NADPH

admin

NADPH Definition

NADPH ist ein Cofaktor, der bei Reaktionen, die von bestimmten Enzymen katalysiert werden, Elektronen und Wasserstoff abgibt. Typischerweise verwenden Enzyme, die an der Bildung großer Moleküle beteiligt sind, NADPH, während Enzyme, die am Abbau von Molekülen beteiligt sind, das analoge NADH verwenden. Sowohl Pflanzen als auch Tiere verwenden NADPH und NADH, und sie sind typischerweise in Organellen und Cytosol unterteilt. Mitochondrien verwenden NADH bei der oxidativen Phosphorylierung, während viele Enzyme im Zytosol große Biomoleküle mit NADPH synthetisieren. Auch Chloroplasten in Pflanzen nutzen NADPH als Teil des Weges zur Synthese von Zuckern aus Sonnenlicht und Kohlendioxid. Wie bei anderen Reaktionen trägt NADPH dazu bei, Elektronen und Protonen, die vom Sonnenlicht angetrieben werden, in neue Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen zu überführen, wodurch Zuckermoleküle entstehen.

NADPH wird im Zytosol oft in einer höheren Konzentration als NADP+ gehalten, um die einfache Reduktion kleiner Moleküle zu größeren Makromolekülen zu ermöglichen. NADPH verliert eher seinen Wasserstoff und seine Elektronen, wenn es in großer Menge vorhanden ist. Dies steht im Gegensatz zu NADH, das oft in geringerer Konzentration als NAD+ vorkommt. NADH wird häufig in katabolen Pfaden verwendet, dem Gegenteil von anabolen Pfaden. Dies begünstigt anabole Reaktionen im Zytosol. In den Mitochondrien kehrt sich das Verhältnis dieser Chemikalien um, und es werden katabole oxidative Reaktionen begünstigt. Dadurch wird sichergestellt, dass Fettsäuren im Zytosol synthetisiert werden können, während die Mitochondrien weiterhin ATP zur Energiegewinnung produzieren. Die Konzentrationen von NADPH und NADH werden durch spezielle Enzyme und Wege in den Mitochondrienmembranen sowie durch den Transport von Molekülen von einer Seite der Membran zur anderen reguliert, wobei häufig NADPH beteiligt ist.

Funktion von NADPH

NADPH ist das typische Coenzym, das bei Reduktionsreaktionen in den anabolen Stoffwechselwegen der Organismen verwendet wird. Bei der Bildung von Zuckern während der Photosynthese zum Beispiel werden Kohlenstoffmoleküle mit Hilfe der Energie des Sonnenlichts aneinander gekettet. NADPH hat die Aufgabe, Elektronen und einen durch die Energie des Sonnenlichts verdrängten Wasserstoff zu übertragen. Das NADPH nimmt zunächst die Elektronen und den Wasserstoff auf, wenn spezielle Enzyme diese Teilchen auf das Molekül NADP+ übertragen. Bei dieser Reaktion wird das NADP+ reduziert, wenn es die Elektronen und den Wasserstoff aufnimmt, wobei es von einem positiven elektrischen Zustand in einen negativeren neutralen Zustand als NADPH-Molekül übergeht. Anschließend wird das NADPH-Molekül von einem anderen Enzym oxidiert. NADPH arbeitet mit einer Vielzahl von Enzymen zusammen und gilt als einer der universellen Elektronenüberträger.

  • NADH – Ein Analogon von NADPH, dem eine Phosphatgruppe fehlt und das bei katabolischen Reaktionen eingesetzt wird.
  • Elektronenüberträger – Moleküle, die als Zwischenstufen bei der Übertragung von Elektronen in biologischen Prozessen verwendet werden.
  • Anabole Reaktion – Eine Reaktion, bei der kleine Monomere zum Aufbau großer Polymermoleküle verwendet werden.
  • Katabole Reaktion – Eine Reaktion, bei der die Energie aus den Bindungen großer Moleküle freigesetzt und in Elektronenträger gespeichert wird.

Quiz

1. Acetyl-CoA ist ein Molekül, das bei Prozessen sowohl in den Mitochondrien als auch im Cytosol verwendet wird. Das einzige Problem ist, dass es nicht frei durch die Mitochondrienmembranen wandern kann. Acetyl-CoA kann in viele andere Moleküle umgewandelt werden, von denen einige spezifische Membrantransporter haben. Um Acetyl-CoA in beide Räume zu bekommen, muss es zwischen den Molekülen umgewandelt werden. Welche der folgenden Aussagen beschreibt, wie NADPH bei diesem Prozess helfen kann?
A. NADPH bindet sich an die Moleküle und transportiert sie durch die Membran.
B. NADPH wird verwendet, um die Moleküle zu oxidieren, damit sie die Doppelmembran passieren können.
C. NADPH wird gebildet, wenn diese Moleküle oxidiert werden, um die Membran zu durchqueren.

Antwort auf Frage 1
C ist richtig. Reduzieren bedeutet, Elektronen zu gewinnen, während der Prozess der Oxidation den Verlust von Elektronen beinhaltet. Reaktionen wie diese werden üblicherweise als Redoxreaktionen bezeichnet, da beide Prozesse ablaufen müssen, allerdings an unterschiedlichen Molekülen. Das NADPH trägt einen Wasserstoff und zwei Elektronen, die es gerne abgibt. NADPH wird durch die Reduktion von NAD+ gebildet und kann nur entstehen, wenn ein anderes Molekül oxidiert wird. NADPH kann keine weiteren Elektronen aufnehmen, so dass Antwort B nicht möglich ist. Denken Sie daran, dass NADPH ein Coenzym ist und in Verbindung mit einem Enzym verwendet werden muss. Es wirkt nicht direkt auf Moleküle, wie in Antwort A.