Papel del NADH en el metabolismo energético

PAPEL DEL NADH EN EL METABOLISMO ENERGÉTICO

Concepto de vitamina. Concepto de coenzima. Descripción estructural.

Vitamina: molécula que el organismo requiere en pequeñas cantidades, pero que no puede sintetizar. Deben ser aportados en la dieta.

Coenzima: son cofactores orgánicos no proteicos, termoestables, que unidos a una apoenzima constituyen la holoenzima. Se unen a las enzimas y favorecen las reacciones de transferencia de electrones o de transferencia de grupos funcionales. El NADH transporta electrones.

Son dos nucleótidos. Ambos formados por una base nitrogenada (en uno es adenina y en el otro es nicotinamida), un azúcar (ribosa) y un grupo fosfato.

Diferencias estructurales y funcionales entre NADH y NADPH

El NADPH se diferencia estructuralmente por la presencia de un grupo fosfato más en el nucleótido que contiene a la adenina.

Aunque sea un transportador electrónico se suele usar su poder reductor en las reacciones anabólicas para la síntesis de otros compuestos.

El NAD⁺ es más importante en reacciones catabólicas (como agente oxidante, recogiendo los electrones de los diferentes sustratos que se oxidan), mientras que el NADP⁺/NADPH es principalmente utilizado en reacciones anabólicas.

 A continuación, el NADH cede sus electrones a la cadena respiratoria para formar ATP a partir de ADP y Pi.

Papel del NADH y su interés en el metabolismo energético.

Las reacciones redox catalizadas por oxidorreductasas son vitales en todo el metabolismo, pero dentro del proceso de estas reacciones es de particular importancia la liberación de energía a partir de los nutrientes, donde los compuestos reducidos, como la glucosa, se oxidan, liberando de este modo energía, que es transferida al NAD+ mediante la reducción hacia el NADH.

 En células eucariotas, los electrones transportados por el NADH que se produce en el citoplasma por glucolisis, son transferidos al interior de la mitocondria (para reducir el NAD+ mitocondrial) por lanzaderas mitocondriales, como la lanzadera malato-aspartato o la lanzadera glicerol-fosfato.

El NADH mitocondrial es entonces oxidado a su vez por la cadena de transporte de electrones, que bombea protones a lo largo de la membrana y genera ATP a través de fosforilación oxidativa.

Comentar en que circunstancias y a través de que mecanismos puede generarse el NAD⁺ a partir de NADH+H⁺

El NAD⁺ es imprescindible para el metabolismo, ya que interviene en el catabolismo (reacciones de oxidación). Se puede regenerar por medio de diferentes procesos:

·         Cadena respiratoria

·         Fermentaciones (en ausencia de oxígeno)

ü  Láctica: transforma el piruvato en lactato y se regenera NAD⁺ por medio de la enzima lactato deshidrogenasa.

ü  Alcohólica: transforma piruvato a acetaldehído y este en etanol, regenerando NAD⁺.

Sistemas lanzadera y cadena respiratoria.

La cadena respiratoria es un proceso a través del cual los electrones de los coenzimas NADH y FADH₂ son cedidos a los transportadores de la cadena, hasta llegar a un aceptor final que es el oxígeno.

El NADH mitocondrial cede sus electrones al complejo I de la cadena respiratoria, de ahí, pasan al Coenzima Q, de ahí pasa al complejo III, al citrocromo c, complejo IV y de ahí al oxígeno.

Lanzadera malato-aspartato: los electrones del NADH citosólico pasan al NADH mitocondrial, que pasan de ahí a la cadena respiratoria, generando más energía (2,5ATP)

Lanzadera glicerol-fosfato: los electrones del NADH citosólico pasan al FADH₂ mitocondrial, generando 1,5 ATP

Vías metabólicas en las que el NAD⁺ participa como oxidante.

·         Glucolisis: cataboliza la formación de gliceraldehído-3-fosfato a 1,3-bisfosfoglicerato mediante la acción de la enzima gliceraldehído-3-fosfato deshidrogenasa.

·         Cataliza la formación de acetil-CoA a partir de piruvato, gracias a la enzima piruvato deshidrogenasa.

·         Ciclo del ácido cítrico: cataliza la transformación de isocitrato en α-cetoglutarato por medio de la isocitrato deshidrogenasa, de α-cetoglutarato a succinil-CoA por medio de la α-cetoglutaratodeshidrogenasa y de malato en oxalacetato por medio de la enzima malato deshidrogenasa.

·         β-oxidación: cataliza la degradación de L-β-hidroxiacil-CoA a β-cetoacil-CoA por medio de la acción de la enzima β-hidroxiacil-CoA deshidrogenasa.

·         Utilización de cuerpos cetónicos: en la transformación de β-hidroxibutirato a acetoacetato se requiere una deshidrogenasa, que emplea una NAD⁺ que se reduce a NADH.

·         desaminación oxidativa del glutamato que cataboliza la transformación del glutamato en α-cetoglutamato gracias a la acción de la glutamato deshidrogenasa.