (занимающих определённый ареал) и частично или полностью изолированных от особей других таких же групп.  

Что такое водород

Его атомный номер — единица. На одноатомную форму водорода приходится около 75% барионной массы, она считается самым распространенным веществом во всей Вселенной. Водородная плазма — основное вещество звезд, за исключением компактных.

У водорода три изотопа:

• протий (1H);
• дейтерий (2H);
• тритий (3H).

К общим характеристикам относятся следующие свойства: не имеет цвета запаха, вкуса. Двухатомная форма (Н2) нетоксична, однако в соединении с воздухом (или О2) пожароопасна и склонна к взрывам. Взрывоопасность также проявляется в присутствии прочих газов-окислителей, например, фтора, хлора.

На Земле водород присутствует в составе молекулярных соединений, например, вода. Его роль в кислотно-основных реакциях трудно переоценить.

Расшифровываем значки

Все очень просто: буквенное обозначение показывает, какая в данный момент используется технология передачи мобильных данных. То есть, по какой технологии вы сейчас подключены к Интернету.

Почему они все время разные? В зависимости от того, насколько телефон хорошо «ловит» в том или ином месте, используются разные технологии передачи данных. Телефон незаметно для вас переключается на ту, которая обеспечит лучший интернет в заданных условиях.

Теперь объясним подробно, что стоит за каждой буквой.

• G — от англ. GPRS — General Packet Radio Service, пакетная радиосвязь общего пользования. Это значит, что вы подключены к мобильной сети 2G или 2.5G. Максимальная скорость соединения по GPRS — 171,2 Кбит/c, но на практике она обычно намного ниже.
• E — от англ. EDGE. Это надстройка над технологией GPRS, усиливающая сигнал в 2G и 2.5G-сетях. Максимальная скорость по EDGE достигает уже 474 Кбит/с, но все равно на практике это очень медленно.
• 3G — от англ. third generation — третье поколение технологии GPRS, которое обеспечивает высокоскоростной доступ в интернет. Максимальная скорость сетей 3G достигает 3,6 Мбит/с.
• H, 3G+, H+. Если вы видите такой значок, у вас используется технология HSPA (High Speed Packet Access — высокоскоростная пакетная передача данных). Она позволяет передавать данные по сети 3G на скоростях вплоть до нескольких десятков Мбит/с.
• 4G (LTE, LTE-A). Как можно понять по аналогии, свое название эта технология получила от словосочетания fourth generation — четвертое поколение. На данный момент это самая распространеная технология мобильного интернета, скорость которой превышает 100 Мбит/с при движении и 1 Гбит/с — в неподвижном положении смартфона.

Указанные скорости довольно условны: это то, что обещают стандарты технологий. В реальности же скорость работы интернета на смартфоне может быть ниже или выше заявленной, . Можно ориентироваться следующим образом:

• Если у вас в шторке появился значок G или E, значит, скорость интернета упала до минимума. Перейдите в другое место, чтобы значок сменился.
• Если отображается значок 3G, 3G+, H или H+ — скорость соединения нормальная. Ее хватит для серфинга в соцсетях, использования мессенджеров, отправки почты.
• Значок 4G (LTE, LTE-A) обозначает, что в данный момент скорость интернета максимальная. Можно слушать аудио, смотреть HD-видео прямо со смартфона, использовать телефон в качестве точки доступа.

Все просто. А чтобы мобильный интернет на смартфоне был стабильным, а не менялся то и дело, можно использовать 4G-роутер — читайте нашу подборку!

А вот подробнее о каждой из технологий — и не только:

• Просто о сложном: 2G, 3G, 4G и 5G
• LTE и 4G: в чем разница?
• Что придет на замену 4G: вся информация о 5G

Фото: авторские, Max Pixel

Как увеличить NAD

Есть несколько способов увеличить концентрацию NAD в вашем организме:

• Естественные.
• Фармакологические.

Естественные способы

Кетогенная диета. Избыточный уровень глюкозы и инсулина в крови может негативно повлиять на NAD+. Низкоуглеводный рацион питания заставляет организм искать альтернативные виды топлива для поддержания физических и психических функций. Кетогенная диета — это питание, основанное на употреблении большого количества жиров. Результат — мало глюкозы, и для производства энергии организм использует кетоновые тела. В результате чего повышается уровень NAD+.

Регулярные упражнения. Другой способ увеличить естественное производство NAD+ и NADH — это постоянно заниматься спортом. Физические нагрузки повышают обмен веществ, поэтому сердце, легкие, мышцы и мозг получают больше энергии. Этот повышенный метаболизм требует от организма увеличения выработки NAD для удовлетворения этих потребностей.

Сауна и тепловое воздействие. Независимо от того, решите ли вы принять душ в сауне или позагорать в теплый летний день, подогрев тела — это еще один хороший способ повысить уровень NAD+. При повышении температуры тела включается система охлаждения, которая требует энергии. Энергия, используемая для охлаждения организма, увеличивает уровень NAD+.

История

Артур Харден , один из первооткрывателей NAD

Коэнзим НАД + был впервые открыт британскими биохимиками Артуром Харденом и Уильямом Джоном Янгом в 1906 году. Они заметили, что добавление вареного и фильтрованного дрожжевого экстракта значительно ускоряет спиртовое брожение в некипяченых дрожжевых экстрактах. Они назвали неустановленный фактор, ответственный за этот эффект, коферментом . В результате долгой и сложной очистки от дрожжевых экстрактов этот термостабильный фактор был идентифицирован Гансом фон Эйлер-Челпином как нуклеотидный фосфат сахара . В 1936 году немецкий ученый Отто Генрих Варбург показал функцию нуклеотидного кофермента в переносе гидрида и идентифицировал никотинамидную часть как место окислительно-восстановительных реакций.

Витаминные предшественники НАД + были впервые идентифицированы в 1938 году, когда Конрад Эльвехджем показал, что печень обладает активностью «против черного языка» в форме никотинамида. Затем, в 1939 году, он представил первые убедительные доказательства того, что ниацин используется для синтеза НАД + . В начале 1940-х годов Артур Корнберг первым обнаружил фермент в пути биосинтеза. В 1949 году американские биохимики Моррис Фридкин и Альберт Л. Ленингер доказали, что НАДН связывает метаболические пути, такие как цикл лимонной кислоты, с синтезом АТФ при окислительном фосфорилировании. В 1958 году Джек Прейсс и Филип Хэндлер открыли промежуточные соединения и ферменты, участвующие в биосинтезе НАД + ; Спасательный синтез из никотиновой кислоты называется путем Прейсс-Хэндлера. В 2004 году Чарльз Бреннер и его сотрудники открыли путь никотинамид-рибозидкиназы к НАД + .

Не-окислительно-восстановительные роли НАД (Ф) были обнаружены позже. Первым, что было выявлено, было использование НАД + в качестве донора АДФ-рибозы в реакциях АДФ-рибозилирования, наблюдавшихся в начале 1960-х годов. Исследования 1980-х и 1990-х годов выявили активность метаболитов НАД + и НАДФ + в передаче сигналов в клетке — например, действие циклической АДФ-рибозы , которое было обнаружено в 1987 году.

Метаболизм НАД + оставался областью интенсивных исследований в 21 веке, интерес к которым возрос после открытия НАД + -зависимых протеин-деацетилаз, называемых сиртуинами, в 2000 году Шинитиро Имаи и его коллегами в лаборатории Леонарда П. Гуаренте. . В 2009 году Имаи предложил гипотезу «NAD World», согласно которой ключевыми регуляторами старения и долголетия у млекопитающих являются сиртуин 1 и первичный синтезирующий NAD + фермент никотинамидфосфорибозилтрансфераза (NAMPT). В 2016 году Имаи расширил свою гипотезу до «NAD World 2.0», который постулирует, что внеклеточный NAMPT из жировой ткани поддерживает NAD + в гипоталамусе (контрольный центр) в сочетании с миокинами из клеток скелетных мышц .

Строение окисленных форм НАД и НАДФ

Биохимические функции

Перенос гидрид-ионов Н– (атом водорода и электрон) в окислительно-восстановительных реакциях

Благодаря переносу гидрид-иона витамин обеспечивает следующие задачи:

1. Метаболизм белков, жиров и углеводов. Так как НАД и НАДФ служат коферментами большинства дегидрогеназ, то они участвуют в реакциях

• при синтезе и окислении жирных кислот,
• при синтезе холестерола,
• обмена глутаминовой кислоты и других аминокислот,
• обмена углеводов: пентозофосфатный путь, гликолиз,
• окислительного декарбоксилирования пировиноградной кислоты,
• цикла трикарбоновых кислот.

2. НАДН выполняет регулирующую функцию, поскольку является ингибитором некоторых реакций окисления, например, в цикле трикарбоновых кислот.

3. Защита наследственной информации – НАД является субстратом поли-АДФ-рибозилирования в процессе сшивки хромосомных разрывов и репарации ДНК, что замедляет некробиоз и апоптоз клеток.

4. Защита от свободных радикалов – НАДФН является необходимым компонентом антиоксидантной системы клетки.

5. НАДФН участвует в реакциях ресинтеза тетрагидрофолиевой кислоты из дигидрофолиевой, например после синтеза тимидилмонофосфата.

Гиповитаминоз

Причина

Пищевая недостаточность ниацина и триптофана. Синдром Хартнупа.

Клиническая картина

Проявляется заболеванием пеллагра (итал.: pelle agra – шершавая кожа). Проявляется как синдром трех Д:

• деменция(нервные и психические расстройства, слабоумие),
• дерматиты(фотодерматиты),
• диарея(слабость, расстройство пищеварения, потеря аппетита).

При отсутствии лечения заболевание кончается летально. У детей при гиповитаминозе наблюдается замедление роста, похудание, анемия.

Антивитамины

Фтивазид, тубазид, ниазид – лекарства, используемые для лечения туберкулеза.

Лекарственные формы

Никотинамид и никотиновая кислота.

Витамин В5 (пантотеновая кислота)

Источники

Любые пищевые продукты, особенно бобовые, дрожжи, животные продукты.

Суточная потребность

10-15 мг.

Строение

Витамин существует только в виде пантотеновой кислоты, в ее составе находится β-аланин и пантоевая кислота (2,4-дигидрокси-3,3-диметилмасляная).

Строение пантотеновой кислоты

Его коферментными формами являются кофермент А (коэнзим А, HS-КоА) и 4-фосфопантетеин.

Строение коферментной формы витамина В5 — коэнзима А

Биохимические функции

Коферментная форма витамина коэнзим А не связан с каким-либо ферментом прочно, он перемещается между разными ферментами, обеспечивая перенос ацильных(в том числе ацетильных) групп:

• в реакциях энергетического окисления глюкозы и радикалов аминокислот, например, в работе ферментов пируватдегидрогеназы, α-кетоглутаратдегидрогеназы в цикле трикарбоновых кислот),
• как переносчик ацильных групп при окислении жирных кислот и в реакциях синтеза жирных кислот
• в реакциях синтеза ацетилхолина и гликозаминогликанов, образования гиппуровой кислоты и желчных кислот.

Гиповитаминоз

Причина

Пищевая недостаточность.

Клиническая картина

Проявляется в виде педиолалгии(эритромелалгии) – поражение малых артерий дистальных отделов нижних конечностей, симптомом является жжение в стопах. В эксперименте проявляется поседение волос, поражение кожи и ЖКТ, дисфункции нервной системы, дистрофия надпочечников, стеатоз печени, апатия, депрессия, мышечная слабость, судороги.

Но так как витамин есть во всех продуктах, гиповитаминоз встречается очень редко.

Лекарственные формы

Пантотенат кальция, коэнзим А.

Витамин В6 (пиридоксин, антидерматитный)

Источники

Витамином богаты злаки, бобовые, дрожжи, печень, почки, мясо, также синтезируется кишечными бактериями.

Суточная потребность

1,5-2,0 мг.

Строение

Витамин существует в виде пиридоксина. Его коферментными формами являются пиридоксальфосфат и пиридоксаминфосфат.

Особенности применения водорода

Водород используется во многих производственных сферах, что отражено в таблице:

Применение	Доля
Производство аммиака	54 %
Нефтепереработка и химическая промышленность	35 %
Производство электроники	6 %
Металлургия и стекольная промышленность	3 %
Пищевая промышленность	2 %

В химической промышленности активный водород идет на производство аммиака (50%), метанола (8%). В нефтеперерабатывающей — для гидрокрекинга и гидроочистки. На эти цели расходуется около 37% всего водорода, что производится.

Пищевая и косметическая промышленность «пользуется» водородом для производства пищевых добавок, а также саломаса, маргарина, мыла, косметических продуктов.

Для химических лабораторий водород — газ-носитель для газовой хроматографии, а для метеорологии — наполнитель оболочек метеозондов.

Водород — ценное ракетное топливо, однако, ввиду незначительного диапазона температур, используется смесь жидкой и твердой фаз.

В электроэнергетике водород применяют для охлаждения электрогенераторов. Его высокая теплопроводность позволяет использовать газ для заполнения сфер гирокомпасов и колб LED-лампочек.

Биологические функции

В клетках всех организмов синтез АТФ происходит в процессе фосфорилирования, т.е. присоединения фосфорной кислоты к АДФ. Фосфорилирование происходит с разной интенсивностью при дыхании (митохондрии), гликолизе (цитоплазма), фотосинтезе (хлоропласты).

	Рис. Гидролиз АТФ

АТФ является основным связующим звеном между процессами, сопровождающимися выделением и накоплением энергии, и процессами, протекающими с затратами энергии.

Кроме этого, АТФ наряду с другими рибонуклеозидтрифосфатами (ГТФ, ЦТФ, УТФ) является субстратом для синтеза РНК.

Кроме АТФ есть и другие молекулы с макроэргическими связями – УТФ (уридинтрифосфорная кислота), ГТФ (гуанозинтрифосфорная кислота), ЦТФ (цитидинтрифосфорная кислота), энергия которых используются для биосинтеза белка (ГТФ), полисахаридов (УТФ), фосфолипидов (ЦТФ). Но все они образуются за счет энергии АТФ.

Помимо мононуклеотидов, важную роль в реакциях обмена веществ играют динуклеотиды (НАД+, НАДФ+, ФАД), относящиеся к группе коферментов (органические молекулы, сохраняющие связь с ферментом только в ходе реакции).

НАД+ (никотинамидадениндинуклеотид), НАДФ+ (никотинамидадениндинуклеотидфосфат) – динуклеотиды, имеющие в своем составе два азотистых основания – аденин и амид никотиновой кислоты – производное витамина РР), два остатка рибозы и два остатка фосфорной кислоты (рис. .). Если АТФ – универсальный источник энергии, то НАД+ и НАДФ+ – универсальные акцепторы, а их восстановленные формы – НАДН и НАДФН – универсальные доноры восстановительных эквивалентов (двух электронов и одного протона).

Входящий в состав остатка амида никотиновой кислоты атом азота четырехвалентен и несет положительный заряд (НАД+). Это азотистое основание легко присоединяет два электрона и один протон (т.е. восстанавливается) в тех реакциях, в которых при участии ферментов дегидрогеназ от субстрата отрываются два атома водорода (второй протон уходит в раствор):

	Рис. Структура молекулы динуклеотидов НАД+ и НАДФ+. А – присоединение фосфатной группы к остатку рибозы в молекуле НАД. Б – присоединение двух электронов и одного протона (аниона Н-) к НАД+.

В обратных реакциях ферменты, окисляя НАДН или НАДФН, восстанавливают субстраты, присоединяя к ним атомы водорода (второй протон приходит из раствора).

ФАД – флавинадениндинуклеотид – производное витамина В2 (рибофлавина) также является кофактором дегидрогеназ, но ФАД присоединяет два протона и два электрона, восстанавливаясь до ФАДН2.