Koenzym

Den coenzym (mand eller kvinde) er specielle organiske molekyler, der kan omfatte metalioner, der har specificitet til at tjene som cofaktorer i visse enzymer i tvungent deltager i den katalytiske reaktion. Der kan skelnes mellem to typer coenzymer: dem, der er strukturelt bundet af en kovalent binding til enzymet i et stabilt kompleks, og som er kvalificeret som protesegrupper , og dem, der binder kortvarigt til enzymet og deltager i den katalytiske cyklus .

I tilfælde af førstnævnte, der danner stabile komplekser, er coenzymet en integreret del af enzymet, den rent proteindel kaldes apoenzym  ; mens proteinet, der er forbundet med dets coenzym, kaldes et holoenzym . Reaktionsspecificiteten tilvejebringes af holoenzymet.

Koenzymer er direkte involveret i katalyse , for eksempel:

• som bestemte substrater (cosubstrater) såsom redox-coenzymer (NAD, FAD, hæmgrupper osv.), ATP osv.
• som aktivatorer af substrater (coenzym A, biotin osv.)
• som en del af det aktive katalytiske sted (thiaminpyrophosphat, pyridoxal-phosphat osv.)

Denne klassificering er tvivlsom, men er baseret på funktionerne (som kan grupperes forskelligt) og ikke på sondringen mellem protesegruppe / frit coenzym. NAD er fri, FAD er bundet, men de to co-enzymer har den samme rolle at overføre elektroner og H + -ioner .

En anden mulighed for klassificering:

• redox coenzymer (som derfor findes i to former, reduceret og oxideret)
• gruppeoverførselsenzymer
• coenzymer aktivatorer af substrater (som også kan klassificeres i de foregående ...)

Egenskaber

Definition

En mulig definition af coenzym:

• ikke-proteinmolekyle med lav molekylvægt,
• strengt vigtigt for den enzymatiske aktivitet, der betragtes, men ikke er ansvarlig for stereospecificiteten og orienteringen af ​​reaktionen,
• med lav cellekoncentration og derfor regenereres altid ved afslutningen af ​​reaktionen ved selve reaktionen eller en anden cellereaktion,
• muligvis inklusive en metalion, der deltager i reaktionen (jern II eller III, kobolt osv.) eller andre grundstoffer (svovl osv.). I nogle tilfælde deltager metalioner ved chelation (f.eks. Mg 2+ ioner i ATP).

Oprindelse og biosyntese

Koenzymer er essentielle for enzymets aktivitet. Disse organiske forbindelser kan være:

• enten syntetiseres af brugeren celle , gennem en specifik biosyntetisk pathway , mest ofte komplekse, for autotrofe levende væsener ,
• eller opnået for levende væsener, der er ude af stand til at syntetisere dem, fra forløbere i mediet til visse cofaktorer i auxotrofiske organismer . For højere dyr er disse medfaktorer eller deres forløbere vitaminer. For eksempel hos mennesker, pyridoxalphosphat som er coenzym af mange decarboxylaser og aminotransferaser (transaminaser) er afledt af pyridoxin (vitamin B 6 ). På den anden side er vores organisme i stand til at syntetisere porphyriner , bestanddele af hæm til stede i hæmoglobin og cytokromer .

Autotrofe organismer (planter, mange prokaryoter) syntetiserer alle de coenzymer, der er nødvendige for deres stofskifte .

Deltagelse i katalyse

Der er et par dusin kendte co-enzymer for flere tusinde enzymer: reaktionens specificitet afhænger udelukkende af apoenzymet og ikke af coenzymet. Substratcoenzymerne regenereres og vender tilbage til deres oprindelige tilstand, enten under selve enzymets katalytiske cyklus eller under en anden enzymatisk reaktion.

I deres kemiske struktur er coenzymer ofte rige på π-elektroner (gennem en eller flere cykliske ringe), som bidrager til deres funktion i enzymets katalytiske cyklus. De reagerer støkiometrisk (mol til mol) i den enzymatiske reaktion.

Typer af coenzymer

Koenzymer har forskellige roller. Det er muligt at skelne mellem coenzymerne ved deres strukturelle forhold til apooenzymet, men denne tilgang kommer op imod rollerne for disse coenzymer.

Første tilgang

• som bestemte substrater (cosubstrater) såsom redox-coenzymer (NAD, FAD, hæmgrupper osv.), ATP osv. Enzymet bruger coenzymet, som vil blive regenereret i en anden omvendt reaktion (NAD transformeret til NADH regenereres af åndedrætskæden for eksempel) produceres ATP ved en meget exergonisk reaktion eller ved ATP-syntase bundet til luftvejskæden ...)
• som aktivatorer af substrater (coenzym A, biotin, etc.) tillader overførslen til et substrat af andre molekyler, såsom CO 2 (biotin) eller tillader det aktiverede substrat til ellers vanskelige reaktioner (coenzym A i acetyl-CoA, etc.)
• som en del af det aktive katalytiske sted (thiaminpyrophosphat, pyridoxal-phosphat osv.): coenzymet udfører reaktionen, holoenzymet sikrer specificiteten.

Anden tilgang

• redox-coenzymer (som derfor findes i to former, reduceret og oxideret): disse co-enzymer overfører elektroner (og muligvis protoner) fra et substrat for at placere dem på et andet substrat (f.eks. produktion af NADH i glykolyse og derefter forbrug af NADH i mælkesyregæring eller i åndedrætskæde). De er derfor ofte co-substrater.
• gruppe transfer coenzymer såsom phosphat (ATP), CO 2 (biotin), en 2-oxo-gruppen (thiaminpyrophosphat) osv
• coenzymer aktivatorer af substrater (som også kan klassificeres i de foregående ...)

Men klassificering er undertiden meget vanskelig: overførsler af grupper er undertiden knyttet til mellemliggende redoxreaktioner ... (se cobalamin i methyl-malonylmutase for eksempel i wikipedia på engelsk)

Klassificering af co-enzymer

Redox coenzymer  :

• Nicotinamid-adenindinucleotid (NAD + / NADH, H + );
• Nicotinamidadenindinucleotidphosphat (NADP + / NADPH, H + );
• Flavinmononucleotid (FMN / FMNH 2 );
• Flavinadenindinukleotid (FAD / FADH 2 );
• Coenzym Q (CoQ / CoQH 2 );
• Den cytochrom (Cyt [Fe 3+ ] / Cyt [Fe 2+ ]).
• Glutathion
• Ascorbinsyre (C-vitamin)
• Liponsyre eller lipoat
• Jern-svovl klynge

Gruppeoverførsel coenzymer  :

• Adenosintriphosphat (ATP / ADP / AMP);
• Cytidintriphosphat (CTP / CDP / CMP);
• Guanosintriphosphat (GTP / BNP / GMP);
• Thymidintriphosphat (TTP / TDP / TMP);
• Uridintriphosphat (UTP / UDP / UMP);
• Koenzym A (CoA-SH);
• Thiaminpyrophosphat (TPP);
• Pyridoxalphosphat (PALP);
• Biotin (vitamin B8);
• 3'-phosphoadenosin 5'-phosphosulfat (PAPS)
• S-adenosylmethionin (SAM)
• Cobalamin (coenzym B 12 )

Aktivering af coenzymer Denne kategori samler nogle af de tidligere nævnte co-enzymer, såsom coenzym A

Se også

• Enzym
• Vitamin
• Holoenzyme

Noter og referencer

1. "  COENZYME: Definition af COENZYME  " , om National Center for Textual and Lexical Resources (adgang til 24. februar 2015 )
2. Jean-Noël JOFFIN, "  Definer og trætte coenzymer  ", Operon nr. 44 ,2007(https / upbm.org)