Die meisten Enzyme für die Umsetzung der katalytischen Aktivität benötigen Hilfselemente - Cofaktoren. Diese Substanzen sind ihrer Natur nach keine Proteine und sind nicht immer ein struktureller Teil des Enzymmoleküls. Der funktionelle Komplex aus einem Protein und einem Cofaktor wird als Holoenzym bezeichnet, und nur der Proteinteil wird als Apoenzym bezeichnet. Ein Cofaktor, der fester Bestandteil eines Enzyms ist und kovalent mit diesem verbunden ist, wird als prosthetische Gruppe bezeichnet.
Im weiteren Sinne ist ein Cofaktor eine zusätzliche Gruppe in jedem komplexen Protein, die es in einem funktionellen Zustand hält. In Enzymproteinen können Cofaktoren direkt an der Katalysereaktion beteiligt sein.
Eigenschaften und Arten von Cofaktoren
Cofaktoren sind niedermolekulare Substanzen, die chemisch in 2 große Gruppen eingeteilt werden:
- Ionen zweiwertiger Metalle (Zink, Magnesium,Kalium, Kupfer, Mangan, Eisen usw.);
- Coenzyme - organische Nichtproteinverbindungen.
Coenzyme wiederum werden in Vitamine mit ihren Derivaten und Verbindungen nichtvitaminischer Natur unterteilt. Letztere beinh alten:
- UDP-Glucose;
- Nukleotide;
- Metalloporphyrine;
- FAD, OVER+, NADP+;
- Glutathion;
- ubichinon;
- S-Adenosylmethionin.
Cofaktoren können sowohl starke kovalente als auch schwache Bindungen mit Enzymen eingehen. Einige Gruppen interagieren so stark mit dem Polypeptidteil, dass es schwierig ist, sie sogar chemisch zu trennen.
Schwierigkeiten bei der Definition der Begriffe "Cofaktor" und "Coenzym"
Im engeren Sinne sind Cofaktoren Metallionen und Coenzyme sind Gruppen organischer Natur. Betrachtet man diese Elemente unter dem Gesichtspunkt ihrer funktionellen Bedeutung, so nimmt der Cofaktor nicht an der Katalysereaktion teil, ist also kein Coenzym. In verallgemeinerter Interpretation ist ein Coenzym ein Sonderfall eines Cofaktors.
Eine solche Anzahl von Interpretationen ist darauf zurückzuführen, dass diese Begriffe in der modernen Biochemie mehrdeutige Konzepte sind, die keine universelle Definition haben.
Die biologische Rolle von Cofaktoren
Enzym-Cofaktoren können eine Vielzahl von Funktionen erfüllen, darunter:
- Beteiligung an der Bildung und Stabilisierung tertiärer und quartärer Konformationen;
- Stabilisierung des Substrats bzw. katalytischen Zentrums, GewährleistungKomplementarität zwischen ihnen;
- Beteiligung an der Katalyse als zusätzliches Substrat;
- Regulation der enzymatischen Aktivität;
- Beteiligung an Redoxreaktionen.
Unabhängig vom Wirkungsmechanismus und der chemischen Natur des Cofaktors kann das Enzym in seiner Abwesenheit keine katalytische Aktivität ausüben. Es gibt jedoch eine kleine Gruppe von Enzymen, deren Funktion nicht mit Cofaktoren zusammenhängt.
