Hvad er et coenzym? Definition og eksempler

Coenzymer er molekyler med lav molekylvægt, der spiller en vigtig rolle i enzymernes katalytiske funktion; følgelig er de en del af det enzymatiske system. Enzymet er et makromolekyle af proteinkarakter, der katalyserer en kemisk reaktion i de levende celler i planter og dyr, men som er i stand til at virke uden for disse celler og uden nogen forbindelse med dem. Hvert enzym katalyserer en enkelt type reaktion og virker næsten altid på et enkelt substrat eller på en meget lille gruppe af dem. Klassificeringen af ​​enzymer foretages på basis af den katalyserede reaktion. Nogle enzymer er simple proteiner, og andre er konjugerede proteiner, det vil sige dannet af en proteinfraktion og en ikke-proteingruppe kaldet cofaktor.

I de fleste tilfælde kan enzymet alene ikke udøve sin katalytiske virkning, det kræver andre lavmolekylære molekyler af ikke-protein natur for at udføre sin funktion som en biologisk katalysator. Disse andre molekyler, der spiller en katalytisk rolle i enzymer, kaldes coenzymer.

Ud over coenzymer kræver mange enzymer tilstedeværelsen af ​​aktivatorer, som kan være uorganiske ioner såsom magnesium (Mg), zink (Zn), kobber (Cu), mangan (Mn), jern (Fe), kalium (K), og natrium (Na), grundstoffer, der også må betragtes som en del af det enzymatiske system.

Der er også cofaktorer, der er organiske molekyler, såsom nogle vitaminer eller deres derivater, og som også betragtes som coenzymer. For at enzymaktivitet kan forekomme, kræves associationen af ​​proteinkomplekset med cofaktoren.

Nogle vilkår at kende

Når coenzymet er løst bundet til protein, en væsentlig del af enzymsystemet, kaldes det et apoenzym . Apoenzymet er navnet på et inaktivt enzym, der mangler dets coenzymer eller cofaktorer.

Det er vigtigt at bemærke, at de kemiske reaktioner, der katalyseres af enzymer, kaldes substrater . Sammenfattende består det enzymatiske system af enzymet, coenzymet og aktivatoren, og gruppen dannet af apoenzymet og cofaktorerne er kendt som et holoenzym . Holoenzym er det udtryk, der bruges til at beskrive et enzym, der er komplet med dets coenzymer og cofaktorer.

Hvis coenzymet er permanent og tæt forbundet med holoenzymet, er det kendt som en protesegruppe , og hvis coenzymet er løst forbundet med holoenzymet, kaldes det et cosubstrat .

definition af coenzym

Et coenzym er et hjælpemolekyle, der arbejder sammen med et protein (enzym) for at igangsætte eller hjælpe med at katalysere en biokemisk reaktion . Coenzymer er små (lav molekylvægt), ikke-proteinmolekyler, der giver et overførselssted for et funktionelt enzym. Coenzymer er mellemliggende bærere for et atom eller en gruppe af atomer, hvilket tillader en reaktion at forekomme. De kaldes også cosubstrater.

Coenzymer kan ikke fungere alene og kræver tilstedeværelsen af ​​et enzym. For deres del kræver nogle enzymer flere coenzymer og cofaktorer.

Eksempler på coenzymer

Det første coenzym, der blev opdaget, var NAD+ (Nicotinamidadenin dinucleotid) , i undersøgelser af alkoholisk gæring udført af englænderne Arthur Harder og William Youdin, i 1906. De observerede, at ved at tilsætte en kogt og filtreret gærekstrakt, alkoholisk gæring i ukogt gærekstrakt den blev fremskyndet. Både NAD+ og NADP+ (NAD+ fosfat) er to vigtige redoxtransportører i cellemetabolisme. De virker hovedsageligt som coenzymer af dehydrogenaser. Generelt deltager NAD+ fortrinsvis i processer forbundet med fermentering og respiration, mens NADP+ i sin reducerede form NADPH normalt giver den reducerende kraft, der er nødvendig for cellulær biosyntese.

I begyndelsen af ​​det 20. århundrede blev andre coenzymer identificeret, såsom thiaminpyrophosphat (vitamin B ₁ ), som deltager i omsætningen af ​​kulhydrater, der virker i syntesen af ​​acetylcholin og frigiver energi. Det er et vandopløseligt vitamin, der findes i friske grøntsager og kød. Det deltager også i syntesen af ​​stoffer, der regulerer nervesystemet, og dets mangel forårsager beriberi-sygdommen; som er karakteriseret ved en ophobning af kropsvæsker, smerter i kroppen, muskelatrofi, dårlig koordination og i sidste ende død.

Thiamin blev opdaget af japaneren Umetaro Suzuki i 1910, mens han studerede beriberi-sygdom i Sydøstasien. Denne sygdom forekommer i mange lande, hvis kost er baseret på afskallet ris. Ved tærskning, afskalning og formaling af korn går den del af kornet, der er rigest på thiamin, tabt, deraf tendensen til at berige hvidt mel og raffinerede hvide ris. De fødevarer, der er rigest på thiamin, er svinekød, organkød (lever, hjerte og nyrer), ølgær, magert kød, æg, grønne bladgrøntsager, hele eller berigede kornprodukter, hvedekim, nødder og bælgfrugter.

Et andet berømt coenzym er ATP , opdaget af den tyske biokemiker Karl Lohmann i 1929. Det er et molekyle, der bruges af alle levende organismer til at  give energi i de kemiske reaktioner af cellulær respiration.

I 1945 blev et nyt coenzym opdaget af biokemikeren Fritz Albert Lipmann, coenzym A , det er ansvarligt for at overføre acylgrupper, der deltager i forskellige metaboliske veje (såsom Krebs-cyklussen) og har en fundamental rolle i biosyntesen og oxidationen af ​​fedtstoffer syrer.

Det foliniske coenzym, som svarer til folinsyre , skal også bemærkes, det er også kendt som vitamin B9, folat, folacin. Det er blevet isoleret fra spinatblade (hvor det findes i høj koncentration), det er et nødvendigt coenzym til dannelsen af ​​proteiner (DNA og RNA), erytrocytter og leukocytter og deltager i omsætningen af ​​kulhydrater og fedtsyrer. Det er identificeret som en meget vigtig vitaminfaktor i den menneskelige kost; dens mangel er ansvarlig for forekomsten af ​​megaloblastisk anæmi.

Det er vigtigt at pege på S-adenosyl methionin (SAM, S-AM) som et andet eksempel, det er et coenzym, der deltager i alle de methyleringsreaktioner, der opstår i det biologiske miljø, for eksempel i DNA (methyleringen af Det har ikke en vitaminkarakter, det syntetiseres af den menneskelige organisme, så længe der er en kosttilførsel af methionin (som er en essentiel aminosyre). Methionin findes i proteinfødevarer som kød, fisk, mejeriprodukter og æg, det findes også i kikærter, linser, valnødder, mandler og sesamfrø.

Mange coenzymer har komplekse kemiske strukturer, som ikke kan syntetiseres af vores krop. Generelt er det ikke hele molekylet, men kun en del. Denne ikke-syntetiserbare del skal nødvendigvis ind i kroppen gennem kosten, og af denne grund er de obligatoriske komponenter i kosten: mange af dem er, hvad vi kalder vitaminer. Coenzymer, som ofte er vitaminer eller derivater af vitaminer, spiller derfor en afgørende rolle i de fleste enzymatiske aktiviteter.

Nøglepunkter om enzymsystemet

Mange gange er både organiske og uorganiske komponenter nødvendige for, at et enzym kan fungere. Nogle tekster anser alle hjælpemolekyler, der binder til et enzym, for at være typer af cofaktorer, mens andre opdeler det i grupper, som er:

• Coenzymer  er ikke-protein organiske molekyler, der frit binder til et enzym. Mange (ikke alle) er vitaminer eller er afledt af vitaminer. Mange coenzymer indeholder adenosinmonofosfat (AMP). Coenzymer kan også beskrives som cosubstrater. De er termostabile forbindelser i modsætning til apoenzymer, som er termolabile.
• Cofaktorer  er uorganiske forbindelser eller ikke-proteinforbindelser, der hjælper enzymfunktion ved at øge katalysehastigheden. Normalt er cofaktorerne metalioner. Nogle sporstoffer fungerer som cofaktorer i biokemiske reaktioner, såsom jern, kobber, zink, magnesium, kobolt og molybdæn. 
• Cosubstrater  er coenzymer, der binder tæt til et protein, men vil bryde fri og binde igen på et andet tidspunkt.
• Prostetiske grupper  er enzym-associerede molekyler, der er tæt eller kovalent bundet til enzymet, mens cosubstrater er midlertidigt knyttet. Protetiske grupper er permanent knyttet til et protein og hjælper proteiner med at binde til andre molekyler, fungere som strukturelle elementer og som ladningsbærere. Et eksempel på en protesegruppe er hæmgruppen, der er en del af forskellige proteiner, blandt andet hæmoglobin, myoglobin og cytokrom. Jern (Fe) fundet i midten af ​​hæmprotesegruppen gør det i stand til at binde sig til og frigive ilt i henholdsvis lunger og væv. 

Endelig er det muligt at identificere overvægten af ​​coenzymer i det enzymatiske system og naturligvis i alle biokemiske reaktioner af levende væsener, de er af særlig betydning for metabolismen af ​​den menneskelige krop og dens korrekte funktion.

Kilder

• Battaner Arias, Enrique. (2013). “Kompendium af enzymologi”. Universitetet i Salamanca.
• Peña A., Arroyo A., Gomez, R., Tapia, R. og Gomez, C. (2004). “Biokemi”. Redaktionel Limusa.
• Pardo Arquero, VP (2004). “Vigtigheden af ​​vitaminer i ernæringen af ​​mennesker, der udfører sport fysisk aktivitet”. International Journal of Medicine and Sciences of Physical Activity and Sport vol. 4 (16) s. 233-242
• Cox, Michael M.; Lehninger, Albert L.; og Nelson, David L. “Lehninger’s Principles of Biochemistry” (3. udgave). Redaktionen værdig.
• Farrell, Shawn O. og Campbell, Mary K. “ Biochemistry  “ (6. udgave). Brooks Cole.