Is co-enzymmolecuul: 9 interessante feiten (lees dit eerst!)

by

In dit artikel komen we meer te weten over 9+ belangrijke feiten over 'Is co-enzymmolecuul?', samen met hun oorsprong, kenmerken, functies, belang en voorbeelden.

Een organisch bestanddeel dat zich hecht aan de bindingsplaatsen van specifieke enzymen, staat bekend als een co-enzym en helpt bij het katalyseren van reacties. Meer precies, co-enzymen kunnen functionele groepen over enzymen overdragen of dienen als tussendragers van elektronen tijdens deze processen.

De omzetting van pyruvaat in ace vereist bijvoorbeeld de betrokkenheid van twee essentiële metabole enzymen, zoals geoxideerd NAD-nicotinamide-adenine-dinucleotide en NADH-gereduceerd nicotinamide-adenine-dinucleotide. Aanvullende co-enzymen omvatten liponzuur, vrijgemaakt CoA, thiaminepyrofosfaat en flavine-adenine-dinucleotide.

Laten we wat bespreken feiten en probeer te begrijpen "Is coenzyme Molecuul"

  • Hoe co-enzymen zijn moleculen?
  • Welk type molecuul zijn co-enzymen?
  • Waarom is co-enzym een ​​organisch molecuul?
  • Waar worden co-enzymen gevonden?
  • Is een co-enzym een ​​eiwitmolecuul?
  • Belangrijke voorbeelden van co-enzymen?
  • Kunnen enzymen oplosbaar zijn in water?
  • Waarom is acetyl-co-enzym een ​​belangrijk molecuul bij cellulaire ademhaling?

Belangrijkste punten: Co-enzymen

  • Ondersteunende chemicaliën, co-enzymen en cosubstraten genaamd, stellen enzymen in staat om chemische processen te katalyseren.
  • Om een ​​co-enzym te laten werken, moet er een enzym aanwezig zijn. Het werkt niet op zichzelf.
  • Co-enzymen zijn kleine, niet-eiwitmoleculen, terwijl enzymen eiwitten zijn. Om een ​​enzym te laten functioneren, moeten co-enzymen een atoom of een groep atomen bevatten.
  • S-adenosylmethionine en de B vitamines zijn voorbeelden van co-enzymen..

Hoe co-enzymen zijn moleculen?

Co-enzymen zijn gemaakt van kleine moleculen. Hoewel ze zelf geen processen kunnen katalyseren, kunnen ze wel enzymen helpen. Co-enzymen zijn organisch, de niet-eiwit-eiwitten die de eiwitmoleculen bevatten om actieve enzymen te maken, volgens de technische definitie (holo-enzym).

is co-enzymmolecuul
Verschillende cofactoren, waaronder flavine, ijzer-zwavelcentra en heem, zijn zichtbaar in het succinaatdehydrogenasecomplex van Wikipedia

ex:

  • Co-enzymen bieden reactieve groepen die ontbreken in de zijketens van de aminozuren en die deel uitmaken van de actieve plaats van het enzym.
  • Metaboliet-co-enzymen kunnen worden gemaakt van gewone metabolieten en zijn co-enzymen. Van vitamine afgeleide co-enzymen zijn die co-enzymen die niet kunnen worden vervaardigd en zijn afgeleid van vitamines.
  • Co-enzymen kunnen ook verder worden ingedeeld naar gelang ze al dan niet permanent aan een enzym zijn gekoppeld. Tijdens het overbrengen van elektronen, enzovoort, door het ene enzym naar het andere, gaan verschillende enzymen aan en uit.
  • Cosubstraten is de naam die hieraan wordt gegeven. Cosubstraten zijn in feitensubstraten in de reacties omdat ze tijdens het proces veranderingen ondergaan en zich scheiden van de actieve site.
  • Een daaropvolgende onafhankelijke reactie gemedieerd door een ander enzym moet de oorspronkelijke cosubstraatstructuur opnieuw creëren. Als gevolg hiervan worden cosubstraten continu in de cel gerecycled, terwijl daadwerkelijke substraten vaak aanvullende veranderingen ondergaan.
  • Prothetische groepen verwijzen naar co-enzymen die covalent of niet-covalent (via meerdere zwakke interacties) aan een enzym gekoppeld blijven. Elke katalytische cyclus vereist dat prothetische co-enzymen terugkeren naar hun oorspronkelijke staat.

Welk type molecuul zijn co-enzymen?

Momenteel is een co-enzym een ​​molecuul met een laag molecuulgewicht dat dient als een substraat voor een grote verscheidenheid aan enzymen en brengt een elektron, waterstofatoom of chemische groep over tussen deze vele enzymen.

Belangrijke co-enzymen

  • Co-enzymen zijn cruciale onderdelen van de talrijke metabolische processen die het leven op cellulair niveau in leven houden.
  • Co-enzymen, die vaak vitamines of vitaminederivaten zijn, zijn bijgevolg essentieel voor het beheersen van de meeste enzymactiviteit. Naast enkele van de hierboven aangegeven co-enzymen die nodig zijn bij de synthese van het cellulaire energiemolecuul adenosinetrifosfaat, wordt een aantal andere co-enzymen als noodzakelijk beschouwd voor het overleven van alle levende cellen (ATP).
  • Samen met andere energie-co-enzymen zoals adenosinedifosfaat (ADP) en adenosinemonofosfaat, bevatten ze ook twee extra redox-co-enzymen, (NADP+) - geoxideerd nicotinamide-adenine-dinucleotidefosfaat en zijn gereduceerde tegenhanger, NADPH.
  • Sommige co-enzymen, zoals geoxideerd glutathion (GSSG) en gereduceerd glutathion, dienen ook als antioxidanten om reactieve zuurstofsoorten (ROS) (GSH) te neutraliseren.

Waarom is co-enzym een ​​organisch molecuul?

Niet-eiwit chemische moleculen genaamd co-enzymen binden losjes aan een enzym. Veel stoffen, hoewel niet allemaal, zijn vitamines of bevatten vitamines. Adenosinemonofosfaat is aanwezig in veel co-enzymen (AMP). Een van de twee termen voor co-enzymen is cosubstraten of prothetische groepen.

ex:

Waar worden co-enzymen gevonden?

Co-enzymen worden meestal gemaakt van vitamines en andere kleine hoeveelheden van andere organische vitale elementen. (Merk op dat sommige wetenschappers anorganische stoffen alleen "cofactoren" noemen, maar beide soorten zijn hier opgenomen).

Co-enzymen en citroenzuurcyclus

  • Het lichaam heeft glucose nodig voor de productie van ATP, dat wordt gebruikt om energie op te slaan en naar alle cellen te transporteren. Glycolyse, een anaëroob proces, en de citroenzuurcyclus, een aeroob proces, kunnen beide worden gebruikt om glucose te verteren.
  • Hoewel de productie van ATP door glycolyse de toevoeging van zuurstof niet vereist, is dit mechanisme niet in staat om het in glucose aanwezige ATP volledig te benutten.
  • Daarentegen kan de citroenzuurcyclus, die zuurstoftoevoer vereist, meer ATP-moleculen genereren dan glycolyse en als gevolg daarvan meer energie leveren om de talrijke metabolische processen te ondersteunen die nodig zijn om het leven te ondersteunen.
  • In werkelijkheid werken de citroenzuurcyclus en oxidatieve fosforylering samen om meer> 95% van de energie te produceren die aerobe cellen bij mensen nodig hebben.
  • Alle cellulaire metabolische processen draaien om de citroenzuurcyclus, ook wel de citroenzuurcyclus (CAC) / Krebs-cyclus genoemd, ook bekend als de tricarbonzuurcyclus (TCA). Acetyl-CoA condenseert tot citraat om de TCA-reactie te starten.
  • De volgende stap is de dehydratatie van citraat om cis-Aconitate te creëren, dat vervolgens zal worden gerehydrateerd om isocitraat te creëren.
  • Isocitraat wordt omgezet in alfa-ketoglutaraat in een tweestapsproces dat wordt gekatalyseerd door het enzym isocitraatdehydrogenase. Als gevolg van deze onomkeerbare processen worden koolstofdioxide en NADH geproduceerd (CO2).
  • Nadat alfa-ketoglutaraat is gemaakt, gaat het door een oxidatie-reductiereactie om succinyl-CoA te creëren, een molecuul met vier koolstoffen, terwijl het ook NAD+ reduceert tot NADH.
  • Om succinaat te maken, doorloopt succinyl-CoA vervolgens een energiebesparende stap waarbij guanosinedifosfaat (GDP) wordt gefosforyleerd tot guanosinetrifosfaat (GTP). GTP draagt ​​snel zijn terminale fosfaatgroep over aan ADP om een ​​nieuw ATP-molecuul te creëren nadat het is geproduceerd.
  • Met behulp van het enzym succinaatdehydrogenase wordt fumaraat gemaakt door twee waterstofmoleculen uit succinaat te verwijderen nadat het is gegenereerd. Er wordt fumaraat gemaakt, waardoor FAD de twee waterstofmoleculen kan opnemen om FADH . te vormen2.
is co-enzymmolecuul
Citroenzuurcyclus overzicht van Wikipedia
  • FADH2 kan dan doorgaan naar de elektronentransportverschuiving, waar het de synthese van 2 nieuwe ATP-moleculen veroorzaakt. Wat nogmaals de citroenzuurcyclus betreft, wordt fumaraat gehydrateerd om L-malaat te maken, dat vervolgens wordt gedehydrogeneerd om oxaalacetaat te creëren.
  • NAD+ wordt omgezet in NADH via dezelfde oxidatie-reductiecyclus die oxaalacetaat creëert. Drie NADH-moleculen, één FADH2 molecuul, één ATP-molecuul en twee CO2-moleculen worden allemaal geproduceerd door een enkele citroenzuurcyclus.
  • De productie van deze energierijke producten wordt verdubbeld, aangezien een enkel glucosemolecuul wordt gesplitst in twee pyruvaatmoleculen, die elk hun eigen metabolisme zullen doorlopen via de TCA.
  • Bovendien zijn de door TCA geproduceerde energierijke moleculen essentieel voor de daaropvolgende generatie van ATP via de elektronentransportketen.

Is een co-enzym een ​​eiwitmolecuul?

Co-enzymen zijn kleine, niet-eiwitmoleculen, terwijl enzymen eiwitten zijn. Om een ​​enzym te laten functioneren, moeten co-enzymen een atoom of een groep atomen bevatten. Co-enzymen omvatten zaken als S-adenosylmethionine en de B-vitamines.

Categorieën enzymen

Moleculen die bekend staan ​​als cofactoren binden zich tijdens chemische processen aan een enzym. Alle stoffen die enzymen ondersteunen, worden gezamenlijk cofactoren genoemd. Aan de andere kant kunnen cofactoren worden onderverdeeld in drie groepen op basis van hun chemische samenstelling en functie:

Co-enzymen

Dit zijn herbruikbare koolstofhoudende niet-eiwitverbindingen (organisch). Ze helpen bij het katalyseren van processen door zich losjes te hechten aan de actieve plaats van een enzym. De meeste zijn vitamines, vitaminederivaten of op nucleotiden gebaseerde verbindingen.

Cofactoren

Echte cofactoren, in tegenstelling tot co-enzymen, zijn herbruikbare, niet-eiwitverbindingen zonder koolstof (anorganisch). Cofactoren zijn vaak metaalionen, zoals koper, ijzer, zink, kobalt en andere, die losjes zijn gebonden aan de actieve plaats van een enzym. Omdat de meeste organismen van nature geen metaalionen kunnen produceren, moeten deze ook aan de voeding worden toegevoegd.

Prothetische groepen

Dit kunnen anorganische metaalionen, organische vitamines, koolhydraten of lipiden zijn. Om een ​​enzym te helpen processen te katalyseren, verbinden deze groepen zich er stevig of covalent aan, in tegenstelling tot co-enzymen of cofactoren. Deze groepen worden vaak gebruikt tijdens fotosynthese en cellulaire ademhaling.

Belangrijke voorbeelden van co-enzymen

Co-enzymen omvatten flavine-adenine-dinucleotide (FAD), nicotineamide-adenine-dinucleotide (NAD) en nicotineamide-adenine-dinucleotide-fosfaat (NADP) (FAD). Deze drie co-enzymen nemen deel aan waterstoftransport of oxidatie. Co-enzym A (CoA), dat betrokken is bij de overdracht van acylgroepen, is een andere.

Verschillende co-enzymvoorbeelden

De meeste organismen zijn niet in staat om spontaan voldoende co-enzymen aan te maken voor hun behoeften. In plaats daarvan zijn er twee manieren om ze aan een organisme te introduceren:

vitaminen

  • Niet alle co-enzymen zijn vitamines of worden geproduceerd uit vitamines, maar veel van hen zijn dat wel. Een organisme zal niet de co-enzymen hebben die nodig zijn om processen te katalyseren als de vitamineconsumptie te laag is.
  • De synthese van co-enzymen wordt ondersteund door in water oplosbare vitamines, waaronder vitamine C en alle vitamines van het B-complex. Twee van de meest prominente en populaire vitamine-afgeleide co-enzymen zijn nicotinamide-adenine-dinucleotide (NAD) en co-enzym A.
is co-enzymmolecuul
De redoxprocessen van nicotinamide-adenine-dinucleotide oppompen van Wikipedia
  • Wanneer NAD wordt omgezet in zijn twee alternatieve vormen, dient het als een van de belangrijkste co-enzymen in een cel. NAD wordt gegenereerd uit vitamine B3. NAD+, een co-enzym met lage energie, wordt aangemaakt wanneer NAD een elektron verliest. NADH is een hoogenergetisch co-enzym dat wordt aangemaakt wanneer NAD een elektron krijgt.
  • NAD+ fungeert voornamelijk als elektronendrager voor redoxprocessen, met name die gerelateerd aan de citroenzuurcyclus (TAC). TAC produceert ATP en andere co-enzymen. Mitochondriën functioneren minder en leveren minder energie aan de cel operaties wanneer een organisme NAD+ mist.
  • NADH ontstaat wanneer NAD+ een redoxreactie ondergaat en elektronen verwerft. NADH, vaak bekend als co-enzym 1, heeft verschillende doelen. Omdat het essentieel is voor zoveel verschillende processen, wordt het eigenlijk beschouwd als het belangrijkste co-enzym in het menselijk lichaam.
  • Dit co-enzym transporteert voornamelijk elektronen voor reacties en zet voedsel om in energie. Zo kan de elektronentransportketen pas starten als er elektronen uit NADH worden afgeleverd.
  • Cellen ervaren energietekorten door een gebrek aan NADH, wat leidt tot wijdverbreide vermoeidheid. Bovendien wordt dit co-enzym erkend als de meest krachtige biologische antioxidant voor het beschermen van cellen tegen potentieel gevaarlijke chemicaliën.
  • Acetyl-CoA, vaak bekend als co-enzym A, wordt van nature geproduceerd uit vitamine B5. Dit co-enzym heeft verschillende doelen. Het is de eerste die verantwoordelijk is voor het starten van de vetzuursynthese in cellen.
  • Vetzuren produceren de fosfolipide dubbellaag, een onderdeel van het celmembraan dat nodig is voor het leven. De citroenzuurcyclus, die resulteert in de aanmaak van ATP, wordt ook gestart door co-enzym A.

Niet-vitamines

Co-enzymen die geen vitamines zijn, ondersteunen vaak de chemische overdracht van enzymen. Ze garanderen dat een organisme fysiologische processen uitvoert, zoals bloedstolling en metabolisme. Adenosine, uracil, guanine en inosine zijn enkele voorbeelden van de nucleotiden die kunnen worden gebruikt om deze co-enzymen te maken.

ex:

  • Een voorbeeld van een noodzakelijk niet-vitamine-co-enzym is adenosinetrifosfaat (ATP). Het is eigenlijk het co-enzym dat het meest verspreid wordt door het menselijk lichaam. Het verplaatst materialen en levert de energie die nodig is voor vitale chemische processen en spieractiviteit.
  • Om dit te bereiken, transporteert ATP een fosfaat en energie naar verschillende delen van een cel. De energie komt samen met het fosfaat vrij. Dit proces wordt teweeggebracht door de elektronentransportketen.
  • Normale levensprocessen zouden niet mogelijk zijn zonder het co-enzym ATP, omdat er op cellulair niveau niet veel energie beschikbaar zou zijn.

Functie van co-enzymen

De essentiële eiwitten die bekend staan ​​als enzymen zijn verantwoordelijk voor talrijke biologische reacties in organismen. Ze kunnen echter niet eens zelfstandig opereren. Het zijn essentiële componenten van alle biologische systemen.

Enkele belangrijke rollen ervan zijn als volgt:

1.      Energie productie

Co-enzymen spelen onder meer een cruciale rol bij de energieproductie. Een essentieel onderdeel van het transport van energie in de cel is het co-enzym ATP. Er zijn drie fosfaatgroepen in de structuur van ATP. wanneer de laatste volledig wordt verwijderd door een procedure die hydrolyse wordt genoemd.

Er komt energie vrij. Elke keer dat ATP wordt geregenereerd, worden extra fosfaatgroepen toegevoegd. Dat wordt dan weer losgemaakt, waardoor de cellulaire energie wordt aangevuld.

2.      Groepen overzetten

Co-enzymen vergemakkelijken ook de overdracht van bepaalde atoomgroepen van het ene molecuul naar het andere. Bijvoorbeeld waterstofoverdracht, de beweging van waterstofatomen in een cel of organel. Verschillende processen, waaronder de reproductie van ATP-moleculen, zijn ervan afhankelijk.

Met name het co-enzym NADH is belangrijk in dit proces. Wanneer oxidatieve fosforylering voor het eerst begint in een cel. Vier waterstofatomen worden door het co-enzym NADH van de ene mitochondriale component naar de volgende overgebracht.

3.      Redox-reacties

De belangrijkste functie van co-enzymen omvat ook het helpen bij het verlies of de winst van elektronen tijdens redoxprocessen. Wanneer een atoom of molecuul oxideert, gaan elektronen verloren. Reductie vindt plaats wanneer een molecuul of misschien een atoom elektronen krijgt.

Een andere effectieve illustratie van redox is oxidatieve fosforylering. Er wordt ook een demonstratie gegeven van hoe co-enzymen samenwerken. Als gevolg hiervan ontvangt co-enzym Q. NADH twee elektronen van het co-enzym. Het verandert dan in NAD+ en gaat in een geoxideerde vorm als gevolg van het verliezen van elektronen.

4.      Antioxidanten

Co-enzymen kunnen in grote aantallen elektronen opnemen. Ze dienen vaak als antioxidanten. Deze vrije radicalen, ook wel ongebonden elektronen genoemd. Cellen kunnen er schade door oplopen, waaronder DNA-schade en zelfs celdood. Vrije radicalen kunnen worden gebonden door antioxidanten.

Het voorkomt dat dergelijke celbeschadiging optreedt. CoQ10 is een voorbeeld van een co-enzym dat zelfs medisch wordt gebruikt. CoQ10 kan nuttig zijn om schade door vrije radicalen te minimaliseren terwijl het hartweefsel herstelt na een hartaandoening zoals een hartaanval of hartfalen.

Kunnen enzymen oplosbaar in water?

Geïmmobiliseerd enzymen kunnen functioneren als in water oplosbare katalysatoren naast heterogene preparaten die onoplosbaar zijn in water. Het laatste scenario vermijdt de noodzaak van diffusiebeperkingen tijdens katalyse. Bovendien katalyseren in water oplosbare enzymen reacties met macromoleculaire substraten die nauwelijks in water oplosbaar zijn.

Waarom is acetyl-co-enzym een ​​belangrijk molecuul bij cellulaire ademhaling?

Een essentiële metabolische component van cellulaire ademhaling is acetyl-CoA. Het wordt aangemaakt in de tweede fase van aerobe ademhaling na glycolyse en transporteert de koolstofatomen van de acetylgroep naar de TCA-cyclus waar ze worden geoxideerd om energie te produceren.

Conclusie

In het bovenstaande artikel hebben we bestudeerd over co-enzymen, of het nu moleculen zijn? Soorten co-enzymen, oorsprong, functies en structuren. Hun rol in het metabolisme en de ademhaling.

Lees ook: