Koenzymy to małe cząsteczki organiczne, które łączą się z enzymami i których obecność jest niezbędna do aktywności tych enzymów. Koenzymy należą do większej grupy zwanej kofaktorami, która obejmuje również jony metali; kofaktor jest bardziej ogólnym terminem dla małych cząsteczek wymaganych do aktywności związanych z nimi enzymów. Związek między tymi dwoma terminami jest następujący
I. Kofaktory
- Jony zasadowe
- Luźno związane (tworzące enzymy aktywowane metalami)
- Ciasno związane (tworzące metaloenzymy
- Koenzymy
- Ciasno związane grupy prostetyczne
- 2 Luźno związane kosubstraty
Wiele koenzymów pochodzi od witamin . W tabeli 1 wymieniono witaminy, koenzymy pochodzące od nich, typ reakcji, w których uczestniczą, oraz klasę koenzymów.
Grupy prostetyczne są ściśle związane z enzymami i uczestniczą w cyklach katalitycznych enzymów. Jak każdy katalizator , kompleks enzym- grupa prostetyczna ulega zmianom podczas reakcji, ale zanim będzie mógł katalizować inną reakcję, musi powrócić do stanu pierwotnego.
Dinukleotyd flawinowo-adeninowy (FAD) jest grupą prostetyczną, która bierze udział w kilku wewnątrzkomórkowych reakcjach utleniania-redukcji. Podczas cyklu katalitycznego enzymu dehydrogenazy bursztynianowej, FAD przyjmuje dwa elektrony od bursztynianu, dając fumaran jako produkt. Ponieważ FAD jest ściśle związany z enzymem, reakcję tę przedstawia się czasem w następujący sposób
bursztynian + E-FAD → fumaran + E-FADH 2
gdzie E-FAD oznacza enzym ściśle związany z grupą prostetyczną FAD. W tej reakcji koenzym FAD jest redukowany do FADH 2 i pozostaje ściśle związany z enzymem przez cały czas jej trwania. Zanim enzym będzie mógł katalizować utlenianie kolejnej cząsteczki bursztynianu, dwa elektrony należące teraz do E-FADH 2 muszą zostać przeniesione na inny akceptor elektronów, ubichinon. Zregenerowany kompleks E-FAD może następnie utlenić kolejną cząsteczkę bursztynianu.
Kosubstraty są luźno związanymi koenzymami, które są wymagane w ilościach stechiometrycznych przez enzymy. Cząsteczka dinukleotydu nikotynamido-adeninowego (NAD) działa jako kosubstrat w reakcji utleniania-redukcji, która jest katalizowana przez dehydrogenazę jabłczanową, jeden z enzymów cyklu kwasu cytrynowego.
jabłczan + NAD + → oksalooctan + NADH
| WITAMINY I KOENZYMY | ||||||
| Witamina | Koenzym | Typ reakcji | Klasa koenzymów | |||
| ŹRÓDŁO: Opracowano na podstawie danych zawartych w Horton, H. R., et al. (2002). Principles of Biochemistry , 3rd edition. Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall. | ||||||
| B 1 (Tiamina) | TPP | Oksydacyjna dekarboksylacja | Grupa prostetyczna | |||
| . B 2 (Ryboflawina) | FAD | Utlenianie/Redukcja | Grupa prostetyczna | |||
| B 3 (Pantotenian) | CoA -. Koenzym A | Przeniesienie grupy acylowej | Kosubstrat | |||
| B 6 (Pirydoksyna) | PLP | . | Przeniesienie grup do i z aminokwasów | Grupa prostetyczna | ||
| B 12 (Kobalamina) | 5-deoksyadenozylokobalamina | Rearanżacje wewnątrzcząsteczkowe | Grupa prostetyczna | |||
| Niacyna | NAD + | Utlenianie/redukcja | Kosubstrat | |||
| Kwas foliowy | Tetrahydrofolian | Przeniesienie jednej grupy węglowej | Grupa prostetyczna | |||
| Biotyna | Biotyna | Karboksylacja | Grupa prostetyczna | |||
W tej reakcji, jabłczan i NAD + dyfundują do miejsca aktywnego dehydrogenazy jabłczanowej. Tutaj NAD + przyjmuje dwa elektrony od jabłczanu; oksalooctan i NADH następnie dyfundują poza miejsce aktywne. Zredukowany NADH musi następnie powrócić do swojej postaci NAD +. W każdym cyklu katalitycznym do zajścia reakcji potrzebna jest „nowa” cząsteczka NAD +, a więc potrzebne są stechiometryczne ilości kosubstratu. Zredukowana forma tego koenzymu (NADH) jest przekształcana z powrotem w formę utlenioną (NAD + ) poprzez szereg jednocześnie zachodzących procesów w komórce, a zregenerowany NAD + może następnie uczestniczyć w kolejnej rundzie katalizy.
Koenzymy, następnie, są rodzajem kofaktora. Są to małe cząsteczki organiczne, które wiążą się ściśle (grupy prostetyczne) lub luźno (kosubstraty) z enzymami, ponieważ uczestniczą w katalizie.