Hva er et koenzym? Definisjon og eksempler

Koenzymer er molekyler med lav molekylvekt som spiller en viktig rolle i den katalytiske funksjonen til enzymer; følgelig er de en del av det enzymatiske systemet. Enzymet er et makromolekyl av proteinnatur som katalyserer en kjemisk reaksjon i de levende cellene til planter og dyr, men som er i stand til å virke utenfor disse cellene og uten noen forbindelse med dem. Hvert enzym katalyserer en enkelt type reaksjon, og virker nesten alltid på et enkelt substrat eller på en veldig liten gruppe av dem. Klassifiseringen av enzymer gjøres på grunnlag av den katalyserte reaksjonen. Noen enzymer er enkle proteiner og andre er konjugerte proteiner, det vil si dannet av en proteinfraksjon og en ikke-proteingruppe kalt kofaktor.

I de fleste tilfeller kan ikke enzymet alene utøve sin katalytiske virkning, det krever andre lavmolekylære molekyler av ikke-proteinnatur for å utføre sin funksjon som en biologisk katalysator. Disse andre molekylene som spiller en katalytisk rolle i enzymer kalles koenzymer.

I tillegg til koenzymer krever mange enzymer tilstedeværelsen av aktivatorer, som kan være uorganiske ioner som magnesium (Mg), sink (Zn), kobber (Cu), mangan (Mn), jern (Fe), kalium (K), og natrium (Na), grunnstoffer som også må betraktes som en del av det enzymatiske systemet.

Det er også kofaktorer som er organiske molekyler, for eksempel noen vitaminer eller deres derivater, og som også regnes som koenzymer. For at enzymaktivitet skal oppstå, kreves assosiasjonen av proteinkomplekset med kofaktoren.

Noen begreper å vite

Når koenzymet er løst bundet til protein, en essensiell del av enzymsystemet, kalles det et apoenzym . Apoenzymet er navnet gitt til et inaktivt enzym som mangler sine koenzymer eller kofaktorer.

Det er viktig å merke seg at de kjemiske reaksjonene katalysert av enzymer kalles substrater . Oppsummert består det enzymatiske systemet av enzymet, koenzymet og aktivatoren, og gruppen dannet av apoenzymet og kofaktorene er kjent som et holoenzym . Holoenzym er begrepet som brukes for å beskrive et enzym som er komplett med dets koenzymer og kofaktorer.

Hvis koenzymet er permanent og tett assosiert med holoenzymet, er det kjent som en protesegruppe , og hvis koenzymet er løst assosiert med holoenzymet kalles det et kosubstrat .

koenzym definisjon

Et koenzym er et hjelpemolekyl som arbeider med et protein (enzym) for å sette i gang eller hjelpe til med å katalysere en biokjemisk reaksjon . Koenzymer er små (lav molekylvekt), ikke-proteinmolekyler som gir et overføringssted for et funksjonelt enzym. Koenzymer er mellombærere for et atom eller en gruppe av atomer, slik at en reaksjon kan skje. De kalles også cosubstrater.

Koenzymer kan ikke fungere alene og krever tilstedeværelse av et enzym. Noen enzymer krever på sin side flere koenzymer og kofaktorer.

Eksempler på koenzymer

Det første koenzymet som ble oppdaget var NAD+ (Nicotinamide adenin dinucleotid) , i studier på alkoholisk gjæring utført av engelskmennene Arthur Harder og William Youdin, i 1906. De observerte at ved å tilsette et kokt og filtrert gjærekstrakt, alkoholisk gjæring i ukokt gjærekstrakt den ble akselerert. Både NAD+ og NADP+ (NAD+ fosfat) er to viktige redokstransportører i cellemetabolismen. De fungerer hovedsakelig som koenzymer av dehydrogenaser. Generelt sett deltar NAD+ fortrinnsvis i prosesser knyttet til fermentering og respirasjon, mens NADP+, i sin reduserte form NADPH, vanligvis gir den reduserende kraften som er nødvendig for cellulær biosyntese.

På begynnelsen av 1900-tallet ble andre koenzymer identifisert, som tiaminpyrofosfat (vitamin B ₁ ), som deltar i metabolismen av karbohydrater, som virker i syntesen av acetylkolin og frigjør energi. Det er et vannløselig vitamin som finnes i ferske grønnsaker og kjøtt. Det deltar også i syntesen av stoffer som regulerer nervesystemet, og mangelen på det forårsaker beriberi-sykdommen; som er preget av opphopning av kroppsvæsker, smerter i kroppen, muskelatrofi, dårlig koordinasjon og til slutt død.

Tiamin ble oppdaget av japaneren Umetaro Suzuki i 1910 mens han studerte beriberi sykdom i Sørøst-Asia. Denne sykdommen forekommer i mange land hvis kosthold er basert på avskallet ris. Ved tresking, skrelling og maling av korn går den delen av kornet som er rikest på tiamin tapt, derav tendensen til å berike hvitt mel og raffinert hvit ris. Maten som er rikest på tiamin er svinekjøtt, organkjøtt (lever, hjerte og nyre), ølgjær, magert kjøtt, egg, grønne bladgrønnsaker, hele eller berikede frokostblandinger, hvetekim, nøtter og belgfrukter.

Et annet kjent koenzym er ATP , oppdaget av den tyske biokjemikeren Karl Lohmann i 1929. Det er et molekyl som brukes av alle levende organismer for å  gi energi i de kjemiske reaksjonene av cellulær respirasjon.

I 1945 ble et nytt koenzym oppdaget av biokjemikeren Fritz Albert Lipmann, koenzym A , det er ansvarlig for å overføre acylgrupper som deltar i ulike metabolske veier (som Krebs-syklusen) og har en grunnleggende rolle i biosyntesen og oksidasjonen av fett. syrer.

Folinisk koenzym, som tilsvarer folsyre , bør også bemerkes, det er også kjent som vitamin B9, folat, folacin. Det har blitt isolert fra spinatblader (hvor det finnes i høy konsentrasjon), det er et nødvendig koenzym for dannelse av proteiner (DNA og RNA), erytrocytter og leukocytter, og deltar i metabolismen av karbohydrater og fettsyrer. Det er identifisert som en svært viktig vitaminfaktor i det menneskelige kostholdet; dens mangel er ansvarlig for utseendet av megaloblastiske anemier.

Det er viktig å trekke frem S-adenosylmetionin (SAM, S-AM) som et annet eksempel, det er et koenzym som deltar i alle metyleringsreaksjonene som skjer i det biologiske miljøet, for eksempel i DNA (metyleringen av Det har ikke en vitaminkarakter, det syntetiseres av den menneskelige organismen så lenge det er en kosttilførsel av metionin (som er en essensiell aminosyre). Metionin finnes i proteinmat som kjøtt, fisk, meieriprodukter og egg, det finnes også i kikerter, linser, valnøtter, mandler og sesamfrø.

Mange koenzymer har komplekse kjemiske strukturer som ikke kan syntetiseres av kroppen vår. Generelt er det ikke hele molekylet, men bare en del. Denne ikke-syntetiserbare delen må nødvendigvis komme inn i kroppen gjennom kosten, og av denne grunn er de obligatoriske komponenter i kostholdet: mange av dem er det vi kaller vitaminer. Koenzymer, som ofte er vitaminer eller derivater av vitaminer, spiller derfor en avgjørende rolle i de fleste enzymaktiviteter.

Nøkkelpunkter om enzymsystemet

Mange ganger er både organiske og uorganiske komponenter nødvendige for at et enzym skal fungere. Noen tekster anser alle hjelpemolekyler som binder seg til et enzym for å være typer kofaktorer, mens andre deler det inn i grupper, som er:

• Koenzymer  er ikke-proteinorganiske molekyler som fritt binder seg til et enzym. Mange (ikke alle) er vitaminer eller er avledet fra vitaminer. Mange koenzymer inneholder adenosinmonofosfat (AMP). Koenzymer kan også beskrives som cosubstrater. De er termostabile forbindelser i motsetning til apoenzymer som er termolabile.
• Kofaktorer  er uorganiske forbindelser eller ikke-proteinforbindelser som hjelper enzymfunksjonen ved å øke katalysehastigheten. Normalt er kofaktorene metallioner. Noen sporstoffer fungerer som kofaktorer i biokjemiske reaksjoner, som jern, kobber, sink, magnesium, kobolt og molybden. 
• Kosubstrater  er koenzymer som binder seg tett til et protein, men vil bryte seg løs og binde seg igjen på et annet tidspunkt.
• Protetiske grupper  er enzymassosierte molekyler som er tett eller kovalent bundet til enzymet, mens kosubstrater er midlertidig festet. Protetiske grupper er permanent knyttet til et protein og hjelper proteiner med å binde seg til andre molekyler, fungere som strukturelle elementer og som ladningsbærere. Et eksempel på en protesegruppe er hemgruppen som er en del av forskjellige proteiner, blant annet hemoglobin, myoglobin og cytokrom. Jern (Fe) funnet i midten av heme-protesegruppen gjør at den kan binde seg til og frigjøre oksygen i henholdsvis lunge og vev. 

Til slutt er det mulig å identifisere overvekten av koenzymer i det enzymatiske systemet, og selvfølgelig i alle biokjemiske reaksjoner av levende vesener, er de av spesiell betydning for metabolismen av menneskekroppen og dens riktige funksjon.

Kilder

• Battaner Arias, Enrique. (2013). «Kompendium av enzymologi». Universitetet i Salamanca.
• Peña A., Arroyo A., Gomez, R., Tapia, R. og Gomez, C. (2004). «Biokjemi». Redaksjonell Limusa.
• Pardo Arquero, VP (2004). «Betydningen av vitaminer i ernæringen til personer som utfører fysisk aktivitet i idrett». 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. utgave). Redaksjonen verdig.
• Farrell, Shawn O. og Campbell, Mary K. « Biochemistry  « (6. utgave). Brooks Cole.