Vad är ett koenzym? Definition och exempel

Koenzymer är molekyler med låg molekylvikt som spelar en viktig roll i enzymers katalytiska funktion; följaktligen är de en del av det enzymatiska systemet. Enzymet är en makromolekyl av proteinnatur som katalyserar en kemisk reaktion i de levande cellerna hos växter och djur, men som kan verka utanför dessa celler och utan någon koppling till dem. Varje enzym katalyserar en enda typ av reaktion och verkar nästan alltid på ett enda substrat eller på en mycket liten grupp av dem. Klassificeringen av enzymer görs på basis av den katalyserade reaktionen. Vissa enzymer är enkla proteiner och andra är konjugerade proteiner, det vill säga bildade av en proteinfraktion och en icke-proteingrupp som kallas kofaktor.

I de flesta fall kan enzymet ensamt inte utöva sin katalytiska verkan, det kräver andra lågmolekylära molekyler av icke-proteinnatur för att utföra sin funktion som en biologisk katalysator. Dessa andra molekyler som spelar en katalytisk roll i enzymer kallas koenzymer.

Förutom koenzymer kräver många enzymer närvaro av aktivatorer, som kan vara oorganiska joner som magnesium (Mg), zink (Zn), koppar (Cu), mangan (Mn), järn (Fe), kalium (K), och natrium (Na), grundämnen som också måste anses vara en del av det enzymatiska systemet.

Det finns också kofaktorer som är organiska molekyler, såsom vissa vitaminer eller deras derivat, och som också anses vara koenzymer. För att enzymaktivitet ska inträffa krävs associering av proteinkomplexet med kofaktorn.

Några termer att känna till

När koenzymet är löst bundet till protein, en väsentlig del av enzymsystemet, kallas det ett apoenzym . Apoenzymet är namnet på ett inaktivt enzym som saknar sina koenzymer eller kofaktorer.

Det är viktigt att notera att de kemiska reaktioner som katalyseras av enzymer kallas substrat . Sammanfattningsvis består det enzymatiska systemet av enzymet, koenzymet och aktivatorn och gruppen som bildas av apoenzymet och kofaktorerna är känt som ett holoenzym . Holoenzym är termen som används för att beskriva ett enzym som är komplett med sina koenzymer och kofaktorer.

Om koenzymet är permanent och tätt associerat med holoenzymet är det känt som en protesgrupp och om koenzymet är löst associerat med holoenzymet kallas det ett kosubstrat .

coenzym definition

Ett koenzym är en hjälpmolekyl som arbetar med ett protein (enzym) för att initiera eller hjälpa till att katalysera en biokemisk reaktion . Koenzymer är små (låg molekylvikt), icke-proteinmolekyler som tillhandahåller ett överföringsställe för ett funktionellt enzym. Koenzymer är mellanliggande bärare för en atom eller grupp av atomer, vilket gör att en reaktion kan inträffa. De kallas också för samsubstrat.

Koenzymer kan inte fungera på egen hand och kräver närvaro av ett enzym. Vissa enzymer kräver för sin del flera koenzymer och kofaktorer.

Exempel på koenzymer

Det första koenzymet som upptäcktes var NAD+ (Nikotinamidadenindinukleotid) , i studier om alkoholjäsning utförda av engelsmännen Arthur Harder och William Youdin, 1906. De observerade att genom att tillsätta ett kokt och filtrerat jästextrakt, alkoholjäsning i okokt jästextrakt den accelererades. Både NAD+ och NADP+ (NAD+ fosfat) är två viktiga redoxtransportörer i cellmetabolism. De fungerar huvudsakligen som koenzymer av dehydrogenaser. Generellt sett deltar NAD+ företrädesvis i processer förknippade med fermentering och andning, medan NADP+, i sin reducerade form NADPH, vanligtvis tillhandahåller den reducerande kraft som krävs för cellulär biosyntes.

I början av 1900-talet identifierades andra koenzymer, såsom tiaminpyrofosfat (vitamin B ₁ ), som deltar i metabolismen av kolhydrater, verkar i syntesen av acetylkolin och frigör energi. Det är ett vattenlösligt vitamin som finns i färska grönsaker och kött. Det deltar också i syntesen av ämnen som reglerar nervsystemet och dess brist orsakar beriberi-sjukdomen; som kännetecknas av en ansamling av kroppsvätskor, smärta i kroppen, muskelatrofi, dålig koordination och så småningom död.

Tiamin upptäcktes av japanen Umetaro Suzuki 1910 när han studerade beriberi-sjukdomen i Sydostasien. Denna sjukdom förekommer i många länder vars kost är baserad på råris. När man tröskar, skalar och maler spannmål går den del av spannmålet som är rikast på tiamin förlorad, därav tendensen att berika vitt mjöl och raffinerat vitt ris. De livsmedel som är rikast på tiamin är fläsk, organkött (lever, hjärta och njure), öljäst, magert kött, ägg, gröna bladgrönsaker, hela eller berikade spannmål, vetegroddar, nötter och baljväxter.

Ett annat känt koenzym är ATP , upptäckt av den tyske biokemisten Karl Lohmann 1929. Det är en molekyl som används av alla levande organismer för att  ge energi i cellandningens kemiska reaktioner.

1945 upptäcktes ett nytt koenzym av biokemisten Fritz Albert Lipmann, koenzym A , det är ansvarigt för att överföra acylgrupper som deltar i olika metabola vägar (som Krebs-cykeln) och har en grundläggande roll i biosyntesen och oxidationen av fett. syror.

Det foliniska koenzymet, som motsvarar folsyra , bör också noteras, det är också känt som vitamin B9, folat, folacin. Det har isolerats från spenatblad (där det finns i hög koncentration), det är ett nödvändigt koenzym för bildandet av proteiner (DNA och RNA), erytrocyter och leukocyter, och deltar i metabolismen av kolhydrater och fettsyror. Det identifieras som en mycket viktig vitaminfaktor i människans kost; dess brist är ansvarig för uppkomsten av megaloblastiska anemier.

Det är viktigt att peka ut S-adenosylmetionin (SAM, S-AM) som ett annat exempel, det är ett koenzym som deltar i alla metyleringsreaktioner som sker i den biologiska miljön, till exempel i DNA (metyleringen av Det har ingen vitaminkaraktär, det syntetiseras av den mänskliga organismen så länge det finns en dietförsörjning av metionin (som är en essentiell aminosyra). Metionin finns i proteinmat som kött, fisk, mejeriprodukter och ägg, det finns också i kikärter, linser, valnötter, mandel och sesamfrön.

Många koenzymer har komplexa kemiska strukturer som inte kan syntetiseras av vår kropp. I allmänhet är det inte hela molekylen, utan bara en del. Denna icke-syntetiserbara del måste nödvändigtvis komma in i kroppen genom kosten, och av denna anledning är de obligatoriska komponenter i kosten: många av dem är vad vi kallar vitaminer. Koenzymer, som ofta är vitaminer eller derivat av vitaminer, spelar därför en avgörande roll i de flesta enzymatiska aktiviteter.

Nyckelpunkter om enzymsystemet

Många gånger är både organiska och oorganiska komponenter nödvändiga för att ett enzym ska fungera. Vissa texter anser att alla hjälpmolekyler som binder till ett enzym är typer av kofaktorer, medan andra delar in det i grupper, som är:

• Koenzymer  är organiska icke-proteinmolekyler som fritt binder till ett enzym. Många (inte alla) är vitaminer eller kommer från vitaminer. Många koenzymer innehåller adenosinmonofosfat (AMP). Koenzymer kan också beskrivas som samsubstrat. De är termostabila föreningar till skillnad från apoenzymer som är termolabila.
• Kofaktorer  är oorganiska föreningar eller icke-proteinföreningar som hjälper enzymfunktionen genom att öka katalyshastigheten. Normalt är kofaktorerna metalljoner. Vissa spårämnen fungerar som kofaktorer i biokemiska reaktioner, såsom järn, koppar, zink, magnesium, kobolt och molybden. 
• Kosubstrat  är koenzymer som binder hårt till ett protein, men kommer att bryta sig loss och binda igen vid något annat tillfälle.
• Protesgrupper  är enzymassocierade molekyler som är tätt eller kovalent bundna till enzymet, medan samsubstrat är tillfälligt fästa. Protetiska grupper är permanent fästa till ett protein och hjälper proteiner att binda till andra molekyler, fungerar som strukturella element och som laddningsbärare. Ett exempel på en protesgrupp är hemgruppen som ingår i olika proteiner, bland annat hemoglobin, myoglobin och cytokrom. Järn (Fe) som finns i mitten av hemprotesgruppen gör det möjligt för den att binda till och frigöra syre i lungan respektive vävnaderna. 

Slutligen är det möjligt att identifiera övervikten av koenzymer i det enzymatiska systemet och naturligtvis i alla biokemiska reaktioner hos levande varelser, de är av särskild betydelse för människokroppens metabolism och dess korrekta funktion.

Källor

• Battaner Arias, Enrique. (2013). ”Kompendium av enzymologi”. Universitetet i Salamanca.
• Peña A., Arroyo A., Gomez, R., Tapia, R. och Gomez, C. (2004). ”Biokemi”. Redaktionell Limusa.
• Pardo Arquero, VP (2004). ”Vikten av vitaminer i näringen av människor som utför 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.; och Nelson, David L. ”Lehninger’s Principles of Biochemistry” (3:e upplagan). Värdig redaktionen.
• Farrell, Shawn O. och Campbell, Mary K. ” Biochemistry  ” (6:e upplagan). Brooks Cole.