Какво е коензим? Определение и примери

Artículo revisado y aprobado por nuestro equipo editorial, siguiendo los criterios de redacción y edición de YuBrain.

Коензимите са молекули с ниско молекулно тегло, които играят важна роля в каталитичната функция на ензимите; следователно те са част от ензимната система. Ензимът е макромолекула с протеинова природа, която катализира химическа реакция в живите клетки на растенията и животните, но способна да действа извън тези клетки и без никаква връзка с тях. Всеки ензим катализира един тип реакция и почти винаги действа върху единичен субстрат или върху много малка група от тях. Класификацията на ензимите се извършва въз основа на катализираната реакция. Някои ензими са прости протеини, а други са конюгирани протеини, т.е. образувани от протеинова фракция и непротеинова група, наречена кофактор.

В повечето случаи ензимът сам не може да упражни своето каталитично действие, той изисква други молекули с ниско молекулно тегло от непротеинова природа, за да изпълни функцията си на биологичен катализатор. Тези други молекули, които играят каталитична роля в ензимите, се наричат ​​коензими.

В допълнение към коензимите, много ензими изискват наличието на активатори, които могат да бъдат неорганични йони като магнезий (Mg), цинк (Zn), мед (Cu), манган (Mn), желязо (Fe), калий (K), и натрий (Na), елементи, които също трябва да се считат за част от ензимната система.

Има и кофактори, които са органични молекули, като някои витамини или техни производни, и също се считат за коензими. За да се прояви ензимната активност, е необходимо свързването на протеиновия комплекс с кофактора.

Някои термини, които трябва да знаете

Когато коензимът е хлабаво свързан с протеин, съществена част от ензимната система, той се нарича апоензим . Апоензимът е името, дадено на неактивен ензим, който няма своите коензими или кофактори.

Важно е да се отбележи, че химичните реакции, катализирани от ензими, се наричат ​​субстрати . Обобщавайки, ензимната система се състои от ензима, коензима и активатора, а групата, образувана от апоензима и кофакторите, е известна като холоензим . Холоензим е терминът, използван за описване на ензим, който е пълен със своите коензими и кофактори.

Ако коензимът е постоянно и тясно свързан с холоензима, той е известен като простетична група , а ако коензимът е слабо свързан с холоензима, той се нарича косубстрат .

дефиниция на коензима

Коензимът е помощна молекула, която работи с протеин (ензим), за да инициира или подпомогне катализирането на биохимична реакция . Коензимите са малки (с ниско молекулно тегло), непротеинови молекули, които осигуряват място за прехвърляне на функционален ензим. Коензимите са междинни носители за атом или група от атоми, позволяващи протичането на реакция. Те се наричат ​​още косубстрати.

Коензимите не могат да функционират сами и изискват наличието на ензим. От друга страна, някои ензими изискват няколко коензима и кофактора.

Примери за коензими

Първият открит коензим е NAD+ (никотинамид аденин динуклеотид) в проучвания върху алкохолната ферментация , проведени от англичаните Артър Хардър и Уилям Юдин през 1906 г. Те наблюдават, че чрез добавяне на сварен и филтриран екстракт от дрожди, алкохолна ферментация в некипнал екстракт от дрожди беше ускорено. Както NAD+, така и NADP+ (NAD+ фосфат) са два важни редокс транспортера в клетъчния метаболизъм. Те действат главно като коензими на дехидрогеназите. Най-общо казано, NAD+ участва предимно в процеси, свързани с ферментация и дишане, докато NADP+, в неговата редуцирана форма NADPH, обикновено осигурява редуциращата сила, необходима за клетъчния биосинтез.

В началото на 20-ти век са идентифицирани други коензими, като тиамин пирофосфат (витамин B 1 ), който участва в метаболизма на въглехидратите, действайки в синтеза на ацетилхолин и освобождавайки енергия. Това е водоразтворим витамин, присъстващ в пресните зеленчуци и меса. Участва и в синтеза на вещества, които регулират нервната система и недостигът му причинява болестта бери-бери; което се характеризира с натрупване на телесни течности, болка в тялото, мускулна атрофия, лоша координация и в крайна сметка смърт.

Тиаминът е открит от японеца Уметаро Сузуки през 1910 г., докато той изучава болестта бери-бери в Югоизточна Азия. Това заболяване се среща в много страни, чиято диета се основава на олющен ориз. При вършитба, лющене и смилане на зърнените култури се губи най-богатата на тиамин част от зърното, откъдето и тенденцията за обогатяване на бяло брашно и рафиниран бял ориз. Храните, които са най-богати на тиамин, са свинско месо, месо от органи (черен дроб, сърце и бъбреци), бирена мая, постно месо, яйца, зелени листни зеленчуци, цели или обогатени зърнени храни, пшеничен зародиш, ядки и бобови растения.

Друг известен коензим е АТФ , открит от немския биохимик Карл Ломан през 1929 г. Това е молекула, която се използва от всички живи организми за  осигуряване на енергия в химичните реакции на клетъчното дишане.

През 1945 г. биохимикът Фриц Алберт Липман открива нов коензим, коензим А , който е отговорен за прехвърлянето на ацилни групи, които участват в различни метаболитни пътища (като цикъла на Кребс) и има основна роля в биосинтезата и окислението на мастните киселини.

Фолиновият коензим, който съответства на фолиевата киселина , също трябва да се отбележи, известен също като витамин B9, фолат, фолацин. Изолиран е от листата на спанака (където се намира във висока концентрация), необходим е коензим за образуването на протеини (ДНК и РНК), еритроцити и левкоцити, участва в метаболизма на въглехидратите и мастните киселини. Определя се като много важен витаминен фактор в човешката диета; неговият дефицит е отговорен за появата на мегалобластна анемия.

Важно е да посочим S-аденозил метионин (SAM, S-AM) като друг пример, той е коензим, който участва във всички реакции на метилиране, които се случват в биологичната среда, например в ДНК (метилирането на Няма витаминен характер, синтезира се от човешкия организъм, при условие че има хранителен запас от метионин (което е незаменима аминокиселина). Метионинът се намира в протеинови храни като месо, риба, млечни продукти и яйца, намира се също в нахут, леща, орехи, бадеми и сусамово семе.

Много коензими имат сложни химични структури, които не могат да бъдат синтезирани от тялото ни. По принцип не е цялата молекула, а само част. Тази несинтезируема част задължително трябва да постъпи в тялото чрез храната и поради тази причина те са задължителни компоненти в диетата: много от тях са това, което наричаме витамини. Коензимите, които често са витамини или производни на витамини, следователно играят решаваща роля в повечето ензимни дейности.

Основни моменти за ензимната система

Много пъти както органичните, така и неорганичните компоненти са необходими за функционирането на ензима. Някои текстове считат всички помощни молекули, които се свързват с ензима, за видове кофактори, докато други го разделят на групи, които са:

  • Коензимите  са непротеинови органични молекули, които свободно се свързват с ензима. Много (не всички) са витамини или са извлечени от витамини. Много коензими съдържат аденозин монофосфат (AMP). Коензимите също могат да бъдат описани като косубстрати. Те са термостабилни съединения за разлика от апоензимите, които са термолабилни.
  • Кофакторите  са неорганични съединения или непротеинови съединения, които помагат на ензимната функция чрез увеличаване на скоростта на катализа. Обикновено кофакторите са метални йони. Някои микроелементи функционират като кофактори в биохимични реакции, като желязо, мед, цинк, магнезий, кобалт и молибден. 
  • Косубстратите  са коензими, които се свързват здраво с протеин, но ще се освободят и ще се свържат отново по някое друго време.
  • Протетичните групи  са свързани с ензима молекули, които са здраво или ковалентно свързани с ензима, докато косубстратите са временно прикрепени. Протетичните групи са трайно прикрепени към протеин и помагат на протеините да се свържат с други молекули, действат като структурни елементи и като носители на заряд. Пример за простетична група е хемовата група, която е част от различни протеини, сред които хемоглобин, миоглобин и цитохром. Желязото (Fe), намиращо се в центъра на протетичната група на хема, му позволява да се свързва и освобождава кислород в белите дробове и тъканите, съответно. 

И накрая, възможно е да се установи преобладаването на коензимите в ензимната система и разбира се във всички биохимични реакции на живите същества, те са от особено значение за метаболизма на човешкото тяло и правилното му функциониране.

Източници

  • Батанер Ариас, Енрике. (2013). „Компендиум по ензимология“. Университет на Саламанка.
  • Пеня А., Аройо А., Гомес, Р., Тапиа, Р. и Гомес, К. (2004). „Биохимия“. Редакционна Лимуза.
  • Пардо Аркеро, вицепрезидент (2004 г.). „Значението на витамините в храненето на хората, които извършват спортна физическа активност“. Международен журнал за медицина и науки за физическа активност и спорт том. 4 (16) стр. 233-242
  • Кокс, Майкъл М.; Lehninger, Albert L.; и Нелсън, Дейвид Л. „Принципите на биохимията на Lehninger“ (3-то издание). Достоен за редакторите.
  • Фарел, Шон О. и Кембъл, Мери К. Биохимия  (6-то изд.). Брукс Коул.

mm
Emilio Vadillo (MEd)
(Licenciado en Ciencias, Master en Educación) - COORDINADOR EDITORIAL. Autor y editor de libros de texto. Editor (papel y digital). Divulgador científico.

Artículos relacionados