Ist Coenzym-Molekül: 9 interessante Fakten (Bitte zuerst lesen!)

In diesem Artikel erfahren wir mehr als 9 wichtige Fakten zum Thema „Ist ein Coenzym-Molekül?“ sowie deren Herkunft, Eigenschaften, Funktionen, Bedeutung und Beispiele.

Eine organische Komponente, die an die Bindungsstellen bestimmter Enzyme bindet, wird als Coenzym bezeichnet und hilft, Reaktionen zu katalysieren. Genauer gesagt können Coenzyme funktionelle Gruppen zwischen Enzymen übertragen oder während dieser Prozesse als Zwischenträger von Elektronen dienen.

Beispielsweise erfordert die Umwandlung von Pyruvat in Ace die Beteiligung von zwei essentiellen Stoffwechselenzymen, wie oxidiertem NAD-Nicotinamid-Adenin-Dinukleotid und NADH-reduziertem Nicotinamid-Adenin-Dinukleotid. Zusätzliche Coenzyme umfassen Liponsäure, freigesetztes CoA, Thiaminpyrophosphat und Flavin-Adenin-Dinukleotid.

Lassen Sie uns einige besprechen Fakten und versuchen zu verstehen „Ist Coenzym Molekül"

• Wie Coenzyme sind Moleküle?
• Welche Art von Molekülen sind Coenzyme?
• Warum ist Coenzym ein organisches Molekül?
• Wo kommen Coenzyme vor?
• Ist ein Coenzym ein Eiweißmolekül?
• Wichtige Beispiele für Coenzyme?
• Können Enzyme in Wasser löslich?
• Warum ist Acetyl-Coenzym ein wichtiges Molekül in der Zellatmung?

Schlüsselpunkte: Coenzyme

• Unterstützende Chemikalien, sogenannte Coenzyme und Cosubstrate, ermöglichen es Enzymen, chemische Prozesse zu katalysieren.
• Damit ein Coenzym wirken kann, muss ein Enzym vorhanden sein. Es funktioniert nicht von alleine.
• Coenzyme sind winzige Nichtproteinmoleküle, während Enzyme Proteine ​​sind. Damit ein Enzym funktionieren kann, müssen Coenzyme ein Atom oder eine Gruppe von Atomen enthalten.
• S-Adenosylmethionin und das B Vitamine sind Beispiele für Coenzyme..

Wie Coenzyme sind Moleküle?

Coenzyme bestehen aus winzigen Molekülen. Obwohl sie selbst keine Prozesse katalysieren können, können sie Enzymen dabei helfen. Coenzyme sind organische, die Nicht-Protein-Proteine, die die Proteinmoleküle enthalten, um aktive Enzyme zu bilden, gemäß der technischen Definition (Holoenzym).

Ex:

• Coenzyme bieten reaktive Gruppen, die in den Seitenketten der Aminosäuren fehlen und Teil des aktiven Zentrums des Enzyms sind.
• Metaboliten-Coenzyme können aus gewöhnlichen Metaboliten hergestellt werden und sind Coenzyme. Von Vitaminen abgeleitete Coenzyme sind solche, die nicht hergestellt werden können und von Vitaminen abgeleitet sind.
• Coenzyme können auch danach weiter kategorisiert werden, ob sie dauerhaft mit einem Enzym verbunden sind oder nicht. Beim Übertragen von Elektronen usw. durch ein Enzym zum anderen schalten mehrere Enzyme ein und aus.
• Cosubstrate nennt man das. Cosubstrate sind in Tatsache Substrate in den Reaktionen, da sie sich während des Prozesses verändern und sich vom aktiven Zentrum trennen.
• Eine nachfolgende unabhängige Reaktion, die durch ein anderes Enzym vermittelt wird, muss die ursprüngliche Cosubstratstruktur wiederherstellen. Dadurch werden Cosubstrate kontinuierlich in der Zelle recycelt, während die eigentlichen Substrate oft noch weitere Veränderungen erfahren.
• Prosthetische Gruppen beziehen sich auf Coenzyme, die entweder kovalent oder nicht-kovalent (über mehrere schwache Wechselwirkungen) an ein Enzym gebunden bleiben. Jeder katalytische Zyklus erfordert, dass prothetische Coenzyme in ihren Ausgangszustand zurückkehren.

Welche Art von Molekülen sind Coenzyme?

Derzeit ist ein Coenzym ein Molekül mit niedrigem Molekulargewicht, das als a dient Substrat für eine Vielzahl von Enzymen und überträgt ein Elektron, ein Wasserstoffatom oder eine chemische Gruppe zwischen diesen vielen Enzymen.

Wichtige Coenzyme

• Coenzyme sind entscheidende Bestandteile der zahlreichen Stoffwechselprozesse, die das Leben auf zellulärer Ebene am Leben erhalten.
• Coenzyme, bei denen es sich häufig um Vitamine oder Vitaminderivate handelt, sind folglich für die Steuerung der meisten Enzymaktivitäten unerlässlich. Neben einigen der oben genannten Coenzyme, die bei der Synthese des zellulären Energiemoleküls Adenosintriphosphat benötigt werden, gelten eine Reihe weiterer Coenzyme als überlebensnotwendig für alle lebenden Zellen (ATP).
• Zusammen mit anderen Energie-Coenzymen wie Adenosindiphosphat (ADP) und Adenosinmonophosphat enthalten sie auch zwei zusätzliche Redox-Coenzyme (NADP+) – oxidiertes Nicotinamid-Adenin-Dinukleotid-Phosphat und sein reduziertes Gegenstück NADPH.
• Einige Coenzyme, wie oxidiertes Glutathion (GSSG) und reduziertes Glutathion, dienen auch als Antioxidantien zur Neutralisierung reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) (GSH).

Warum ist Coenzym ein organisches Molekül?

Chemische Nichtproteinmoleküle genannt Coenzyme binden lose an ein Enzym. Viele Stoffe, wenn auch nicht alle, sind Vitamine oder enthalten Vitamine. Adenosinmonophosphat ist in vielen Coenzymen (AMP) enthalten. Einer von zwei Begriffen für Coenzyme ist Cosubstrate oder prosthetische Gruppen.

Ex:

• Das Enzym enthält eine inaktive Proteinkomponente namens Apoenzym. Durch Einfügen eines organischen oder anorganischen Cofaktors kann dieser aktiviert werden.
• A Holoenzym ist ein voll funktionsfähiges konjugiertes Enzym das biologisch aktiv ist (einfaches Enzym + Cofaktor). Der Cofaktor ist ein Element, das kein Protein ist.
• Es besteht aus organischen Verbindungen oder Metallionen. Cofaktoren, auch bekannt als Coenzyme, können entweder einfache Metallionen oder komplexe chemische Moleküle sein. Viele Coenzyme enthalten Vitamine in ihrer Struktur oder sind selbst Vitamine.
• Coenzyme bestehen also aus organischen Molekülen.

Wo kommen Coenzyme vor?

Coenzyme werden hauptsächlich aus Vitaminen und anderen geringen Mengen anderer organischer Vitalstoffe hergestellt. (Beachten Sie, dass einige Wissenschaftler anorganische Substanzen nur als „Cofaktoren“ bezeichnen, aber beide Arten sind hier eingeschlossen).

Coenzyme und Zitronensäurezyklus

• Der Körper benötigt Glukose für die Produktion von ATP, das verwendet wird, um Energie zu speichern und zu allen Zellen zu transportieren. Glykolyse, ein anaerober Prozess, und der Zitronensäurezyklus, ein aerober Prozess, können beide zur Verdauung von Glukose verwendet werden.
• Obwohl die Produktion von ATP durch Glykolyse keine Zugabe von Sauerstoff erfordert, ist dieser Mechanismus nicht in der Lage, das in Glukose vorhandene ATP vollständig zu nutzen.
• Im Gegensatz dazu kann der Zitronensäurezyklus, der eine Sauerstoffzufuhr erfordert, mehr ATP-Moleküle erzeugen als die Glykolyse und somit mehr Energie liefern, um die zahlreichen lebensnotwendigen Stoffwechselprozesse zu unterstützen.
• In Wirklichkeit arbeiten der Zitronensäurezyklus und die oxidative Phosphorylierung zusammen, um mehr als 95 % der Energie zu produzieren, die aerobe Zellen beim Menschen benötigen.
• Alle zellulären Stoffwechselvorgänge drehen sich um den Zitronensäurezyklus, auch als Zitronensäurezyklus (CAC)/Krebszyklus oder Tricarbonsäurezyklus (TCA) bezeichnet. Acetyl-CoA kondensiert zu Citrat, um die TCA-Reaktion zu starten.
• Der nächste Schritt ist die Dehydratisierung von Citrat, um cis-Aconitat zu erzeugen, das dann rehydriert wird, um Isocitrat zu erzeugen.
• Isocitrat wird in einem zweistufigen Prozess, der durch das Enzym Isocitratdehydrogenase katalysiert wird, in Alpha-Ketoglutarat umgewandelt. Als Ergebnis dieser irreversiblen Prozesse entstehen Kohlendioxid und NADH (CO2).
• Nachdem Alpha-Ketoglutarat erzeugt wurde, durchläuft es eine Oxidations-Reduktions-Reaktion, um Succinyl-CoA zu erzeugen, ein Molekül mit vier Kohlenstoffen, während es gleichzeitig NAD+ zu NADH reduziert.
• Um Succinat zu erzeugen, durchläuft Succinyl-CoA als nächstes einen energiesparenden Schritt, bei dem Guanosindiphosphat (GDP) zu Guanosintriphosphat (GTP) phosphoryliert wird. GTP überträgt seine terminale Phosphatgruppe schnell auf ADP, um ein neues ATP-Molekül zu erzeugen, nachdem es produziert wurde.
• Unter Verwendung des Enzyms Succinat-Dehydrogenase wird Fumarat erzeugt, indem zwei Wasserstoffmoleküle aus Succinat entfernt werden, nachdem es erzeugt wurde. Es entsteht Fumarat, das es FAD ermöglicht, die beiden Wasserstoffmoleküle aufzunehmen, um FADH zu bilden₂.

• FADH₂ kann dann zur Elektronentransportverschiebung übergehen, wo es die Synthese von 2 neuen ATP-Molekülen verursacht. Was den Zitronensäurezyklus betrifft, wird Fumarat hydratisiert, um L-Malat zu erzeugen, das anschließend dehydriert wird, um Oxalacetat zu erzeugen.
• NAD+ wird über denselben Oxidations-Reduktions-Zyklus in NADH umgewandelt, der Oxalacetat erzeugt. Drei NADH-Moleküle, ein FADH₂ Molekül, ein ATP-Molekül und zwei CO2-Moleküle werden alle von einem einzigen Zitronensäurezyklus produziert.
• Die Erzeugung dieser hochenergetischen Produkte wird verdoppelt, da ein einzelnes Glukosemolekül in zwei Pyruvatmoleküle gespalten wird, von denen jedes seinen eigenen Stoffwechsel über die TCA durchläuft.
• Darüber hinaus sind die von TCA produzierten energiedichten Moleküle für die nachfolgende Erzeugung von ATP über die essentiell Elektronentransportkette.

Ist ein Coenzym ein Eiweißmolekül?

Coenzyme sind winzige Nichtproteinmoleküle, während Enzyme Proteine ​​sind. Damit ein Enzym funktionieren kann, müssen Coenzyme ein Atom oder eine Gruppe von Atomen enthalten. Zu den Coenzymen gehören Dinge wie S-Adenosylmethionin und die B-Vitamine.

Kategorien von Enzymen

Moleküle, die als Cofaktoren bekannt sind, binden während chemischer Prozesse an ein Enzym. Alle Substanzen, die Enzyme unterstützen, werden zusammenfassend als Cofaktoren bezeichnet. Andererseits können Cofaktoren aufgrund ihrer chemischen Zusammensetzung und Funktion in drei Gruppen eingeteilt werden:

Coenzyme

Dies sind wiederverwendbare kohlenstoffhaltige Nicht-Eiweiß-Verbindungen (organisch). Sie helfen bei der Katalyse von Prozessen, indem sie sich lose an das aktive Zentrum eines Enzyms anlagern. Die Mehrheit sind Vitamine, Vitaminderivate oder Verbindungen auf Nukleotidbasis.

Cofaktoren

Echte Cofaktoren sind im Gegensatz zu Coenzymen wiederverwendbare Nicht-Protein-Verbindungen ohne Kohlenstoff (anorganisch). Cofaktoren sind oft Metallionen wie Kupfer, Eisen, Zink, Kobalt und andere, die lose an das aktive Zentrum eines Enzyms gebunden sind. Da die meisten Organismen auf natürliche Weise keine Metallionen produzieren können, müssen diese ebenfalls der Nahrung zugeführt werden.

Prothetische Gruppen

Dies können anorganische Metallionen, organische Vitamine, Kohlenhydrate oder Lipide sein. Um einem Enzym bei der Katalyse von Prozessen zu helfen, binden diese Gruppen im Gegensatz zu Coenzymen oder Cofaktoren fest oder kovalent an das Enzym. Diese Gruppen werden häufig während der Photosynthese und der Zellatmung verwendet.

Wichtige Beispiele für Coenzyme

Zu den Coenzymen gehören Flavin-Adenin-Dinukleotid (FAD), Nicotinamid-Adenin-Dinukleotid (NAD) und Nicotinamid-Adenin-Dinukleotid-Phosphat (NADP) (FAD). Diese drei Coenzyme sind am Wasserstofftransport oder der Oxidation beteiligt. Ein anderes ist Coenzym A (CoA), das an der Übertragung von Acylgruppen beteiligt ist.

Mehrere Coenzym-Beispiele

Die meisten Organismen sind nicht in der Lage, spontan ausreichende Mengen an Coenzymen für ihren Bedarf zu bilden. Stattdessen gibt es zwei Möglichkeiten, sie in einen Organismus einzuführen:

Vitamine

• Nicht alle Coenzyme sind Vitamine oder werden aus Vitaminen hergestellt, aber viele von ihnen sind es. Ein Organismus verfügt nicht über die notwendigen Coenzyme, um Prozesse zu katalysieren, wenn der Vitaminverbrauch zu niedrig ist.
• Die Synthese von Coenzymen wird durch wasserlösliche Vitamine unterstützt, zu denen Vitamin C und alle Vitamine des B-Komplexes gehören. Zwei der bekanntesten und beliebtesten von Vitaminen abgeleiteten Coenzyme sind Nicotinamid-Adenin-Dinukleotid (NAD) und Coenzym A.

• Wenn NAD in seine beiden alternativen Formen umgewandelt wird, dient es als eines der wichtigsten Coenzyme in einer Zelle. NAD wird aus Vitamin B3 gebildet. NAD+, ein energiearmes Coenzym, entsteht, wenn NAD ein Elektron verliert. NADH ist ein hochenergetisches Coenzym, das entsteht, wenn NAD ein Elektron gewinnt.

• NAD+ fungiert hauptsächlich als Elektronenträger für Redoxprozesse, insbesondere solche im Zusammenhang mit dem Zitronensäurezyklus (TAC). TAC produziert ATP und andere Coenzyme. Mitochondrien funktionieren weniger und liefern weniger Energie für die Zelle Operationen, wenn einem Organismus NAD+ fehlt.
• NADH entsteht, wenn NAD+ eine Redoxreaktion durchläuft und Elektronen aufnimmt. NADH, oft als Coenzym 1 bekannt, dient einer Vielzahl von Zwecken. Weil es für so viele verschiedene Prozesse essentiell ist, gilt es sogar als das wichtigste Coenzym im menschlichen Körper.
• Dieses Coenzym transportiert hauptsächlich Elektronen für Reaktionen und wandelt Nahrung in Energie um. Beispielsweise kann die Elektronentransportkette erst starten, wenn Elektronen von NADH geliefert werden.
• Zellen erfahren Energiemangel aufgrund eines Mangels an NADH, was zu weit verbreiteter Müdigkeit führt. Darüber hinaus gilt dieses Coenzym als das stärkste biologische Antioxidans zum Schutz der Zellen vor potenziell gefährlichen Chemikalien.
• Acetyl-CoA, oft auch als Coenzym A bekannt, wird auf natürliche Weise aus Vitamin B5 hergestellt. Dieses Coenzym dient einer Vielzahl von Zwecken. Es ist zunächst dafür verantwortlich, die Fettsäuresynthese in den Zellen zu starten.
• Fettsäuren bilden die Phospholipiddoppelschicht, einen lebensnotwendigen Bestandteil der Zellmembran. Auch der Zitronensäurezyklus, der zur Bildung von ATP führt, wird durch Coenzym A gestartet.

Nicht-Vitamine

Coenzyme, die keine Vitamine sind, unterstützen häufig die chemische Übertragung von Enzymen. Sie gewährleisten, dass ein Organismus physiologische Prozesse wie Blutgerinnung und Stoffwechsel durchführt. Adenosin, Uracil, Guanin und Inosin sind einige Beispiele für die Nukleotide, die zur Herstellung dieser Coenzyme verwendet werden können.

Ex:

• Ein Beispiel für ein notwendiges Nicht-Vitamin-Coenzym ist Adenosintriphosphat (ATP). Es ist tatsächlich das Coenzym, das im menschlichen Körper am weitesten verbreitet ist. Es bewegt Materialien und liefert die Energie, die für lebenswichtige chemische Prozesse und Muskelaktivitäten benötigt wird.
• Um dies zu erreichen, transportiert ATP ein Phosphat und Energie zu verschiedenen Teilen einer Zelle. Die Energie wird zusammen mit dem Phosphat freigesetzt. Dieser Prozess wird durch die Elektronentransportkette ausgelöst.
• Ohne das Coenzym ATP wären normale Lebensprozesse nicht möglich, da auf zellulärer Ebene nicht viel Energie zur Verfügung stünde.

Funktion von Coenzymen

Die als Enzyme bekannten essentiellen Proteine ​​sind für zahlreiche biologische Reaktionen in Organismen verantwortlich. Sie können jedoch nicht einmal alleine operieren. Sie sind wesentliche Bestandteile aller biologischen Systeme.

Einige wichtige Rollen davon sind wie folgt:

1.      Energie Produktion

Coenzyme spielen unter anderem eine entscheidende Rolle bei der Energiegewinnung. Ein wichtiger Bestandteil des Energietransports innerhalb der Zelle ist das Coenzym ATP. Es gibt drei Phosphatgruppen in der Struktur von ATP. wenn das letzte durch ein Verfahren namens Hydrolyse vollständig entfernt wird.

Energie wird freigesetzt. Jedes Mal, wenn ATP regeneriert wird, werden zusätzliche Phosphatgruppen hinzugefügt. Das wird dann wieder abgelöst, wodurch die Zellenergie wieder aufgefüllt wird.

2.      Gruppen übertragen

Coenzyme erleichtern auch die Übertragung bestimmter Atomgruppen von einem Molekül auf ein anderes. Zum Beispiel Wasserstofftransfer, also die Bewegung von Wasserstoffatomen innerhalb einer Zelle oder Organelle. Mehrere Prozesse, einschließlich der Reproduktion von ATP-Molekülen, hängen davon ab.

Dabei ist insbesondere das Coenzym NADH von Bedeutung. Wenn die oxidative Phosphorylierung zum ersten Mal in einer Zelle beginnt. Vier Wasserstoffatome werden durch das Coenzym NADH von einer Mitochondrienkomponente auf die nächste übertragen.

3.      Redoxreaktionen

Die Hauptfunktion von Coenzymen umfasst auch die Unterstützung bei der Abgabe oder Aufnahme von Elektronen während Redoxprozessen. Wenn ein Atom oder Molekül oxidiert, gehen Elektronen verloren. Reduktion findet statt, wenn ein Molekül oder vielleicht ein Atom Elektronen gewinnt.

Ein weiteres effektives Beispiel für Redox ist die oxidative Phosphorylierung. Außerdem wird demonstriert, wie Coenzyme zusammenarbeiten. Als Ergebnis erhält das Coenzym Q. NADH zwei Elektronen vom Coenzym. Es wandelt sich dann in NAD+ um und geht durch den Verlust von Elektronen in eine oxidierte Form über.

4.      Antioxidantien

Coenzyme können Elektronen in großer Zahl aufnehmen. Sie dienen häufig als Antioxidantien. Diese freien Radikale werden auch als ungebundene Elektronen bezeichnet. Zellen können dadurch Schaden erleiden, einschließlich DNA-Schäden und sogar Zelltod. Freie Radikale können durch Antioxidantien gebunden werden.

Es verhindert, dass solche Zellschäden auftreten. CoQ10 ist ein Beispiel für ein Coenzym, das sogar medizinisch verwendet wird. CoQ10 kann hilfreich sein, um Schäden durch freie Radikale zu minimieren, während sich das Herzgewebe nach einem Herzereignis wie einem Herzinfarkt oder einer Herzinsuffizienz erholt.

Können wasserlösliche Enzyme

Immobilisiert Enzyme können als wasserlösliche Katalysatoren fungieren zusätzlich zu heterogenen Zubereitungen, die in Wasser unlöslich sind. Das letztere Szenario vermeidet die Notwendigkeit von Diffusionsbeschränkungen während der Katalyse. Außerdem katalysieren wasserlösliche Enzyme Reaktionen mit schwer wasserlöslichen makromolekularen Substraten.

Warum ist Acetyl-Coenzym ein wichtiges Molekül bei der Zellatmung?

Ein wesentlicher metabolischer Bestandteil der Zellatmung ist Acetyl-CoA. Es entsteht in der zweiten Stufe der aeroben Atmung nach der Glykolyse und transportiert die Kohlenstoffatome der Acetylgruppe zum TCA-Zyklus, wo sie zur Energiegewinnung oxidiert werden.

Zusammenfassung

In dem obigen Artikel haben wir über Coenzyme studiert, ob sie Moleküle sind? Arten von Coenzymen, Herkunft, Funktionen und Strukturen. Ihre Rolle im Stoffwechsel und in der Atmung.

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