Wirkungsweise des Coenzym NAD+ (Nicotinamid - adenin - dinucleotid)
Worum gehts?
Auf dieser Seite wird am Beispiel NAD+ gezeigt, wie wasserstoffübertragende Coenzyme arbeiten. Dafür wurde als erstes ein Stoffwechselschritt aus der Glykolyse gewählt. Wenn in der Zelle nicht genügend Sauerstoff zu Verfügung steht, gewinnt sie Energie durch die Herstellung von Milchsäure (Gärung: Milchsäuregärung).
Häufig werde ich gefragt, was genau geschieht chemisch mit NAD+. Dazu der Abbau von Alkohol durch die Alkohol - Dehydrogenase. Das gehört eigentlich zur Allgemeinbildung ;-).
Milchsäuregärung
Muskelzellen benötigen häufig mehr Energie als durch die Atmungskette bereit gestellt werden kann, weil die Atmungskette vollständig ausgelastet ist.
Woher bekommt die Zelle nun aber ATP?
Dafür haben Zellen die Möglichkeit, breit angelegt die Glykolyse zu nutzen.
Damit gleichzeitig viele Glykolyse - Prozesse ablaufen könenn, benötigt sie freies NAD+, das aber in der Atmungskette nicht mehr in der notwendigen Menge entladen wird.
Der Trick ist nun, dass in der Zelle das Pyruvat (Endprodukt der Glykolyse) in Laktat umgewandelt wird. NADH + H+ wird entladen.
NAD+ steht wieder zur Verfügung, die Glykolyse kann ablaufen, kommt nicht zum Stillstand.
Dabei reichert sich Milchsäure in der Zelle an, das wirkt sich negativ auf die Muskelkontraktion aus, die Beine werden schwer.
Gärung
Form der Dissimilation, bei der ohne Sauerstoff energiereiche Verbindungen zu energieärmeren Verbindungen abgebaut werden. Dabei wird chemische Energie in Form von ATP freigesetzt. Die Energiebilanz erreicht, aber nicht die Größe der Energiemenge, die durch den vollständigen Abbau von Glukose erreicht wird.
1. Reaktion
Enzym I: Glyceralphosphat - Dehydrogenase
- Glycerinaldehyd wird zur Glycerinsäure dehydriert.
- Phosphorsäure wird gebunden.
- NAD+ übernimmt den Wasserstoff
2. Reaktion
Enzym II: Lactat - Dehydrogenase
- Pyruvat wird zu Lactat hydriert.
- NADH + H+ übergibt den Wasserstoff
Merkmale der Coenzyme
Bei beiden Reaktionen geht das Coenzym verändert aus der Reaktion hervor. Deshalb spricht man bei Coenzymen häufig von Cosubstraten, weil sie eben mit dem Substrat reagieren und dadurch verändert aus der Reaktion hervorgehen. Das ist nicht gerade typisch für Enzyme, die unverändert aus chemischen Reaktionen hervorgehen.
Das Enzym Alkoholdehydrogenase
Die Alkohol - Dehydrogenase ist ein wichtiges Enzym, ein Mangel hat schlimme Folgen. Das Enzym katalysiert als Apoenzym mit dem Coenzym NAD+ den Abbau von Alkohol zum Acetaldehyd in der Leber. An diesem Beispiel wird erläutert, welche Veränderungen im Coenzym stattfinden.
Der Stickstoff trägt eine positive Ladung, deshalb die Abkürzung NAD+
Wasserstoff wird reversible auf NAD+ übertragen, dadurch verliert der Stickstoff seine positive Ladung. Es entsteht NADH + H+.
Das zweite Proton verbleibt in Lösung.
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