Keresés


Toplista

Toplista
  • betöltés...

Magántanár kereső

Ha szívesen korrepetálnál, hozd létre magántanár profilodat itt.
Ha diák vagy és korrepetálásra van szükséged, akkor regisztrálj be és írd meg itt, hogy milyen tantárgyban!

NAD+

668
Valaki el tudná magyarázni a NAD+ redoxireakcióját?
A nikorinsavamidban a nitrogén miért pozitív töltésű a NAD+ molekulában?
Legyetek szívesek és egy kicsit 'butítsátok' le.
Jelenleg 1 felhasználó nézi ezt a kérdést.
0
Középiskola / Kémia

Válaszok

1
A NAD-ban az N a nikotinamid-ot jelenti, az A az adenin. Ez a kettő az alapja a két nukleotidnak, amik össze vannak kötve egy foszfát csoporttal. Mivel két nukleotid van benne, azért van ott a D betű (dinukleotid, szóval két nukleotid).

A NAD⁺ ionnak az ionsága. meg maga a redoxi folyamat is a nikotinamid résszel függ össze. Ez a kép mutatja a NAD+ szerkezetét, bekarikázva a nikotinamiddal:
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/36/Nicotinamide_Spotlight.png/1200px-Nicotinamide_Spotlight.png
A nikotinamidnak része egy majdnem benzolgyűrű, csak az egyik szén helyett nitrogén van benne. Ennek piridin a neve egyébként. Így néz ki:
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/5e/Pyridine-2D-full.svg/450px-Pyridine-2D-full.svg.png
A szénnek 4 vegyértékelektronja van, a nitrogénnek 3. A folytonos vonalak kovalens kötést jelentenek az egyes atomok között. A szaggatott vonal az ábrán azt jelenti, hogy ott összesen 6 elektron közös kovalens kötésben van, ezek az 5 szén meg nitrogén megmaradt vegyértékelektronjai. (Az előző ábra máshogy jelölte, ott 3 vonal volt a gyűrű belsejében, mintha csak egyik oldalra menne a kovalens kötés, de az csak egy jelölés.)

Tehát a nitrogén 3 elektronja kötésben van, de van mellettük még 2 nem kötő elektronpárja is. Ezt néha így jelölik:
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/d/d9/Pyridine-2D-Skeletal.png/176px-Pyridine-2D-Skeletal.png
Ez az elektronpár nagyon fontos lesz a kérdésedhez. Ezek ugyanazon a pályán (2s) vannak egymás mellett, úgyhogy viszonylag taszítják egymást. Az ilyen elektronpárokból az egyik hajlamos leszakadni, ha energetikailag az kedvező. Mondjuk ha odakerül valami, amihez kötődhet a nitrogén. Pl. hidrogénhez így:
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/f/f8/Pyridinium.svg/141px-Pyridinium.svg.png
A nitrogén elvesztette az egyik elektronját, a hidrogén elektronja pedig kovalens kötésben van a nitrogénnel, így lesz meg a 4 kovalens kötéssel az ideális elektronszerkezet.
(Persze a szénatomokhoz is kötődik egy-egy hidrogén, ahogy a kettővel ezelőtti ábra mutatja, de azokat a gyűrűs jelölésnél nem szokták felírni. A szenet magát se írják oda...)

Szóval így lesz a nitrogén a pozitív ion. Ez nem csak a piridin esetében történik így, ugyanez van bonyolultabb molekulákban is, ahol ilyen nitrogénes benzolgyűrű van valahol, a NAD⁺-nál is.

A redoxi folyamat pedig ez:
A redukció elektronfelvételt, az oxidáció pedig az elektronleadást jelent. Itt kicsit bonyolultabb a folyamat, két elektron és egy proton vesz részt benne, de ez nem látszik kapásból. Így szokták írni mondjuk a redukciót, amikor a NAD⁺ redukálódik NADH-vá: (az oxidáció a fordított irány)

RH₂ + NAD⁺ → NADH + H⁺ + R

Van, amikor R helyett M-et írnak, mindkettő valamilyen nem specifikált vegyületet jelent, ami az anyagcsere-folyamatban részt vesz. Ez a molekula lead két hidrogént, pontosabban két protont és két elektront. Az egyik proton nem vesz részt a redukcióban, az az oldatba kerül csak (ez jelenik meg a jobb oldalon H⁺-ként). Az egyik elektron semlegesíti a N⁺ iont, a másik elektron meg a protont kovalens kötéssel köti a NAD-ban az egyik szénatomhoz, úgy lesz belőle NADH.

De azért bonyolultabb ez ennél, mert az a pozitív ion nem kaphat csak úgy egy plusz elektront... Ezen a rajzon jobban látszik, mi történik:
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/b/b5/NAD_oxidation_reduction.svg/640px-NAD_oxidation_reduction.svg.png
A gyűrű 4 szén-atomához kapcsolódik hidrogén (az ötödikhez a CONH₂ amid kötődik), de csak az alsóhoz van odarajzolva a bal oldali ábrán a hidrogén, mert az a szénatom a fontos. Ahhoz kötődik a proton meg az egyik redukáló elektron (együtt H), ezért a szén egyik elektronja is ide kell kovalensen kössön, nem a gyűrűhöz. Vedd észre, hogy a gyűrű belsejében a vonalak teljesen átkonfigurálódtak! Az egyik alsó vonal eltűnt, az ez az elektron, ami a bejövő hidrogénnel alkotott kovalens kötést. De a jobb alsó szénatomnak is 4 kovalens kötése kell legyen, ezért a jobb felső vonal átkerült függőlegesbe a jobb oldalra. Ezzel a nitrogénnek 3 kötő elektronja lett, vagyis teljesen normálissá vált a kötése, most már tényleg hiányzik neki a plusz egy elektron (amitől ion). Ezt adja a másik redukáló elektron.

Itt egy olyan ábra, ami mutatja, hogy hogyan vándorol fel ez az elektron, miközben átkonfigurálja a kötéseket a gyűrűben:
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/59/NAD%2B_Oxidation_and_Reduction.png
Módosítva: 5 éve
1