Coenzimele sunt molecule organice mici care se leagă de enzime și a căror prezență este esențială pentru activitatea acestor enzime. Coenzimele fac parte din grupul mai mare numit cofactori, care include și ionii metalici; cofactor este termenul mai general pentru moleculele mici necesare pentru activitatea enzimelor asociate acestora. Relația dintre acești doi termeni este următoarea:
I. Cofactori
- Ioni esențiali
- Legături slabe (formând enzime activate de metale)
- Legături strânse (formând metaloenzime
- Coenzime
- Grupări proteice strâns legate
- 2 Cosubstanțe slab legate
Multe coenzime sunt derivate din vitamine . Tabelul 1 enumeră vitaminele, coenzimele derivate din ele, tipul de reacții la care participă și clasa de coenzime.
Grupele proteice sunt strâns legate de enzime și participă la ciclurile catalitice ale enzimelor. Ca orice catalizator , un complex enzimă-grup protetic suferă modificări în timpul reacției, dar înainte de a putea cataliza o altă reacție, trebuie să revină la starea sa inițială.
Flavin adenin dinucleotida (FAD) este un grup protetic care participă la mai multe reacții intracelulare de oxidare -reducere. În timpul ciclului catalitic al enzimei succinat dehidrogenază, FAD acceptă doi electroni de la succinat, obținând fumarat ca produs. Deoarece FAD este strâns legat de enzimă, reacția este uneori prezentată astfel
succinat + E-FAD → fumarat + E-FADH 2
unde E-FAD reprezintă enzima strâns legată de gruparea prostetică FAD. În această reacție, coenzima FAD este redusă la FADH 2 și rămâne strâns legată de enzimă pe tot parcursul reacției. Înainte ca enzima să poată cataliza oxidarea unei alte molecule de succinat, cei doi electroni care aparțin acum E-FADH 2 trebuie să fie transferați la un alt acceptor de electroni, ubichinona. Complexul E-FAD regenerat poate apoi să oxideze o altă moleculă de succinat.
Cosubstraturile sunt coenzime slab legate care sunt necesare în cantități stoichiometrice de către enzime. Molecula nicotinamidă adenină dinucleotidă (NAD) acționează ca un cosubstrat în reacția de oxidare-reducere care este catalizată de malat dehidrogenază, una dintre enzimele ciclului acidului citric.
malat + NAD + → oxaloacetat + NADH
| VITAMINE ȘI COENZIME | |||
| Vitamina | Coenzima | Tipul de reacție | Clasa de coenzime |
| SURSA: Compilat din datele conținute în Horton, H. R., et al. (2002). Principles of Biochemistry , ediția a 3-a. Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall. | |||
| B 1 (Tiamina) | TPP | Decarboxilare oxidativă | Grupa proteică |
| . B 2 (Riboflavină) | FAD | Oxidare/Reducție | Grupa proteică |
| B 3 (Pantotenat) | CoA – Coenzima A | Transferul grupei acil | Cosubstrat |
| B 6 (piridoxină) | PLP | Transfer de grupări către și de la aminoacizi | Grup proteic |
| B 12 (Cobalamina) | 5-deoxiadenozil cobalamina | Rearanjamente intramoleculare | Grupa protetică |
| Niacina | NAD + | Oxidare/Reducție | Cosubstrat |
| Acid folic | Tetrahidrofolat | Transferul unei grupe de carbon | Grupa proteică |
| Biotină | Biotină | Carboxilare | Grupa proteică |
În această reacție, malatul și NAD + difuzează în situsul activ al malat dehidrogenazei. Aici NAD + acceptă doi electroni de la malat; oxaloacetatul și NADH difuzează apoi în afara situsului activ. NADH redus trebuie să revină apoi la forma sa NAD +. Pentru fiecare ciclu catalitic, este nevoie de o „nouă” moleculă de NAD + pentru ca reacția să aibă loc; prin urmare, sunt necesare cantități stoichiometrice de cosubstrat. Forma redusă a acestei coenzime (NADH) este transformată înapoi în forma oxidată (NAD + ) prin intermediul unui număr de procese care au loc simultan în celulă, iar NAD + regenerat poate participa apoi la un alt ciclu de cataliză.
Coenzimele, deci, sunt un tip de cofactor. Aceștia sunt molecule organice mici care se leagă strâns (grupe protetice) sau liber (cosubstanțe) de enzime în timp ce participă la cataliză.