Τι είναι το συνένζυμο; Ορισμός και παραδείγματα

Τα συνένζυμα είναι μόρια χαμηλού μοριακού βάρους που παίζουν σημαντικό ρόλο στην καταλυτική λειτουργία των ενζύμων. κατά συνέπεια, αποτελούν μέρος του ενζυματικού συστήματος. Το ένζυμο είναι ένα μακρομόριο πρωτεϊνικής φύσης που καταλύει μια χημική αντίδραση μέσα στα ζωντανά κύτταρα των φυτών και των ζώων, αλλά ικανό να δρα έξω από αυτά τα κύτταρα και χωρίς καμία σχέση με αυτά. Κάθε ένζυμο καταλύει έναν μόνο τύπο αντίδρασης και σχεδόν πάντα δρα σε ένα μόνο υπόστρωμα ή σε μια πολύ μικρή ομάδα από αυτά. Η ταξινόμηση των ενζύμων γίνεται με βάση την καταλυόμενη αντίδραση. Ορισμένα ένζυμα είναι απλές πρωτεΐνες και άλλα είναι συζευγμένες πρωτεΐνες, δηλαδή σχηματίζονται από ένα κλάσμα πρωτεΐνης και μια μη πρωτεϊνική ομάδα που ονομάζεται συμπαράγοντας.

Στις περισσότερες περιπτώσεις, το ένζυμο από μόνο του δεν μπορεί να ασκήσει την καταλυτική του δράση, απαιτεί άλλα μόρια χαμηλού μοριακού βάρους μη πρωτεϊνικής φύσης για να εκτελέσουν τη λειτουργία του ως βιολογικός καταλύτης. Αυτά τα άλλα μόρια που παίζουν καταλυτικό ρόλο στα ένζυμα ονομάζονται συνένζυμα.

Εκτός από τα συνένζυμα, πολλά ένζυμα απαιτούν την παρουσία ενεργοποιητών, που μπορεί να είναι ανόργανα ιόντα όπως μαγνήσιο (Mg), ψευδάργυρος (Zn), χαλκός (Cu), μαγγάνιο (Mn), σίδηρος (Fe), κάλιο (K), και νάτριο (Na), στοιχεία που πρέπει επίσης να θεωρούνται μέρος του ενζυματικού συστήματος.

Υπάρχουν επίσης συμπαράγοντες που είναι οργανικά μόρια, όπως ορισμένες βιταμίνες ή τα παράγωγά τους, και θεωρούνται επίσης συνένζυμα. Για να συμβεί η ενζυμική δραστηριότητα, απαιτείται η σύνδεση του συμπλέγματος πρωτεΐνης με τον συμπαράγοντα.

Μερικοί όροι που πρέπει να γνωρίζετε

Όταν το συνένζυμο συνδέεται χαλαρά με την πρωτεΐνη, ένα ουσιαστικό μέρος του ενζυμικού συστήματος, ονομάζεται αποένζυμο . Το αποένζυμο είναι το όνομα που δίνεται σε ένα ανενεργό ένζυμο που δεν έχει τα συνένζυμα ή τους συμπαράγοντες του.

Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι οι χημικές αντιδράσεις που καταλύονται από ένζυμα ονομάζονται υποστρώματα . Συνοψίζοντας, το ενζυματικό σύστημα αποτελείται από το ένζυμο, το συνένζυμο και τον ενεργοποιητή και η ομάδα που σχηματίζεται από το αποένζυμο και τους συμπαράγοντες είναι γνωστή ως ολοένζυμο . Ολοένζυμο είναι ο όρος που χρησιμοποιείται για να περιγράψει ένα ένζυμο που είναι πλήρες με τα συνένζυμα και τους συμπαράγοντες του.

Εάν το συνένζυμο συνδέεται μόνιμα και στενά με το ολοένζυμο είναι γνωστό ως προσθετική ομάδα και εάν το συνένζυμο συνδέεται χαλαρά με το ολοένζυμο ονομάζεται συνυπόστρωμα .

ορισμός συνενζύμου

Ένα συνένζυμο είναι ένα βοηθητικό μόριο που συνεργάζεται με μια πρωτεΐνη (ένζυμο) για να ξεκινήσει ή να βοηθήσει στην κατάλυση μιας βιοχημικής αντίδρασης . Τα συνένζυμα είναι μικρά (χαμηλού μοριακού βάρους), μη πρωτεϊνικά μόρια που παρέχουν μια θέση μεταφοράς για ένα λειτουργικό ένζυμο. Τα συνένζυμα είναι ενδιάμεσοι φορείς για ένα άτομο ή μια ομάδα ατόμων, επιτρέποντας την εμφάνιση μιας αντίδρασης. Ονομάζονται επίσης συνυποστρώματα.

Τα συνένζυμα δεν μπορούν να λειτουργήσουν μόνα τους και απαιτούν την παρουσία ενός ενζύμου. Από την άλλη πλευρά, ορισμένα ένζυμα απαιτούν πολλά συνένζυμα και συμπαράγοντες.

Παραδείγματα συνενζύμων

Το πρώτο συνένζυμο που ανακαλύφθηκε ήταν το NAD+ (Nicotinamide adenine dinucleotide) , σε μελέτες για την αλκοολική ζύμωση που πραγματοποιήθηκαν από τους Άγγλους Arthur Harder και William Youdin, το 1906. Παρατήρησαν ότι, προσθέτοντας ένα βρασμένο και φιλτραρισμένο εκχύλισμα μαγιάς, αλκοολική ζύμωση σε άβραστο εκχύλισμα μαγιάς επιταχύνθηκε. Τόσο το NAD+ όσο και το NADP+ (NAD+ φωσφορικό) είναι δύο σημαντικοί μεταφορείς οξειδοαναγωγής στον κυτταρικό μεταβολισμό. Δρουν κυρίως ως συνένζυμα αφυδρογονασών. Σε γενικές γραμμές, το NAD+ συμμετέχει κατά προτίμηση σε διεργασίες που σχετίζονται με τη ζύμωση και την αναπνοή, ενώ το NADP+, στη μειωμένη του μορφή NADPH, παρέχει συνήθως την αναγωγική ισχύ που απαιτείται για την κυτταρική βιοσύνθεση.

Στις αρχές του 20ου αιώνα εντοπίστηκαν και άλλα συνένζυμα, όπως η πυροφωσφορική θειαμίνη (βιταμίνη Β ₁ ), η οποία συμμετέχει στο μεταβολισμό των υδατανθράκων, δρώντας στη σύνθεση της ακετυλοχολίνης και απελευθερώνοντας ενέργεια. Είναι μια υδατοδιαλυτή βιταμίνη που υπάρχει σε φρέσκα λαχανικά και κρέατα. Συμμετέχει επίσης στη σύνθεση ουσιών που ρυθμίζουν το νευρικό σύστημα και η έλλειψή του προκαλεί τη νόσο beriberi. που χαρακτηρίζεται από συσσώρευση σωματικών υγρών, πόνο στο σώμα, μυϊκή ατροφία, κακό συντονισμό και τελικά θάνατο.

Η θειαμίνη ανακαλύφθηκε από τον Ιάπωνα Umetaro Suzuki το 1910, ενώ μελετούσε τη νόσο beriberi στη Νοτιοανατολική Ασία. Αυτή η ασθένεια εμφανίζεται σε πολλές χώρες των οποίων η διατροφή βασίζεται στο αποφλοιωμένο ρύζι. Κατά το αλώνισμα, το ξεφλούδισμα και το άλεσμα των δημητριακών χάνεται το μέρος των δημητριακών που είναι πιο πλούσιο σε θειαμίνη, εξ ου και η τάση να εμπλουτίζεται το λευκό αλεύρι και το ραφιναρισμένο λευκό ρύζι. Οι πιο πλούσιες τροφές σε θειαμίνη είναι το χοιρινό κρέας, τα κρέατα οργάνων (συκώτι, καρδιά και νεφρά), μαγιά μπύρας, άπαχα κρέατα, αυγά, πράσινα φυλλώδη λαχανικά, ολόκληρα ή εμπλουτισμένα δημητριακά, φύτρο σιταριού, ξηροί καρποί και όσπρια.

Ένα άλλο διάσημο συνένζυμο είναι το ATP , που ανακαλύφθηκε από τον Γερμανό βιοχημικό Karl Lohmann το 1929. Είναι ένα μόριο που χρησιμοποιείται από όλους τους ζωντανούς οργανισμούς για να  παρέχει ενέργεια στις χημικές αντιδράσεις της κυτταρικής αναπνοής.

Το 1945, ένα νέο συνένζυμο ανακαλύφθηκε από τον βιοχημικό Fritz Albert Lipmann, το συνένζυμο Α , είναι υπεύθυνο για τη μεταφορά ομάδων ακυλίου που συμμετέχουν σε διάφορα μεταβολικά μονοπάτια (όπως ο κύκλος του Krebs) και έχει θεμελιώδη ρόλο στη βιοσύνθεση και την οξείδωση των λιπαρών οξέα.

Θα πρέπει επίσης να σημειωθεί το φυλλικό συνένζυμο, το οποίο αντιστοιχεί στο φολικό οξύ , είναι επίσης γνωστό ως βιταμίνη Β9, φυλλικό οξύ, φυλλασίνη. Έχει απομονωθεί από φύλλα σπανακιού (όπου βρίσκεται σε υψηλή συγκέντρωση), είναι απαραίτητο συνένζυμο για το σχηματισμό πρωτεϊνών (DNA και RNA), ερυθροκυττάρων και λευκοκυττάρων και συμμετέχει στο μεταβολισμό των υδατανθράκων και των λιπαρών οξέων. Αναγνωρίζεται ως ένας πολύ σημαντικός παράγοντας βιταμινών στην ανθρώπινη διατροφή. η έλλειψή του ευθύνεται για την εμφάνιση μεγαλοβλαστικών αναιμιών.

Είναι σημαντικό να επισημάνουμε τη S-αδενοσυλο μεθειονίνη (SAM, S-AM) ως ένα άλλο παράδειγμα, είναι ένα συνένζυμο που συμμετέχει σε όλες τις αντιδράσεις μεθυλίωσης που συμβαίνουν στο βιολογικό περιβάλλον, για παράδειγμα, στο DNA (η μεθυλίωση του Δεν έχει βιταμινούχο χαρακτήρα, συντίθεται από τον ανθρώπινο οργανισμό αρκεί να υπάρχει διατροφική παροχή μεθειονίνης (που είναι απαραίτητο αμινοξύ). Η μεθειονίνη βρίσκεται σε πρωτεϊνούχα τρόφιμα όπως το κρέας, το ψάρι, τα γαλακτοκομικά και τα αυγά, βρίσκεται επίσης στα ρεβίθια, τις φακές, τα καρύδια, τα αμύγδαλα και το σουσάμι.

Πολλά συνένζυμα έχουν πολύπλοκες χημικές δομές που δεν μπορούν να συντεθούν από το σώμα μας. Γενικά, δεν είναι ολόκληρο το μόριο, αλλά μόνο ένα μέρος. Αυτή η μερίδα που δεν μπορεί να συντεθεί πρέπει απαραίτητα να εισέλθει στον οργανισμό μέσω της διατροφής και για αυτό το λόγο αποτελούν υποχρεωτικά συστατικά στη διατροφή: πολλά από αυτά είναι αυτό που λέμε βιταμίνες. Ως εκ τούτου, τα συνένζυμα, τα οποία είναι συχνά βιταμίνες ή παράγωγα βιταμινών, παίζουν κρίσιμο ρόλο στις περισσότερες ενζυμικές δραστηριότητες.

Βασικά σημεία για το ενζυμικό σύστημα

Πολλές φορές τόσο τα οργανικά όσο και τα ανόργανα συστατικά είναι απαραίτητα για τη λειτουργία ενός ενζύμου. Ορισμένα κείμενα θεωρούν όλα τα βοηθητικά μόρια που συνδέονται με ένα ένζυμο ως τύπους συμπαράγοντων, ενώ άλλα το χωρίζουν σε ομάδες, οι οποίες είναι:

• Τα συνένζυμα  είναι μη πρωτεϊνικά οργανικά μόρια που συνδέονται ελεύθερα με ένα ένζυμο. Πολλές (όχι όλες) είναι βιταμίνες ή προέρχονται από βιταμίνες. Πολλά συνένζυμα περιέχουν μονοφωσφορική αδενοσίνη (AMP). Τα συνένζυμα μπορούν επίσης να περιγραφούν ως συν-υποστρώματα. Είναι θερμοσταθερές ενώσεις σε αντίθεση με τα αποένζυμα που είναι θερμοευαίσθητα.
• Οι συμπαράγοντες  είναι ανόργανες ενώσεις ή μη πρωτεϊνικές ενώσεις που βοηθούν τη λειτουργία των ενζύμων αυξάνοντας τον ρυθμό κατάλυσης. Κανονικά, οι συμπαράγοντες είναι μεταλλικά ιόντα. Ορισμένα ιχνοστοιχεία λειτουργούν ως συμπαράγοντες σε βιοχημικές αντιδράσεις, όπως ο σίδηρος, ο χαλκός, ο ψευδάργυρος, το μαγνήσιο, το κοβάλτιο και το μολυβδαίνιο. 
• Τα συνυποστρώματα  είναι συνένζυμα που συνδέονται στενά με μια πρωτεΐνη, αλλά θα απελευθερωθούν και θα δεσμευτούν ξανά κάποια άλλη στιγμή.
• Οι προσθετικές ομάδες  είναι μόρια συνδεδεμένα με ένζυμα που είναι στενά ή ομοιοπολικά συνδεδεμένα με το ένζυμο, ενώ τα συν-υποστρώματα είναι προσωρινά συνδεδεμένα. Οι προσθετικές ομάδες συνδέονται μόνιμα σε μια πρωτεΐνη και βοηθούν τις πρωτεΐνες να συνδέονται με άλλα μόρια, να λειτουργούν ως δομικά στοιχεία και ως φορείς φορτίου. Ένα παράδειγμα μιας προσθετικής ομάδας είναι η ομάδα αίμης που αποτελεί μέρος διαφορετικών πρωτεϊνών μεταξύ των οποίων είναι η αιμοσφαιρίνη, η μυοσφαιρίνη και το κυτόχρωμα. Ο σίδηρος (Fe) που βρίσκεται στο κέντρο της προσθετικής ομάδας της αίμης της επιτρέπει να δεσμεύεται και να απελευθερώνει οξυγόνο στους πνεύμονες και τους ιστούς, αντίστοιχα. 

Τέλος, είναι δυνατό να εντοπιστεί η υπεροχή των συνενζύμων στο ενζυματικό σύστημα και φυσικά σε όλες τις βιοχημικές αντιδράσεις των έμβιων όντων, έχουν ιδιαίτερη σημασία στο μεταβολισμό του ανθρώπινου σώματος και στην καλή λειτουργία του.

Πηγές

• Μπατάνερ Αρίας, Ενρίκε. (2013). «Συνοψία Ενζυμολογίας». Πανεπιστήμιο της Σαλαμάνκα.
• Peña A., Arroyo A., Gomez, R., Tapia, R. and Gomez, C. (2004). “Βιοχημεία”. Εκδοτική Limusa.
• Pardo Arquero, VP (2004). «Η σημασία των βιταμινών στη διατροφή των ατόμων που ασκούν αθλητική σωματική δραστηριότητα». International Journal of Medicine and Sciences of Physical Activity and Sport vol. 4 (16) σελ. 233-242
• Cox, Michael M.; Lehninger, Albert L.; και Nelson, David L. “Lehninger’s Principles of Biochemistry” (3η έκδ.). Άξιος των συντακτών.
• Farrell, Shawn Ο. and Campbell, Mary K. “ Biochemistry  “ (6η έκδ.). Μπρουκς Κόουλ.