Strukturell Biokjemi/Enzym / Kofaktorer

iv kofaktorer kan være metaller eller små organiske molekyler, og deres primære funksjon er å bistå i enzymaktivitet. De er i stand til å hjelpe til med å utføre visse, nødvendige reaksjoner som enzymet ikke kan utføre alene. De er delt inn i koenzymer og protesegrupper. Et holoenzym refererer til et katalytisk aktivt enzym som består av både apoenzym (enzym uten kofaktor (er)) og kofaktor. Det er to grupper av kofaktorer: metaller og små organiske molekyler kalt koenzymer. Koenzymer er små organiske molekyler som vanligvis oppnås fra vitaminer. Protesegrupper refererer til tett bundet koenzymer, mens cosubstrater refererer til løst bundet koenzymer som frigjøres på samme måte som substrater og produkter. Løst bundet koenzymer skiller seg fra substrater ved at de samme koenzymene kan brukes av forskjellige enzymer for å oppnå riktig enzymaktivitet.

Generell formel

Metallkofaktorerrediger

Metallioner er vanlige enzymkofaktorer. Noen enzymer, referert til som metalloenzymer, kan ikke fungere uten et bundet metallion i det aktive stedet. I daglig ernæring spiller denne typen kofaktor en rolle som essensielle sporstoffer som: jern (Fe3+), mangan (Mn2+), kobolt (Co2+), kobber (Cu2+), sink (Zn2+), selen (Se2+) og molybden (Mo5+). For Eksempel brukes Mg2+ i glykolyse. I det første trinnet med å konvertere glukose til glukose 6-fosfat, FØR ATP brukes TIL Å gi ADP og en fosfatgruppe, BINDES ATP Til Mg2+ som stabiliserer de to andre fosfatgruppene, slik at det er lettere å frigjøre bare en fosfatgruppe. I noen bakterier som genus Azotobacter og Pyrococcus furiosus, er metallkofaktorer også oppdaget å spille en viktig rolle. Et eksempel på kofaktorer i aksjon er sinkmediert funksjon av karbonsyreanhydrase eller magnesiummediert funksjon av restriksjonsendonuklease.

Koenzymedit

et koenzym er et lite, organisk, ikke-proteinmolekyl som bærer kjemiske grupper mellom enzymer. Det er kofaktoren for enzymet og danner ikke en permanent del i enzymets struktur. Noen ganger kalles de cosubstrater og betraktes som substrater som er løst bundet til enzymet. I metabolisme spiller koenzymer en rolle i gruppeoverføringsreaksjoner, SOM ATP Og koenzym A, og oksidasjonsreduksjonsreaksjoner, SOM NAD+ Og koenzym Q10. Koenzymer blir ofte konsumert og resirkulert. Kjemiske grupper tilsettes og løsnes kontinuerlig av et enzym. ATP syntase enzym phosphorylates og konverterer ADP TIL ATP, Mens Kinase defosforylates ATP tilbake TIL ADP på kontinuerlig priser også. Koenzymmolekyler er for det meste avledet av vitaminer. De er også ofte laget av nukleotider som adenosintrifosfat og koenzym A.

Gjennom videre forskning i koenzymaktivitet og dens bindende effekt på enzymet, kan mer avsløres om hvordan enzymet endres konformasjonelt og funksjonelt. ET eksempel er MAPEG-gruppen av integrerte membranenzymer. Disse enzymene er avgjørende i katalytisk transformasjon av lipofile substrater, som er involvert i arakidonsyre avledet budbringere produksjon og xenobiotisk avgiftning. Gjennom bruk av et bundet vaskemiddel for å etterligne ET MAPEG-enzymets kofaktor, glutation, avsløres et nytt aktivt sted spesifikt for lipofilt substrat; dermed kan videre studier avsløre hvordan disse substratene binder seg til denne andre formen av enzymet .

Important CoenzymesEdit

NADHEdit

nicotinamide adenine dinucleotide is a coenzyme derived from vitamin B3. In NAD+ the functional group of the molecule is only the nicotinamide part. NAD+ is capable of carrying and transferring electrons and functions as oxidizing agent in redox reactions. Det fungerer også som et substrat FOR DNA-ligaser i posttranslasjonell modifikasjon, hvor reaksjonen fjerner acetylgrupper fra proteiner. Videre, i glykolyse og sitronsyresyklusen, oksiderer NAD + glukose og frigjør energi, som deretter overføres TIL NAD + ved reduksjon TIL NADH. NADH losser senere den ekstra elektronen gjennom oksidativ fosforylering for å generere ATP, som er energikilden mennesker bruker hver dag. I tillegg til katabolske reaksjoner er NADH også involvert i anabole reaksjoner som glukoneogenese, og det hjelper også til produksjon av nevrotransmittere i hjernen.

FADHEdit

flavinadenindinukleotid er en protesegruppe som, som NADH, fungerer som et reduksjonsmiddel i cellulær respirasjon og donerer elektroner til elektrontransportkjeden.

QuinoneEdit

• 

  1,2-Benzoquinone

• 

  1,4-Benzoquinone

• 

  Antrakinon

  forbindelser som har fullt konjugerte aromatiske ringer til hvilke to oksygenatomer er avgrenset som karbonylgrupper (dvs.diketoner). Quinons struktur gir dem muligheten til å danne stoffer med farger. De eksisterer som pigmenter i bakterier, sopp og visse planter, og gir dem deres karakteristiske farger. I tillegg er de vant til å produsere forskjellige fargefarger til industrielle formål. I biologiske systemer tjener de som elektronacceptorer (oksidasjonsmidler) i elektrontransportkjeder som de i fotosyntese og aerob respirasjon. Mange naturlige eller syntetiske kininer viser biologiske eller farmakologiske aktiviteter, og noen hendelser viser antitumorale aktiviteter.

  CoAEdit

  

  koenzym a, syntetisert FRA pantotensyre ATP, fungerer som acylgruppebærere for å transportere funksjonelle grupper som acetyl (acetyl-CoA) eller tioestere i metabolske reaksjoner som fettsyreoksidasjon (syntese av fettsyrer) og sitronsyresyklus (cellulær respirasjon). Det overfører også fettsyrer fra cytoplasma til mitokondrier. I tillegg til transportørens rolle i metabolisme er CoA også et viktig molekyl i seg selv. For Eksempel Er CoA en viktig forløper TIL HMG-CoA, et viktig enzym i metabolsk syntese av kolesterol og ketoner. Videre bidrar det acetylgruppen til strukturen av acetylkolin, som er en viktig nevrotransmitter som er ansvarlig for å indusere muskelkontraksjon.

  Vanlige Koenzymer

  Vitamin AEdit

  Vitamin A er delt inn i To molekyler, Vitamin A1 (retinol) Og Vitamin A2 (dehydroretinol). Retinol er den mest aktive og vanlige formen. Vitamin A har en stor konjugert kjede som fungerer som det reaktive stedet for molekylet. I motsetning til de fleste kofaktorer gjennomgår Vitamin A en sekvens av kjemiske endringer (oksidasjoner, reduksjoner og isomeriseringer) før de går tilbake til sin opprinnelige form. Elektronene I vitamin A har mulighet til å reise fra π til π ∗ {\displaystyle \ pi {\text {to}} \pi ^ { * }} orbital gjør det til et godt kandidatmolekyl for å fange lysenergi. Følgelig Er Vitamin a ansvarlig for å overføre lysenergi til en kjemisk nerveimpuls i øyebollet. Vitamin A brukes også til å dyrke sunne nye celler som hud, bein og hår. Det opprettholder slimhinnen i urinveiene, tarmkanalen og luftveiene. I Tillegg Er Vitamin a nødvendig for reproduktive funksjoner som vekst og utvikling av sæd og eggstokkene.

  Vitamin CEdit

  Også kjent som askorbinsyre, Er Vitamin C ganske rikelig i de fleste planter og dyr unntatt primater, marsvin, flaggermus og noen fugler. Til tross for menneskets manglende evne til å syntetisere absorbinsyre, er det en viktig i mange biosyntetiske veier som syntetisering av kollagen. Mangel fører til en sykdom kalt Skjørbuk. Vitamin C bidrar til å regulere immunforsvaret og lindre smerter forårsaket av trette muskler. Det er også nødvendig ved fremstilling av kollagen og norepinefrin. Vitamin C er også en antioksidant som kan forbedre immunforsvaret ved å stimulere hvite blodlegemer i kroppen. Vitamin C bidrar også til fordel for hud, tenner og bein.

  Vitamin B1Edit

  Også kalt Tiamin eller Tiamindifosfat (TPP), Er Vitamin B1 En kofaktor for oksidativ dekarboksylering både i Krebs Syklus og ved konvertering av pyruvat til acetyl-CoA (et viktig molekyl som brukes i sitronsyresyklusen av metabolisme). Det er allment tilgjengelig i det menneskelige kostholdet og spesielt kraftig i hvetekim og gjær. Det er funksjonalitet resultater fra en tiazole ring som stabiliserer ladning og elektron overføring gjennom resonans.

  Vitamin B2Edit

  Vitamin B2 er kjent som riboflavin. Vitamin B2 er forløperen Til Flavin adenin dinucleotid (FAD) og flavin mononukleotid (FMN) som er koenzymer som brukes til å oksidere substrater. FAD inneholder riboflavin og adenin. FMN inneholder riboflavin det er derfor det kalles mononukleotid.

  Vitamin B3Edit

  Vitamin B3 Er Niacin eller nikotinsyre med formelen C5H4NCO2H. Vitamin B3 er en forløper TIL NADH, NAD+, NADP+ og NADPH som er koenzymer som finnes i alle levende celler. NAD + OG NADP+ er oksidasjonsmidler. NADH og NADPH er reduksjonsmidler.

  Vitamin B6Edit

  Vitamin B6 er forløper til koenzym pyridoksalfosfat (PLP) som er nødvendig ved visse transformasjoner av aminosyrer, inkludert transaminering, deaminering og dekarboksylering.

  Vitamin B12Edit

  Vitamin B12 Er navnet på en klasse av relaterte forbindelser som har denne vitaminaktiviteten. Disse forbindelsene inneholder det sjeldne elementet kobolt. Mennesker kan ikke syntetisere B12 og må få det fra diett.

  Vitamin HEdit

  Også Kalt Biotin, Vitamin H Er en karboksylbærer; det binder CO2 og bærer det til CO2 er donert i karboksylasereaksjoner. Det er vannløselig og viktig i metabolismen av fettsyrer og aminosyren Leucin. Mangel fører til dermatitt og hårtap, noe som gjør det til en populær ingrediens i kosmetikk.

  Vitamin KEdit

  Vitamin K er nødvendig for prosessen med koagulering av blod Og Ca2 + binding. K-Vitamin kan syntetiseres av bakterier i tarmene. K-Vitamin er nødvendig for å katalysere karboksyleringen av γ-karbonet i glutamatsidekjeden i proteiner.

  Ikke-enzymatiske kofaktorerrediger

  Kofaktor brukes også mye i det biologiske feltet for å referere til molekyler som enten aktiverer, hemmer eller kreves for at proteinet skal fungere. For eksempel kalles ligander som hormoner som binder til og aktiverer reseptorproteiner kofaktorer eller koaktivatorer, mens molekyler som hemmer reseptorproteiner kalles corepressorer.coactivator kan forbedre transkripsjon initiering ved å stabilisere dannelsen AV RNA polymerase holoenzyme muliggjør raskere clearance av promotoren.corepressoren kan undertrykke transkripsjonell initiering ved å rekruttere histondeacetylaser som katalyserer fjerning av acetylgrupper fra lysinrester. Dette øker den positive ladningen på histoner som styrker samspillet mellom histoner og DNA, noe som gjør sistnevnte mindre tilgjengelig for transkripsjon.