A koenzimek olyan kis szerves molekulák, amelyek enzimekhez kapcsolódnak, és amelyek jelenléte elengedhetetlen az enzimek aktivitásához. A koenzimek a kofaktoroknak nevezett nagyobb csoportba tartoznak, amelybe a fémionok is beletartoznak; a kofaktor a hozzájuk kapcsolódó enzimek aktivitásához szükséges kismolekulák általánosabb megnevezése. A két fogalom közötti kapcsolat a következő
I. Kofaktorok
- Esszenciális ionok
- Lazán kötött (fémaktivált enzimeket alkotnak)
- Szorosan kötött (metalloenzimeket alkotnak
- Koenzimek
- Szorosan kötött prosztetikus csoportok
- 2 Lazán kötött koenzimek
Sok koenzim vitaminokból származik . Az 1. táblázat felsorolja a vitaminokat, a belőlük származó koenzimeket, a reakciók típusát, amelyekben részt vesznek, és a koenzim osztályát.
A prosztetikus csoportok szorosan kötődnek az enzimekhez, és részt vesznek az enzimek katalitikus ciklusaiban. Mint minden katalizátor , egy enzim-prosztetikus csoport komplex is változásokon megy keresztül a reakció során, de mielőtt újabb reakciót katalizálhatna, vissza kell térnie eredeti állapotába.
A flavin-adenin-dinukleotid (FAD) egy prosztetikus csoport, amely számos intracelluláris oxidációs – redukciós reakcióban vesz részt. A szukcinát-dehidrogenáz enzim katalitikus ciklusa során a FAD két elektront vesz fel a szukcináttól, termékként fumarátot adva. Mivel a FAD szorosan kötődik az enzimhez, a reakciót néha így ábrázolják
szukcinát + E-FAD → fumarát + E-FADH 2
ahol az E-FAD a FAD-protetikus csoporthoz szorosan kötött enzimet jelenti. Ebben a reakcióban a koenzim FAD FADH 2 -vé redukálódik, és végig szorosan az enzimhez kötve marad. Mielőtt az enzim katalizálhatná egy másik szukcinátmolekula oxidációját, a most az E-FADH 2-höz tartozó két elektront egy másik elektronakceptorra, az ubikinonra kell átvinni. A regenerált E-FAD-komplex ezután egy újabb szukcinátmolekulát oxidálhat.
A kozubsztrátok olyan lazán kötött koenzimek, amelyekre az enzimeknek sztöchiometrikus mennyiségben van szükségük. A nikotinamid-adenin-dinukleotid (NAD) molekula kozubsztrátként működik az oxidációs-redukciós reakcióban, amelyet a malát-dehidrogenáz, a citromsavciklus egyik enzimje katalizál.
malát + NAD + → oxalacetát + NADH
| VITAMINOK ÉS KOENZIMEK | |||
| Vitamin | Koenzim | Reakció típusa | Koenzim osztály |
| FORRÁS: Horton, H. R., et al. (2002) adataiból állították össze. Principles of Biochemistry , 3. kiadás. Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall. | |||
| B 1 (tiamin) | TPP | Oxidatív dekarboxiláció | Prosztatikus csoport |
| . B 2 (Riboflavin) | FAD | Oxidáció/redukció | Prosztetikus csoport |
| B 3 (Pantotenát) | CoA – – Koenzim A | Acilcsoport átvitel | Koszubsztrát |
| B 6 (piridoxin) | PLP | Csoportok átvitele aminosavakra és aminosavakból | Prosztetikus csoport |
| B 12 (kobalamin) | 5-dezoxiadenozil-kobalamin | Intramolekuláris átrendeződések | Prosztetikus csoport |
| Niacin | NAD + | Oxidáció/redukció | Kozubsztrát |
| Folsav | Tetrahidrofolát | Egy széncsoport átadása | Prosztetikus csoport |
| Biotin | Biotin | Karboxiláció | Prosztetikus csoport |
Ebben a reakcióban, A malát és a NAD + a malát-dehidrogenáz aktív helyére diffundál. Itt a NAD + két elektront vesz fel a maláttól; az oxalacetát és a NADH ezután diffundál ki az aktív centrumból. A redukált NADH-nak ezután vissza kell térnie a NAD + formájába. Minden katalitikus ciklusban egy “új” NAD + molekulára van szükség ahhoz, hogy a reakció végbemenjen; ezért a ko-szubsztrátból sztöchiometrikus mennyiségre van szükség. Ennek a koenzimnek a redukált formája (NADH) a sejtben egyidejűleg lejátszódó számos folyamaton keresztül alakul vissza oxidált formává (NAD + ), és a regenerált NAD + ezután részt vehet a katalízis újabb fordulójában.
A koenzimek tehát egyfajta kofaktorok. Olyan kis szerves molekulák, amelyek szorosan (protetikus csoportok) vagy lazán (kozubsztrátok) kötődnek az enzimekhez, miközben részt vesznek a katalízisben.