ATP、NAD、FAD
ATP
細胞は、アデノシン三リン酸（ATP）という分子をエネルギー源として利用しています（図2参照）。 この分子中のリン酸は、私たちの細胞内の基質にエネルギーを供給することができます。 私たちの細胞には、ATPからリン酸を取り除き、別の分子（通常はタンパク質）に結合させることができる酵素が存在しています（図3参照）。 このとき、私たちはタンパク質がリン酸化されたと言います。 第3リン酸は、小さなエネルギーの袋だと考えてください。 リン酸がタンパク質に付加されると、このエネルギーを使って何かをすることができるようになります。 例えば、図3では、タンパク質がリン酸化されると、その形が変化します。 タンパク質が形を変えることを、私たちはしばしばタンパク質構造の構造変化（コンフォメーション）と呼びます。 体内には、ATPのリン酸を利用して立体構造変化を起こすタンパク質がたくさんあります。 このタンパク質の形状の変化により、最終的に、筋肉の収縮、細胞の移動、膜の輸送、酵素の作用などが可能になるのです。 7837>
Image created by JS at BYU Idaho F2013.
上の画像は、ATP の化学構造を表したものです。 ATPは、アデニンという窒素塩基とリボースという5つの炭素の糖と3つのリン酸基が結合したものです。 キナーゼと呼ばれる酵素（図示せず）がATPからリン酸を除去し、リン酸と他のタンパク質との結合を促進します。 このようにリン酸がタンパク質と結合することをリン酸化という。 タンパク質と結合したリン酸の骨は、より高いエネルギーを持つ。 リン酸化はこのエネルギーを使って、タンパク質の形のコンフォメーション変化を起こすことに注目してください。
NADとFAD
ニコチンアミド・アデニン・ジヌクレオチド（NAD）とフラビンアデニン・ジヌクレオチド（FAD）は、可逆的酸化・還元反応に関わるコエンザイムであります。 糖質や脂質などの有機分子を分解する異化作用の過程で電子を受け取る（還元される）ことから、これらの化合物は電子伝達物質であるとよく言われる。 7837>
NAD+ / NADH
ニコチンアミド・アデニン・ジヌクレオチドを酸化した状態をNAD+といい、還元された（または電子を受け取った）後をNADHといいます。 分子図解は図4を参照。 この化合物を派生させるために、ビタミンのナイアシン（B3とも呼ばれる）が使われる。 ナイアシンは、水素原子と2個の電子の移動に直接関与する有機環状構造を提供する。 NAD+は、しばしば「デヒドロゲナーゼ」酵素と一緒に見出される。 デヒドロゲナーゼ反応では、2つの水素原子が取り除かれる。1つはヒドリド（：H-）として（ヒドリドは電子を2つ持つ水素原子）、1つは水素カチオン（H+）として（もちろん、水素カチオンは電子を持たない）。 水素化物はNAD+と結合し、ニクティナミド・アデニン・ジヌクレオチド（NADH）の還元型化合物を作る。 2番目の水素原子（H+）は溶液中に放出されます（図4参照）。
代謝の反応を調べる際には、NADHを生成する反応に注目しましょう。 NADは、拾った水素と電子を、電子と水素を使ってATPを作ることができる生化学的プロセスに送り届けるので、重要になります。
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NADを含む代謝反応では、2つの水素原子と2つの電子が基質から除去されてNAD+に移されます。 NAD+はヒドリドイオン（2個の電子を持つ水素）を受け入れ、還元型のニコチンアミドアデニンジヌクレオチド（NADH）となる。 また、この反応で取り込まれた水素カチオンは、周囲の溶液に放出されます。 この反応は可逆的であることを覚えておいてください。
Metabolismで起こる反応の説明では、溶液中に放出されるH+を無視することがよくあり、このテキストではNADの還元結果をNADH + H+ではなく、単にNADHとして描いています。
FAD / FADH2
酸化状態のフラビンアデニンジヌクレオチドは、FADと呼ばれています。 還元された後はFADH2と呼ばれる。 分子図解は図5を参照してください。 この化合物を導き出すのに使われるのが、ビタミンであるリボフラビン（またはB2）である。 リボフラビンは、2つの水素原子（今回はそれぞれ1つの電子）の移動に直接関与する環構造を提供します。 NADと同様に、FADは「デヒドロゲナーゼ」酵素と関連して働きます。 この反応により、2つの水素原子（それぞれ1個の電子を持つプロトン）が取り除かれる。 どちらの水素原子もFADと結合する。 この反応は、NAD の還元のように H+ を溶液中に放出しません。
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Flavin adenine dinucleotide in the oxidized form (FAD) accepted two hydrogen atom (each with one electron) and become FADH2.FAD は、2つの水素原子に加えられた電子も受け取る。
代謝の反応を調べながら、FADH2を生成する反応を探します。 NADHと同様に、FADH2は、電子と水素を使用してATPを作ることができる生化学的プロセスに水素と電子を提供するので、重要になります。
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