Ugrás a tartalomhoz

A biokémia alapjai

Wunderlich Lívius, Szarka András (2014)

Typotex Kiadó

A NADH sorsa

A NADH sorsa

A NADH sorsa alapvetően kétféle lehet, attól függően, hogy a glikolízis anaerob vagy aerob körülmények között megy végbe.

Anaerob körülmények

Anaerob körülményeknek nevezzük például az oxigénhiányos (anoxia) vagy a szükségesnél alacsonyabb oxigén-koncentrációjú (hipoxia) állapotokat. Ezek olyan sejtekben alakulhatnak ki, amelyek a véredényektől viszonylag távol vannak (például vesevelő), vagy ha a fokozott igénybevétel miatt nem jut elég oxigén az adott szövetekhez (például fokozott izommunkánál). Anaerob glikolízis folyhat még olyan sejtekben, amelyek ugyan normoxiás körülmények között vannak, de a mitokondriumok hiánya (vagy alacsony száma) miatt nincs elektrontranszfer-lánc, amely az elektronokat az oxigénre juttassa (például fehér izomrostokban, vörösvértestekben). Anaerob glikolízis lejátszódhat aerob glikolízis mellett is, ha az energiafelhasználás folyamatosan olyan nagymértékű, hogy a sejt nem győzi az elektronok mitokondriumba, majd oxigénre juttatását (például az idegsejtekben).

Anaerob glikolízis során gerincesekben a NADH elektronjait a piruvát veszi fel, és tejsav (laktát) lesz belőle. A reverzibilis reakció katalizátora a laktát-dehidrogenáz enzim (6.16. ábra).

6.16. ábra -


A laktát a sejtből a vérbe kerül, ahol eljut a májig. A májsejtek felveszik, és ugyancsak laktát dehidrogenáz segítségével visszaalakítják piruváttá, miközben NADH-vá redukálnak egy NAD-t. Itt a NADH már oxidatív úton szabadulhat meg az elektronjaitól, míg a piruvát vagy bejut a mitokondriumba, ott tovább oxidálódik, és ezzel energiát termel, vagy a glukoneogenezis során visszaalakul glükózzá. (Mindkét folyamatot később tárgyaljuk.) A szintetizálódott glükóz kijut a vérbe (alacsony vagy normál vércukor-koncentrációnál), s onnan visszajuthat az anaerob glikolízissel működő sejtekhez. Ezt a laktát-glükóz ciklikus folyamatot, amely a máj és az anaerob glikolízissel működő szervek között zajlik, felfedezője után Cori-ciklusnak hívjuk.

Aerob körülmények

Az aerob glikolízist folytató sejtekben a piruvát bekerül a mitokondriumba, ahol tovább oxidálódik. A bejutás H+/piruvát szimporttal, másodlagos aktív transzporttal történik. A glikolízis során keletkezett NADH elektronjai ilyenkor nem a laktátra kerülnek, hanem a mitokondriális elektrontranszfer-láncra, majd legvégül az oxigénre. Mivel a NADH nem képes a mitokondrium belső membránján átjutni, ezért további elektronszállító mechanizmusokra van szükség. Az egyik úton az elektronok citoszólban lévő glicerin-foszfát dehidrogenáz enzim (cGPD) segítségével a glikolitikus intermedier dihidroxi-aceton-foszfátra kerülnek, a keletkező glicerin-3-P pedig eljut a mitokondrium belső membránjának külső részéhez. Itt egy mitokondriális membrán-kötött glicerin-3-P dehidrogenáz enzim (mGPD) segítségével a szállított elektronok a membránban lévő elektronszállítóra, az ubikinonra (más néven koenzim Q-ra) kerülnek, és visszakapjuk a glicerinaldehid-3-P-ot (6.17. ábra).


A másik útvonal még bonyolultabb. Itt az elektronok malát-dehidrogenáz enzim segítségével oxálacetátra kerülnek. Az így kapott malát egy antiport mechanizmus révén be tud kerülni a mitokondrium belső membránján keresztül a mátrixba. Itt mitokondriális malát dehidrogenáz segítségével újra NAD-ra kerülnek az elektronok, de a keletkező oxálacetát számára impermeábilis a membrán. Csak úgy tud visszajutni a citoplazmába, ha előbb transzaminálódik egy glutamát segítségével. Az oxálacetátból így aszpartát, a glutamátból pedig α-ketoglutarát keletkezik, amelyek kapcsolt transzport mechanizmusok révén (malát/α-ketoglutarát és glutamát/aszpartát antiporterek) hagyják el a mitokondrium mátrixot (6.18. ábra). Ezt a mechanizmust malát-aszpartát ingának hívjuk. A keletkező NADH-k a mitokondriális elektrontranszport-lánc I. komplexének adják majd tovább az elektronokat.