Coenzima
I coenzima (maschio o femmina) sono molecole organiche speciali, che possono includere ioni metallici, aventi specificità per fungere da cofattori in alcuni enzimi che partecipano obbligatoriamente alla reazione catalitica. Si possono distinguere due tipi di coenzimi: quelli che sono strutturalmente legati da un legame covalente all'enzima all'interno di un complesso stabile e che sono chiamati gruppi protesici , e quelli che si legano transitoriamente all'enzima e partecipano al ciclo catalitico .
Nel caso dei primi che formano complessi stabili, il coenzima è parte integrante dell'enzima, la parte prettamente proteica è detta apoenzima ; mentre la proteina associata al suo coenzima è chiamata oloenzima . La specificità della reazione è fornita dall'oloenzima.
I coenzimi sono direttamente coinvolti nella catalisi , ad esempio:
- come substrati particolari (cosubstrati) come i coenzimi redox (NAD, FAD, gruppi eme, ecc.), ATP, ecc.
- come attivatori di substrati (coenzima A, biotina, ecc.)
- come parte del sito catalitico attivo (pirofosfato di tiamina, piridossal-fosfato, ecc.)
Questa classificazione è discutibile ma si basa sulle funzioni (che possono essere raggruppate diversamente) e non sulla distinzione tra gruppo protesico / coenzima libero. Il NAD è libero, il FAD è legato ma i due coenzimi hanno lo stesso ruolo di trasferire elettroni e ioni H + .
Un'altra possibilità di classificazione:
- coenzimi redox (che quindi esistono in due forme, ridotti e ossidati)
- coenzimi di trasferimento di gruppo
- coenzimi attivatori di substrati (classificabili anche nei precedenti ...)
Caratteristiche
Definizione
Una possibile definizione di coenzima:
- molecola non proteica a basso peso molecolare,
- strettamente essenziale per l'attività enzimatica considerata ma non responsabile per la stereospecificità e l'orientamento della reazione,
- di bassa concentrazione cellulare e quindi sempre rigenerato alla fine della reazione dalla reazione stessa o da un'altra reazione cellulare,
- possibilmente includendo uno ione metallico che partecipa alla reazione (ferro II o III, cobalto ...) o altri elementi (zolfo ...). In alcuni casi, gli ioni metallici partecipano per chelazione (ad es. Ioni Mg 2+ nell'ATP).
Origine e biosintesi
I coenzimi sono essenziali per l'attività dell'enzima. Questi composti organici possono essere:
- sintetizzati dalla cellula utilizzatrice, attraverso uno specifico percorso biosintetico , il più delle volte complesso, per esseri viventi autotrofi ,
- oppure ottenuto, per gli esseri viventi incapaci di sintetizzarli, da precursori nel mezzo per certi cofattori in organismi auxotrofi . Per gli animali superiori, questi cofattori oi loro precursori sono vitamine. Ad esempio, nell'uomo, il piridossal fosfato, che è il coenzima di molte decarbossilasi e aminotransferasi (transaminasi), è derivato dalla piridossina (vitamina B 6 ). D'altra parte, il nostro organismo è in grado di sintetizzare le porfirine , costituenti dell'eme presenti nell'emoglobina e nei citocromi .
Gli organismi autotrofi (piante, molti procarioti) sintetizzano tutti i coenzimi necessari al loro metabolismo .
Partecipazione alla catalisi
Esistono poche decine di coenzimi noti, per diverse migliaia di enzimi: la specificità della reazione dipende unicamente dall'apoenzima e non dal coenzima. I coenzimi substrato vengono rigenerati e ritornano al loro stato iniziale, sia durante il ciclo catalitico dell'enzima stesso, sia durante una seconda reazione enzimatica.
Nella loro struttura chimica, i coenzimi sono spesso ricchi di elettroni π (da uno o più anelli ciclici) che contribuiscono alla loro funzione nel ciclo catalitico dell'enzima. Reagiscono stechiometricamente (da talpa a talpa) nella reazione enzimatica.
Tipi di coenzimi
I coenzimi hanno vari ruoli. È possibile distinguere i coenzimi dalla loro relazione strutturale con l'apooenzima, ma questo approccio si scontra con i ruoli di questi coenzimi.
Primo approccio
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come substrati particolari (cosubstrati) come coenzimi redox (NAD, FAD, gruppi eme, ecc.), ATP, ecc. L'enzima utilizza il coenzima che verrà rigenerato in un'altra reazione inversa (il NAD trasformato in NADH viene rigenerato dalla catena respiratoria per esempio), l'ATP è prodotto da una reazione molto esergonica o da ATP sintasi legata alla catena respiratoria ...)
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come attivatori di substrati (coenzima A, biotina, ecc.) che consentono il trasferimento a un substrato di altre molecole come CO 2 (biotina) o che consentono al substrato attivato di reazioni altrimenti difficili (Coenzima A in acetil-CoA, ecc.)
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come parte del sito catalitico attivo (pirofosfato di tiamina, piridossal-fosfato, ecc.): il coenzima svolge la reazione, l'oloenzima garantisce la specificità.
Secondo approccio
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coenzimi redox (che quindi esistono in due forme, ridotti e ossidati): questi coenzimi trasferiscono elettroni (ed eventualmente protoni) da un substrato per posizionarli su un altro substrato (es. produzione di NADH nella glicolisi quindi consumo di NADH nella fermentazione lattica o nel catena respiratoria). Sono quindi molto spesso co-substrati.
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coenzimi di trasferimento di gruppo come fosfato (ATP), CO 2 (biotina), un gruppo 2-oxo (pirofosfato di tiamina), ecc.
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coenzimi attivatori di substrati (classificabili anche nei precedenti ...)
Ma classificare a volte è molto difficile: i trasferimenti di gruppi sono talvolta legati a reazioni redox intermedie ... (vedi cobalamina in metil-malonil mutasi per esempio in wikipedia in inglese)
Classificazione dei coenzimi
Coenzimi redox :
Coenzimi di trasferimento di gruppo :
Attivazione dei coenzimi
Questa categoria riunisce alcuni dei coenzimi precedentemente menzionati, come il coenzima A
Vedi anche
Note e riferimenti
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" COENZYME: Definition of COENZYME " , on National Center for Textual and Lexical Resources (accesso 24 febbraio 2015 )
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Jean-Noël JOFFIN, " Definisci e stanchi coenzimi ", Operon n ° 44 ,2007(https / upbm.org)