Adenosindiphosphat

Qualitätssicherung von Dr. med. Nonnenmacher am 16. November 2016
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Adenosindiphosphat (ADP) ist ein Mononukleotid mit der Purinbase Adenin und spielt eine zentrale Rolle bei allen Stoffwechselprozessen. Es ist zusammen mit Adenosintriphosphat (ATP) für den Energieumsatz im Organismus verantwortlich. Die meisten Störungen in der Funktion von ADP sind mitochondrial bedingt.

Inhaltsverzeichnis

Was ist Adenosindiphosphat?

Adenosindiphosphat besteht als Mononukleotid aus der Purinbase Adenin, dem Zucker Ribose und einer zweiteiligen Phosphatkette. Die beiden Phosphatreste sind über eine Anhydridbindung miteinander verbunden. Bei der Aufnahme eines weiteren Phosphatrestes entsteht unter Energieverbrauch Adenosintriphosphat (ATP).

ATP ist wiederum der zentrale Energiespeicher und Energieüberträger im Organismus. Bei Energie verbrauchenden Prozessen gibt es unter Energieabgabe auch den dritten Phosphatrest ab, wobei sich wieder das energieärmere ADP bildet. Wenn ADP jedoch ein Phosphatrest abgibt, entsteht Adenosimonophosphat (AMP). AMP ist ein Mononukleotid der Ribonukleinsäure. ADP kann sich aber auch aus AMP durch Aufnahme eines Phosphatrestes bilden. Auch bei dieser Reaktion ist Energie notwendig. Je mehr Phosphatreste das Mononukleotid enthält, desto energiereicher ist es.

Die negative Ladung der Phosphatreste auf dicht gedrängtem Raum verursachen Abstoßungskräfte, welche besonders das phosphatreichste Molekül (ATP) destabilisiert. Durch ein Magnesiumion kann das Molekül durch eine Verteilung der Spannung etwas stabilisiert werden. Eine noch effektivere Stabilisierung wird jedoch durch die Rückbildung von ADP unter der Abgabe eines Phosphatrestes erreicht. Die frei werdende Energie wird dabei für energetische Prozesse im Körper genutzt.

Funktion, Wirkung & Aufgaben

Obwohl Adenosindiphosphat im Schatten von Adenosintriphosphat (ATP) steht, besitzt es jedoch für den Organismus die gleiche große Bedeutung. ATP wird als das Molekül des Lebens bezeichnet, weil es der unentbehrlichste Energieüberträger bei allen biologischen Prozessen ist. Die Wirkung von ATP könnte jedoch nicht ohne ADP erklärt werden.

Alle Reaktionen sind von der energiereichen Bindung des dritten Phosphatrestes mit dem zweiten Phosphatrest bei ATP abhängig. Die Abgabe des Phosphatrestes findet immer bei Energie verbrauchenden Prozessen und der Phosphorylierung anderer Substrate statt. Dabei entsteht ADP aus ATP. Wenn ein durch Phosphorylierung energetisch aktiviertes Substratmolekül seinen Phosphatrest wieder auf ADP überträgt, entsteht das energiereichere ATP. Daher müsste eigentlich das System ATP/ADP in seiner Gesamtheit betrachtet werden.

Durch die Wirkung dieses Systems werden neue organische Stoffe synthetisiert, osmotische Arbeit geleistet, Stoffe aktiv durch Biomembranen transportiert und sogar mechanische Bewegung bei der Muskelkontraktion hervorgerufen. Des Weiteren spielt ADP bei vielen enzymatischen Prozessen eine eigene Rolle. So ist es Bestandteil von Coenzym A. Coenzym A unterstützt als Coenzym viele Enzyme im Energiestoffwechsel. So ist es bei der Aktivierung von Fettsäuren beteiligt.

Es setzt sich zusammen aus ADP, Vitamin B5 und der Aminosäure Cystein. Coenzym A beeinflusst direkt den Fettstoffwechsel und indirekt den Kohlenhydrat- und Eiweißstoffwechsel. Eine weitere Funktion übernimmt ADP bei der Gerinnung von Blut. Durch die Anlagerung an bestimmte Rezeptoren von Blutplättchen regt ADP die verstärkte Thrombozytenaggregation an und sorgt so für einen schnelleren Heilungsprozess bei blutenden Wunden.

Bildung, Vorkommen, Eigenschaften & optimale Werte

Adenosindiphosphat kommt aufgrund seiner hohen Bedeutung in allen Organismen und allen Zellen vor. Seine hauptsächliche Bedeutung besitzt es zusammen mit ATP für Energie übertragende Prozesse. ATP und damit auch ADP kommen in großen Mengen in den Mitochondrien der Eukaryonten vor, weil dort die Prozesse der Atmungskette stattfinden. Bei den Bakterien befinden sie sich selbstverständlich im Zytoplasma.

ADP wird ursprünglich durch die Anlagerung eines Phosphatrestes an Adenosinmonophosphat (AMP) produziert. AMP ist ein Mononukleotid der RNS. Ausgangspunkt der Biosynthese ist Ribose-5-Phosphat, welches über verschiedene Zwischenschritte Molekülgruppen von bestimmten Aminosäuren anlagert, bis das Mononukleotid Inositolmonophosphat (IMP) gebildet wird. Über weitere Reaktionen bildet sich schließlich neben GMP auch AMP. AMP kann auch über den Salvage Pathway aus Nukleinsäuren zurückgewonnen werden.

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Krankheiten & Störungen

Störungen im System ATP/ADP treten hauptsächlich bei den sogenannten Mitochondriopathien auf. Wie die Bezeichnung schon andeutet, handelt es sich hier um Erkrankungen der Mitochondrien. Die Mitochondrien sind Zellorganellen, in denen die meisten Energie erzeugenden Prozesse über die Atmungskette stattfinden.

Hier werden die Bausteine der Kohlenhydrate, Fette und Eiweiße unter Energiebildung abgebaut. Zentrale Bedeutung bei diesen Prozessen besitzen ATP und ADP. Es wurde festgestellt, dass bei Mitochondriopathien die Konzentration von ATP geringer ist. Die Ursachen dafür sind vielfältig. So kann durch genetische Ursachen die Bildung von ATP aus ADP gestört sein. Als Gemeinsamkeit aller möglichen genetisch bedingten Erkrankungen wurde die besondere Beeinträchtigung stark energieabhängiger Organe entdeckt. So ist häufig das Herz, das Muskelsystem, die Nieren oder das Nervensystem betroffen. Die meisten Erkrankungen sind rasch fortschreitend, wobei der Krankheitsprozess individuell unterschiedlich ist.

Möglicherweise kommen die Unterschiede durch die unterschiedliche Anzahl von betroffenen Mitochondrien zustande. Mitochondriopathien können auch erworben sein. Besonders solche Erkrankungen wie Diabetes mellitus, Adipositas, ALS, Morbus Alzheimer, Morbus Parkinson oder Krebs stehen auch im Zusammenhang mit Störungen der Mitochondrienfunktion. Die Energieversorgung des Körpers ist beeinträchtigt, wobei es wiederum zur weiteren Schädigung stark energieabhängiger Organe kommt.

ADP übt jedoch auch jenseits von Energie übertragenden Prozessen einige wichtige Funktionen aus. So kann seine Wirkung auf die Blutgerinnung auch zu Blutgerinnseln an unerwünschter Stelle führen. Zur Verhinderung der Thrombosebildung sowie von Schlaganfällen, Herzinfarkten oder Embolien kann bei gefährdeten Personen das Blut verdünnt oder ADP gehemmt werden. ADP-Hemmer sind unter anderem die Medikamente Clopidogrel, Ticlopidin oder Prasugrel.

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