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Diferencia entre revisiones de «Nicotinamida adenina dinucleótido»

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[[Archivo:ArthurHarden.jpg|thumb|200px|[[Arthur Harden]], co-descubridor de la NAD.]]
 
La coenzima {{fquim|NAD|+}} fue descubierta por los bioquímicos [[Reino Unido|británicos]] [[Arthur Harden]] y [[William Youndin]] en 1906.<ref>{{cita publicación| nombre = A | apellido = Harden | coautoresautor2 = Young, WJ | título = The Alcoholic Ferment of Yeast-Juice | work = Proceedings of the Royal Society of London | edición= Series B, Containing Papers of a Biological Character | volumen = 78 | mes = Octubre | año = 1906 | páginas = 369–375 | número = 526}}</ref> Notificaron que al adherir extracto de [[levadura]] hervido y filtrado, se aceleraba en gran medida la [[fermentación alcohólica]] en extractos de levadura sin hervir. ''Cofermento'' fue como ellos llamaron al factor no identificado responsable de este efecto. A través de una larga y dificultosa purificación a partir de extractos de levadura, el [[Suecia|sueco]] [[Hans von Euler-Chelpin]] identificó a este factor termoestable como un [[nucleótido]] de azúcar fosfato.<ref>{{cita web| url=http://nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1929/euler-chelpin-lecture.pdf | título = Fermentation of sugars and fermentative enzymes | obra = Nobel Lecture, 23 de mayo de 1930 | fechaacceso=30 de septiembre de 2007| editorial = Nobel Foundation|formato=PDF}}</ref> En 1936, el científico [[Alemania|alemán]] [[Otto Heinrich Warburg]] demostró la función de la coenzima nucleótida en la transferencia de [[hidruro]] e identificó la porción de nicotinamida como el sitio de las reacciones redox.<ref>{{cita publicación|autor=Warburg O, Christian W.|título=Pyridin, the hydrogen-transferring component of the fermentation enzymes (pyridine nucleotide) |publicación=Biochemische Zeitschrift |volumen=287 |año=1936 |página=291}}</ref>
 
En 1938, fue identificada una fuente de nicotinamida cuando [[Conrad Elvehjem]] purificó [[Vitamina B3|niacina]] procedente del hígado y demostró que esta vitamina contenía ácido nicotínico y nicotinamida,<ref>{{cita publicación|autor=Elvehjem CA, Madden RJ, Strong FM, Woolley DW. |título=The isolation and identification of the anti-black tongue factor |publicación=J. Biol. Chem. |volumen=123 |número=1 |páginas=137–49 |año=1938 |url=http://www.jbc.org/cgi/reprint/123/1/137.pdf|formato=PDF}}</ref> y luego, en 1939, proporcionó la primera evidencia sólida de que la niacina era usada para sintetizar {{fquim|NAD|+}}.<ref>{{cita publicación|autor=Axelrod AE, Madden RJ, Elvehjem CA |título=The effect of a nicotinic acid deficiency upon the coenzyme I content of animal tissues |publicación=J. Biol. Chem. |volumen=131 |número=1 |páginas=85–93 |año=1939 |url=http://www.jbc.org/cgi/reprint/131/1/85.pdf|formato=PDF}}</ref> A principios de la década de 1940, [[Arthur Kornberg]] realizó otra importante contribución para el avance hacia la comprensión del metabolismo del {{fquim|NAD|+}}, pues fue el primer científico en detectar una enzima en la ruta biosintética.<ref>{{cita publicación|autor=Kornberg, A. |título=The participation of inorganic pyrophosphate in the reversible enzymatic synthesis of diphosphopyridine nucleotide |publicación=J. Biol. Chem. |volumen=176 |número=3 |páginas=1475–76 |año=1948 |url=http://www.jbc.org/cgi/reprint/176/3/1475.pdf|formato=PDF}}</ref> Subsecuentemente, en 1949, los bioquímicos [[Estados Unidos|estadounidenses]] Morris Friedkin y [[Albert L. Lehninger]] descubrieron que el NADH se encontraba enlazado a rutas metabólicas como el ciclo del ácido cítrico con la síntesis de ATP en la [[fosforilación oxidativa]].<ref>{{cita publicación|autor=Friedkin M, Lehninger AL. |título=Esterification of inorganic phosphate coupled to electron transport between dihydrodiphosphopyridine nucleotide and oxygen |publicación=J. Biol. Chem. |volumen=178 |número=2 |páginas=611–23 |fecha=1 de abril de 1949|url=http://www.jbc.org/cgi/reprint/178/2/611 }}</ref>
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El dinucleótido de nicotinamida adenina, al igual que todos los ''dinucleótidos'', está formado por dos [[nucleótido]]s unidos por un par de grupos fosfato que actúan como puente. Dichos nucleótidos consisten en dos anillos de [[ribosa]]: uno con [[adenina]] unida al primer [[átomo]] de [[carbono]] (en la posición 1') y otro con nicotinamida en la misma posición. La porción de nicotinamida se puede unir con dos orientaciones distintas a su átomo de [[anómero|carbono anomérico]]. Debido a estas dos posibles estructuras, el compuesto existe como dos [[diastereoisómero]]s, de los cuales el [[diastereoisómero]] β-nicotinamida de {{fquim|NAD|+}} es la forma que se encuentra en los organismos. Estos nucleótidos se unen juntos por un puente de dos grupos fosfato a través de los carbonos de la posición 5'.<ref name=Pollak>{{cita publicación| apellido = Pollak | nombre = N | coautores = Dölle C, Ziegler M | título = The power to reduce: pyridine nucleotides—small molecules with a multitude of functions | publicación = Biochem. J. | volumen = 402 | número = 2 | páginas = 205–18 | año = 2007 | pmid=17295611 |pmc=1798440 |url=http://www.biochemj.org/bj/402/0205/bj4020205.htm | doi = 10.1042/BJ20061638}}</ref>
 
En el metabolismo, el compuesto acepta o cede electrones en reacciones [[reducción-oxidación|redox]].<ref name=Belenky>{{cita publicación| autor = Belenky P | coautoresautor2 = Bogan KL,| autor3 = Brenner C | título = NAD+ metabolism in health and disease | publicación = Trends Biochem. Sci. | volumen = 32 | número = 1 | páginas = 12–9 | año = 2007 | pmid = 17161604 | url = http://biochem.uiowa.edu/brenner/documents/belenky07a.pdf | fechaacceso = 23 de diciembre de 2007| doi = 10.1016/j.tibs.2006.11.006|formato=PDF}}</ref> Tales reacciones (resumidas en la fórmula de abajo) implican la extracción de dos átomos de hidrógeno desde el reactivo (R), en la forma de un ion hidruro (H<sup>-</sup>), y un protón (H<sup>+</sup>). El protón se libera en la [[disolución|solución]], mientras el reductor RH<sub>2</sub> se oxida y el {{fquim|NAD|+}} se reduce a NADH debido a la transferencia del hidruro a los anillos de nicotinamida.
 
:{{fquim|RH|2}} + {{fquim|NAD|+}} → NADH + {{fquim|H|+}} + R
 
Desde el par de electrones de hidruro se transfiere un electrón al [[nitrógeno]] con carga positiva del anillo de nicotinamida del {{fquim|NAD|+}}, y el segundo átomo de hidrógeno se transfiere al átomo de carbono C4 opuesto a dicho nitrógeno. El [[Potencial normal de electrodo#Condiciones no est.C3.A1ndar|potencial del punto medio]] del par de reacciones redox entre el {{fquim|NAD|+}} y el NADH es -0.32 [[voltio]]s, lo cual hace al NADH un fuerte agente reductor.<ref name=Unden>{{cita publicación| autor = Unden G | coautoresautor2 = Bongaerts J | título = Alternative respiratory pathways of Escherichia coli: energetics and transcriptional regulation in response to electron acceptors | publicación = Biochim. Biophys. Acta | volumen = 1320 | número = 3 | páginas = 217–34 | año = 1997 | pmid=9230919 | doi = 10.1016/S0005-2728(97)00034-0}}</ref> La reacción es fácilmente reversible cuando el NADH reduce otra molécula y es re-oxidada a {{fquim|NAD|+}}. Esto significa que esta coenzima puede permanecer continuamente en un ciclo entre sus formas de {{fquim|NAD|+}} y NADH sin ser consumida.<ref name=Pollak/>
[[Archivo:NAD oxidation reduction spanish.svg|thumb|left|250px|Reacciones [[redox]] de dinucleótido de nicotinamida adenina.]]
En apariencia, todas las formas de esta coenzima son polvos blancos [[sólido amorfo|amorfos]] que son [[higroscopia|higroscópicos]] y altamente solubles en agua.<ref>{{cita libro|autor=Windholz, Martha |título=[[The Merck Index]]: an encyclopedia of chemicals, drugs, and biologicals |editorial=Merck |ubicación=Rahway NJ, US |año=1983 |página=909 |isbn=911910271 |edición=10th}}</ref> La forma sólida es estable si se conserva seca y en la oscuridad. Las soluciones de {{fquim|NAD|+}} son incoloras y estables durante aproximadamente una semana a 4 [[Grado Celsius|°C]] y un [[pH]] neutro (igual a 7), pero se descomponen rápidamente en [[ácido]]s o [[base (química)|alcalinos]]. Tras su descomposición forman productos que son [[inhibidor enzimático|inhibidores enzimáticos]].<ref>{{cita publicación|autor=Biellmann JF, Lapinte C, Haid E, Weimann G |título=Structure of lactate dehydrogenase inhibitor generated from coenzyme |publicación=Biochemistry |volumen=18 |número=7 |páginas=1212–7 |año=1979 |pmid=218616 |doi=10.1021/bi00574a015}}</ref>
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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 {{fquim|NAD|+}} mediante la reducción hacia el NADH, como parte de la [[Glucólisis|glucolisis]] y el [[ciclo de Krebs]]. En células [[Eukaryota|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 {{fquim|NAD|+}} mitocondrial) por [[lanzadera mitocondrial|lanzaderas mitocondriales]], como la lanzadera malato-aspartato.<ref>{{cita publicación|autor=Bakker BM, Overkamp KM, van Maris AJ, ''et al.'' |título=Stoichiometry and compartmentation of NADH metabolism in Saccharomyces cerevisiae |publicación=FEMS Microbiol. Rev. |volumen=25 |número=1 |páginas=15–37 |año=2001 |pmid=11152939 |doi=10.1111/j.1574-6976.2001.tb00570.x}}</ref> 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 [[Adenosín trifosfato|ATP]] a través de [[fosforilación oxidativa]].<ref>{{cita publicación|autor=Rich PR |título=The molecular machinery of Keilin's respiratory chain |publicación=Biochem. Soc. Trans. |volumen=31 |número=Pt 6 |páginas=1095–105 |año=2003 |pmid=14641005 |url=http://www.biochemsoctrans.org/bst/031/1095/bst0311095.htm |doi=10.1042/BST0311095}}</ref> Estos sistemas de lanzadera también tienen la misma función de transporte en los [[cloroplasto]]s.<ref>{{cita publicación|autor=Heineke D, Riens B, Grosse H, ''et al.'' |título=Redox Transfer across the Inner Chloroplast Envelope Membrane |publicación=Plant Physiol |volumen=95 |número=4 |páginas=1131–1137 |año=1991 |pmid=16668101 |url=http://www.plantphysiol.org/cgi/pmidlookup?view=long&pmid=16668101 |doi=10.1104/pp.95.4.1131 |pmc=1077662}}</ref>
 
Dado que las formas oxidada como reducida de la nicotinamida adenina dinucleótido son usadas en estos conjuntos enlazados de reacciones, la célula mantiene concentraciones significativas tanto de {{fquim|NAD|+}} como de NADH, con una alta proporción de {{fquim|NAD|+}}/NADH que permite a esta coenzima actuar como agente oxidante y agente reductor. En contraste, la función principal del NADH es la de agente reductor en el [[anabolismo]], estando la coenzima implicada en rutas como la [[biosíntesis de ácidos grasos]] y la [[fotosíntesis]]. Puesto que el NADPH es necesario para conducir las reacciones redox como un fuerte agente reductor, la proporción {{fquim|NADP|+}}/NADPH se mantiene muy baja.<ref name=Nicholls>{{cita libro|autor=Nicholls DG|coautoresautor2=Ferguson SJ|título=Bioenergetics 3 |edición=1st|editorial=Academic Press|año=2002 |isbn=0-125-18121-3}}</ref>
 
Aunque es importante en el [[catabolismo]], el NADH se utiliza también en reacciones anabólicas como la [[gluconeogénesis]].<ref>{{cita publicación|autor=Sistare FD, Haynes RC |título=The interaction between the cytosolic pyridine nucleotide redox potential and gluconeogenesis from lactate/pyruvate in isolated rat hepatocytes. Implications for investigations of hormone action |publicación=J. Biol. Chem. |volumen=260 |número=23 |páginas=12748–53 |fecha=15 de octubre de 1985|pmid=4044607 |url=http://www.jbc.org/cgi/reprint/260/23/12748 }}</ref> Esta necesidad de NADH en el anabolismo presenta un problema para los procariotas que crecen en nutrientes que liberan sólo una pequeña cantidad de energía. Por ejemplo, las bacterias [[nitrificación|nitrificantes]] como ''[[Nitrobacter]]'' oxidan el [[nitrito]] a [[nitrato]], lo que libera energía suficiente para bombear los protones y generar ATP, pero no para producir NADH directamente.<ref>{{cita publicación|autor=Freitag A, Bock E|año=1990 |título=Energy conservation in Nitrobacter |publicación=FEMS Microbiology Letters |volumen=66 |número=1–3 |páginas=157–62 |doi=10.1111/j.1574-6968.1990.tb03989.x}}</ref> Como el NADH sigue siendo necesario para las reacciones anabólicas, estas bacterias usan una [[nitrito oxidorreductasa]] para producir suficiente [[quimiosmosis|fuerza motriz de protones]] y dirigir parte de la cadena de transporte de electrones en sentido inverso, generando NADH.<ref>{{cita publicación|autor=Starkenburg SR, Chain PS, Sayavedra-Soto LA, ''et al.'' |título=Genome sequence of the chemolithoautotrophic nitrite-oxidizing bacterium Nitrobacter winogradskyi Nb-255 |publicación=Appl. Environ. Microbiol. |volumen=72 |número=3 |páginas=2050–63 |año=2006 |pmid=16517654 |url=http://aem.asm.org/cgi/content/full/72/3/2050?view=long&pmid=16517654 |doi=10.1128/AEM.72.3.2050-2063.2006 |pmc=1393235}}</ref>
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