Coenzym
Das Coenzym (männlich oder weiblich) sind spezielle organische Moleküle, zu denen Metallionen gehören können, die spezifisch als Cofaktoren in bestimmten Enzymen dienen, wenn sie zwangsweise an der katalytischen Reaktion teilnehmen. Es können zwei Arten von Coenzymen unterschieden werden: solche, die strukturell durch eine kovalente Bindung an das Enzym innerhalb eines stabilen Komplexes verbunden sind und als prothetische Gruppen bezeichnet werden , und solche, die vorübergehend an das Enzym binden und am Katalysezyklus teilnehmen .
Im Fall der ersteren, die stabile Komplexe bilden, ist das Coenzym ein integraler Bestandteil des Enzyms, der reine Proteinteil wird Apoenzym genannt ; während das mit seinen Coenzymen assoziierte Protein als Holoenzym bezeichnet wird . Die Spezifität der Reaktion wird durch das Holoenzym bereitgestellt.
Coenzyme sind direkt an der Katalyse beteiligt , zum Beispiel:
- als bestimmte Substrate (Cosubstrate) wie Redox-Coenzyme (NAD, FAD, Hämgruppen usw.), ATP usw.
- als Aktivatoren von Substraten (Coenzym A, Biotin usw.)
- als Teil der aktiven katalytischen Stelle (Thiaminpyrophosphat, Pyridoxalphosphat usw.)
Diese Klassifizierung ist fraglich, basiert jedoch auf den Funktionen (die anderweitig gruppiert werden können) und nicht auf der Unterscheidung zwischen prothetischer Gruppe / freiem Coenzym. NAD ist frei, FAD ist gebunden, aber die beiden Coenzyme haben die gleiche Rolle bei der Übertragung von Elektronen und H + -Ionen .
Eine andere Möglichkeit der Klassifizierung:
- Redox-Coenzyme (die daher in zwei Formen vorliegen, reduziert und oxidiert)
- Gruppentransfer-Coenzyme
- Coenzymaktivatoren von Substraten (die auch in die vorhergehenden klassifiziert werden können ...)
Eigenschaften
Definition
Eine mögliche Definition von Coenzym:
- Nicht-Protein-Molekül mit niedrigem Molekulargewicht,
- unbedingt erforderlich für die betrachtete enzymatische Aktivität, aber nicht verantwortlich für die Stereospezifität und die Orientierung der Reaktion,
- von geringer Zellkonzentration und daher immer am Ende der Reaktion durch die Reaktion selbst oder eine andere Zellreaktion regeneriert,
- möglicherweise einschließlich eines an der Reaktion beteiligten Metallions (Eisen II oder III, Kobalt usw.) oder anderer Elemente (Schwefel usw.). In einigen Fällen sind Metallionen durch Chelatbildung beteiligt (z. B. Mg 2+ -Ionen in ATP).
Herkunft und Biosynthese
Coenzyme sind für die Aktivität des Enzyms essentiell. Diese organischen Verbindungen können sein:
- entweder durch die synthetisierten Benutzerzelle , durch einen spezifischen Biosyntheseweges , meist komplex, für autotrophe Lebewesen ,
- oder für Lebewesen, die nicht in der Lage sind, sie zu synthetisieren, aus Vorläufern im Medium für bestimmte Cofaktoren in auxotrophen Organismen erhalten . Für höhere Tiere sind diese Cofaktoren oder ihre Vorläufer Vitamine. Beispielsweise wird beim Menschen Pyridoxalphosphat, das das Coenzym vieler Decarboxylasen und Aminotransferasen (Transaminasen) ist, von Pyridoxin (Vitamin B 6 ) abgeleitet. Andererseits ist unser Organismus in der Lage, Porphyrine zu synthetisieren , Bestandteile von Häm, die in Hämoglobin und Cytochromen vorhanden sind .
Autotrophe Organismen (Pflanzen, viele Prokaryoten) synthetisieren alle für ihren Stoffwechsel notwendigen Coenzyme .
Teilnahme an der Katalyse
Es sind einige Dutzend Coenzyme für mehrere tausend Enzyme bekannt: Die Spezifität der Reaktion hängt ausschließlich vom Apoenzym und nicht vom Coenzym ab. Die Substrat-Coenzyme werden regeneriert und kehren entweder während des Katalysezyklus des Enzyms selbst oder während einer zweiten enzymatischen Reaktion in ihren Ausgangszustand zurück.
Coenzyme sind in ihrer chemischen Struktur häufig reich an π-Elektronen (durch einen oder mehrere cyclische Ringe), die zu ihrer Funktion im Katalysezyklus des Enzyms beitragen. Sie reagieren bei der enzymatischen Reaktion stöchiometrisch (Mol zu Mol).
Arten von Coenzymen
Coenzyme haben verschiedene Rollen. Es ist möglich, die Coenzyme durch ihre strukturelle Beziehung zum Apooenzym zu unterscheiden, aber dieser Ansatz stößt auf die Rolle dieser Coenzyme.
Erste Ansatz
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als bestimmte Substrate (Cosubstrate) wie Redox-Coenzyme (NAD, FAD, Hämgruppen usw.), ATP usw. Das Enzym verwendet das Coenzym, das in einer anderen Umkehrreaktion regeneriert wird (in NADH transformiertes NAD wird durch die Atmungskette regeneriert zum Beispiel) wird ATP durch eine sehr exergonische Reaktion oder durch ATP-Synthase erzeugt, die an die Atmungskette gebunden ist ...)
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als Aktivatoren von Substraten (Coenzym A, Biotin usw.), die den Transfer anderer Moleküle wie CO 2 (Biotin) auf ein Substrat ermöglichen oder dem aktivierten Substrat ansonsten schwierige Reaktionen ermöglichen (Coenzym A in Acetyl-CoA usw.)
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als Teil des aktiven katalytischen Zentrums (Thiaminpyrophosphat, Pyridoxalphosphat usw.): Das Coenzym führt die Reaktion durch, das Holoenzym stellt die Spezifität sicher.
Zweiter Ansatz
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Redox-Coenzyme (die daher in zwei Formen vorliegen, reduziert und oxidiert): Diese Coenzyme übertragen Elektronen (und möglicherweise Protonen) von einem Substrat, um sie auf einem anderen Substrat zu platzieren (z. B. Herstellung von NADH bei der Glykolyse, dann Verbrauch von NADH bei der Milchfermentation oder in der Atmungskette). Sie sind daher meistens Co-Substrate.
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Gruppentransfer-Coenzyme wie Phosphat (ATP), CO 2 (Biotin), eine 2-Oxogruppe (Thiaminpyrophosphat) usw.
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Coenzymaktivatoren von Substraten (die auch in die vorhergehenden klassifiziert werden können ...)
Die Klassifizierung ist jedoch manchmal sehr schwierig: Gruppentransfers sind manchmal mit Redox-Zwischenreaktionen verbunden ... (siehe Cobalamin in Methyl-Malonyl-Mutase, zum Beispiel in Wikipedia auf Englisch)
Klassifikation von Coenzymen
Redox-Coenzyme :
Gruppentransfer-Coenzyme :
Aktivierende Coenzyme In
dieser Kategorie werden einige der zuvor genannten Coenzyme wie Coenzym A zusammengefasst
Siehe auch
Anmerkungen und Referenzen
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" COENZYME: Definition von COENZYME " im Nationalen Zentrum für textuelle und lexikalische Ressourcen (abgerufen am 24. Februar 2015 )
-
Jean-Noël JOFFIN, " Definiere und müde Coenzyme ", Operon Nr. 44 ,2007(https / upbm.org)