Coenzymer er små organiske molekyler, der knytter sig til enzymer, og hvis tilstedeværelse er afgørende for disse enzymers aktivitet. Coenzymer tilhører den større gruppe, der kaldes cofaktorer, som også omfatter metalioner; cofaktor er den mere generelle betegnelse for små molekyler, der er nødvendige for aktiviteten af deres tilknyttede enzymer. Forholdet mellem disse to udtryk er som følger
I. Cofaktorer
- Essentielle ioner
- Løst bundne (danner metalaktiverede enzymer)
- Tæt bundne (danner metalloenzymer
- Coenzymer
- Tæt bundne prostetiske grupper
- 2 Løst bundne cosubstrater
Mange coenzymer er afledt af vitaminer . Tabel 1 indeholder en liste over vitaminer, de coenzymer, der er afledt af dem, den type reaktioner, som de deltager i, og coenzymklassen.
Protetiske grupper er tæt bundet til enzymer og deltager i enzymernes katalytiske cyklusser. Som enhver katalysator , gennemgår et enzym-protetiske gruppekompleks ændringer under reaktionen, men før det kan katalysere en anden reaktion, skal det vende tilbage til sin oprindelige tilstand.
Flavin adenindinukleotid (FAD) er en prostetisk gruppe, der deltager i flere intracellulære oxidations-reduktionsreaktioner. Under den katalytiske cyklus af enzymet succinatdehydrogenase accepterer FAD to elektroner fra succinat og giver fumarat som produkt. Da FAD er tæt bundet til enzymet, vises reaktionen nogle gange på denne måde
succinat + E-FAD → fumarat + E-FADH 2
hvor E-FAD står for enzymet, der er tæt bundet til den FAD-protetiske gruppe. I denne reaktion reduceres koenzymet FAD til FADH 2 og forbliver tæt bundet til enzymet hele tiden. Før enzymet kan katalysere oxidationen af endnu et succinatmolekyle, skal de to elektroner, der nu tilhører E-FADH 2, overføres til en anden elektronacceptor, ubiquinon. Det regenererede E-FAD-kompleks kan derefter oxidere endnu et succinatmolekyle.
Cosubstrater er løst bundne coenzymer, der kræves i stoikiometriske mængder af enzymer. Molekylet nikotinamid-adenin-dinukleotid (NAD) fungerer som et kosubstrat i den oxidations-reduktionsreaktion, der katalyseres af malatdehydrogenase, et af enzymerne i citronsyrecyklusen.
malat + NAD + → oxaloacetat + NADH
| VITAMINER OG COENZYMER | |||
| Vitamin | Coenzym | Reaktionstype | Coenzymklasse |
| KILDE: Udarbejdet på grundlag af data i Horton, H. R., et al. (2002). Principles of Biochemistry , 3. udgave. Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall. | |||
| B 1 (Thiamin) | TPP | Oxidativ decarboxylering | Protetisk gruppe |
| B 2 (Riboflavin) | FAD | Oxidation/reduktion | Prostetisk gruppe |
| B 3 (Pantothenat) | CoA – Coenzym A | Acylgruppeoverførsel | Cosubstrat |
| B 6 (Pyridoxin) | PLP | Overførsel af grupper til og fra aminosyrer | Prostetisk gruppe |
| B 12 (Cobalamin) | 5-deoxyadenosyl cobalamin | Intramolekylære omlejringer | Prostetisk gruppe |
| Niacin | NAD + | Oxidation/reduktion | Cosubstrat |
| Folinsyre | Tetrahydrofolat | Overførsel af en kulstofgruppe | Protetisk gruppe |
| Biotin | Biotin | Carboxylering | Protetisk gruppe |
Ved denne reaktion, malat og NAD+ diffundere ind i det aktive sted i malatdehydrogenase. Her accepterer NAD + to elektroner fra malat; oxaloacetat og NADH diffunderer derefter ud af det aktive sted. Det reducerede NADH skal derefter tilbageføres til sin NAD + -form. For hver katalytisk cyklus er der behov for et “nyt” NAD+-molekyle, hvis reaktionen skal finde sted; der er således behov for stoikiometriske mængder af cosubstratet. Den reducerede form af dette coenzym (NADH) omdannes tilbage til den oxiderede form (NAD + ) via en række samtidig forekommende processer i cellen, og det regenererede NAD + kan derefter deltage i en ny katalyserunde.
Coenzymer er altså en type cofaktor. De er små organiske molekyler, der binder sig tæt (prostetiske grupper) eller løst (cosubstrater) til enzymer, når de deltager i katalysen.