È la molecola del coenzima: 9 fatti interessanti (leggere questo prima!)

In questo articolo, veniamo a conoscenza di oltre 9 fatti importanti riguardanti "È la molecola del coenzima?", insieme alla loro origine, caratteristiche, funzioni, importanza ed esempi.

Un componente organico che si lega ai siti di legame di enzimi specifici è noto come coenzima e aiuta a catalizzare le reazioni. Più precisamente, i coenzimi possono trasferire gruppi funzionali attraverso gli enzimi o fungere da vettori intermedi di elettroni durante questi processi.

Ad esempio, la conversione del piruvato in asso richiede il coinvolgimento di due enzimi metabolici essenziali, come NAD-nicotinamide adenina dinucleotide ossidato e NADH-nicotinamide adenina dinucleotide ridotto. Ulteriori coenzimi includono acido lipoico, CoA liberato, tiamina pirofosfato e flavina adenina dinucleotide.

Discutiamone alcuni fatti e cerca di capire "È Coenzima Molecola"

• Come sono i coenzimi molecole?
• Che tipo di molecola sono i coenzimi?
• Perché il coenzima è una molecola organica?
• Dove si trovano i coenzimi?
• Un coenzima è una molecola proteica?
• Esempi importanti di coenzimi?
• Gli enzimi possono essere solubili in acqua?
• Perché l'acetil coenzima è una molecola importante nella respirazione cellulare?

Punti chiave: coenzimi

• Le sostanze chimiche di supporto chiamate coenzimi e cosubstrati consentono agli enzimi di catalizzare i processi chimici.
• Affinché un coenzima funzioni, deve essere presente un enzima. Non funziona da solo.
• I coenzimi sono minuscole molecole non proteiche, mentre gli enzimi sono proteine. Affinché un enzima funzioni, i coenzimi devono contenere un atomo o un gruppo di atomi.
• S-adenosil metionina e B le vitamine sono esempi di coenzimi..

Come sono i coenzimi molecole?

I coenzimi sono costituiti da minuscole molecole. Sebbene non possano catalizzare i processi stessi, possono aiutare gli enzimi a farlo. I coenzimi sono organici, le proteine ​​non proteiche che contengono le molecole proteiche per creare enzimi attivi, secondo la definizione tecnica (oloenzima).

Es:

• I coenzimi offrono gruppi reattivi che mancano dalle catene laterali degli amminoacidi e fanno parte del sito attivo dell'enzima.
• I coenzimi dei metaboliti possono essere creati da metaboliti comuni e sono coenzimi. I coenzimi derivati ​​dalle vitamine sono quelli che non possono essere prodotti e sono derivati ​​dalle vitamine.
• I coenzimi possono anche essere ulteriormente classificati in base al fatto che siano o meno permanentemente legati a un enzima. Durante il trasferimento di elettroni, e così via, attraverso un enzima all'altro, diversi enzimi si accendono e si spengono.
• Cosubstrates è il nome dato a questo. I cosubstrati sono in substrati di fatto nelle reazioni poiché subiscono cambiamenti durante il processo e si separano dal sito attivo.
• Una successiva reazione indipendente mediata da un diverso enzima deve ricreare la struttura originale del cosubstrato. Di conseguenza, i cosubstrati vengono continuamente riciclati nella cella mentre i substrati effettivi spesso subiscono ulteriori modifiche.
• I gruppi protesici si riferiscono a coenzimi che rimangono legati a un enzima in modo covalente o non covalente (tramite interazioni multiple deboli). Ogni ciclo catalitico richiede che i coenzimi protesici tornino al loro stato iniziale.

Che tipo di molecola sono i coenzimi?

Attualmente, un coenzima è una molecola a basso peso molecolare che funge da a substrato per una grande varietà di enzimi e trasferisce un elettrone, un atomo di idrogeno o un gruppo chimico tra questi molti enzimi.

Coenzimi importanti

• I coenzimi sono parti cruciali dei numerosi processi metabolici che mantengono viva la vita a livello cellulare.
• I coenzimi, che sono spesso vitamine o derivati ​​vitaminici, sono di conseguenza essenziali per controllare la maggior parte dell'attività enzimatica. Oltre ad alcuni dei coenzimi sopra indicati che sono richiesti nella sintesi della molecola di energia cellulare adenosina trifosfato, si ritiene che un certo numero di altri coenzimi sia necessario per la sopravvivenza di tutte le cellule viventi (ATP).
• Insieme ad altri coenzimi energetici come l'adenosina difosfato (ADP) e l'adenosina monofosfato, contengono anche due coenzimi redox aggiuntivi, (NADP+) - nicotinamide adenina dinucleotide fosfato ossidato e la sua controparte ridotta, NADPH..
• Alcuni coenzimi, come il glutatione ossidato (GSSG) e il glutatione ridotto, servono anche come antiossidanti per neutralizzare le specie reattive dell'ossigeno (ROS) (GSH).

Perché il coenzima è una molecola organica?

Molecole chimiche non proteiche chiamate i coenzimi si legano liberamente a un enzima. Molte sostanze, anche se non tutte, sono vitamine o contengono vitamine. L'adenosina monofosfato è presente in molti coenzimi (AMP). Uno dei due termini per coenzimi è cosubstrati o gruppi protesici.

Es:

• I L'enzima contiene un componente proteico inattivo chiamato apoenzima. L'inserimento di un cofattore organico o inorganico può attivarlo.
• A l'oloenzima è un enzima coniugato completamente funzionale che è biologicamente attivo (enzima semplice + cofattore). Il cofattore è un elemento che non è una proteina.
• È costituito da composti organici o ioni metallici. I cofattori, noti anche come coenzimi, possono essere semplici ioni metallici o molecole chimiche complesse. Molti coenzimi contengono vitamine nella loro struttura o sono vitamine stesse.
• I coenzimi sono quindi costituiti da molecole organiche.

Dove si trovano i coenzimi?

I coenzimi sono per lo più costituiti da vitamine e altre quantità minori di altri elementi vitali organici. (Si noti che alcuni scienziati si riferiscono alle sostanze inorganiche solo come "cofattori", ma entrambi i tipi sono inclusi qui).

Coenzimi e ciclo dell'acido citrico

• Il corpo ha bisogno di glucosio per la produzione di ATP, che viene utilizzato per immagazzinare e trasportare energia a tutte le cellule. La glicolisi, un processo anaerobico, e il ciclo dell'acido citrico, un processo aerobico, possono essere entrambi utilizzati per digerire il glucosio.
• Sebbene la produzione di ATP attraverso la glicolisi non richieda l'aggiunta di ossigeno, questo meccanismo non è in grado di utilizzare completamente l'ATP presente nel glucosio.
• Al contrario, il ciclo dell'acido citrico, che richiede l'apporto di ossigeno, può generare più molecole di ATP rispetto alla glicolisi e, di conseguenza, può fornire più energia per supportare i numerosi processi metabolici necessari per sostenere la vita.
• In realtà, il ciclo dell'acido citrico e la fosforilazione ossidativa lavorano insieme per produrre più del 95% dell'energia necessaria alle cellule aerobiche nell'uomo.
• Tutti i processi metabolici cellulari ruotano sul ciclo dell'acido citrico, noto anche come ciclo dell'acido citrico (CAC)/ciclo di Krebs noto anche come ciclo dell'acido tricarbossilico (TCA). L'acetil-CoA si condensa in citrato per avviare la reazione TCA.
• Il passo successivo è la disidratazione del citrato per creare cis-Aconitato, che verrà poi reidratato per creare isocitrato.
• L'isocitrato viene trasformato in alfa-chetoglutarato in un processo in due fasi catalizzato dall'enzima isocitrato deidrogenasi. Come risultato di questi processi irreversibili, si producono anidride carbonica e NADH (CO2).
• Dopo che l'alfa-chetoglutarato è stato creato, procede attraverso una reazione di ossidoriduzione per creare succinil-CoA, una molecola con quattro atomi di carbonio, riducendo anche il NAD+ in NADH.
• Per creare succinato, il succinil-CoA passa poi attraverso una fase di risparmio energetico in cui il guanosina difosfato (GDP) viene fosforilato a guanosina trifosfato (GTP). GTP trasferisce rapidamente il suo gruppo fosfato terminale all'ADP per creare una nuova molecola di ATP dopo che è stata prodotta.
• Usando l'enzima succinato deidrogenasi, il fumarato viene creato rimuovendo due molecole di idrogeno dal succinato dopo che è stato generato. Viene creato fumarato, che consente al FAD di assorbire le due molecole di idrogeno per formare FADH₂.

• FADH₂ può quindi passare allo spostamento del trasporto di elettroni, dove provoca la sintesi di 2 nuove molecole di ATP. Per quanto riguarda il ciclo dell'acido citrico ancora una volta, il fumarato viene idratato per creare L-malato, che viene successivamente deidrogenato per creare ossalacetato.
• Il NAD+ viene convertito in NADH attraverso lo stesso ciclo di ossidoriduzione che crea l'ossalacetato. Tre molecole di NADH, un FADH₂ molecola, una molecola di ATP e due molecole di CO2 sono tutte prodotte da un unico ciclo di acido citrico.
• La generazione di questi prodotti ad alta energia è raddoppiata poiché una singola molecola di glucosio si dividerà in due molecole di piruvato, ciascuna delle quali passerà attraverso il proprio metabolismo tramite il TCA.
• Inoltre, le molecole ad alta densità di energia prodotte dal TCA sono essenziali per la successiva generazione di ATP tramite il catena di trasporto di elettroni.

Un coenzima è una molecola proteica?

I coenzimi sono minuscole molecole non proteiche, mentre gli enzimi sono proteine. Affinché un enzima funzioni, i coenzimi devono contenere un atomo o un gruppo di atomi. I coenzimi includono cose come la S-adenosil metionina e le vitamine del gruppo B.

Categorie di enzimi

Molecole note come cofattori si legano a un enzima durante i processi chimici. Tutte le sostanze che supportano gli enzimi sono indicate collettivamente come cofattori. D'altra parte, i cofattori possono essere suddivisi in tre raggruppamenti in base alla loro composizione chimica e funzione:

coenzimi

Questi sono composti non proteici contenenti carbonio riutilizzabili (organici). Aiutano a catalizzare i processi legandosi liberamente al sito attivo di un enzima. La maggior parte sono vitamine, derivati ​​vitaminici o composti a base di nucleotidi.

cofattori

I veri cofattori, al contrario dei coenzimi, sono composti riutilizzabili non proteici senza carbonio (inorganico). I cofattori sono spesso ioni metallici, come rame, ferro, zinco, cobalto e altri, che sono legati debolmente al sito attivo di un enzima. Poiché la maggior parte degli organismi non può produrre naturalmente ioni metallici, anche questi devono essere aggiunti alla dieta.

Gruppi protesici

Questi potrebbero essere ioni metallici inorganici, vitamine organiche, carboidrati o lipidi. Per aiutare un enzima a catalizzare i processi, questi gruppi si legano ad esso in modo stretto o covalente, a differenza dei coenzimi o dei cofattori. Questi gruppi sono frequentemente utilizzati durante la fotosintesi e la respirazione cellulare.

Esempi importanti di coenzimi

I coenzimi includono flavina adenina dinucleotide (FAD), nicotineamide adenina dinucleotide (NAD) e nicotineamide adenina dinucleotide fosfato (NADP) (FAD). Questi tre coenzimi partecipano al trasporto o all'ossidazione dell'idrogeno. Un altro è il coenzima A (CoA), che è coinvolto nel trasferimento di gruppi acilici.

Diversi esempi di coenzima

La maggior parte degli organismi non è in grado di creare spontaneamente quantità sufficienti di coenzimi per i propri bisogni. Invece, ci sono due modi per introdurli in un organismo:

Vitamine

• Non tutti i coenzimi sono vitamine o prodotti da vitamine, ma molti di loro lo sono. Un organismo non avrà i coenzimi necessari per catalizzare i processi se il consumo di vitamine è troppo basso.
• La sintesi dei coenzimi è coadiuvata dalle vitamine idrosolubili, che comprendono la vitamina C e tutte le vitamine del complesso B. Due dei più importanti e popolari coenzimi derivati ​​dalle vitamine sono la nicotinamide adenina dinucleotide (NAD) e il coenzima A.

• Quando il NAD viene convertito nelle sue due forme alternative, funge da uno dei coenzimi più significativi in ​​una cellula. Il NAD è generato dalla vitamina B3. Il NAD+, un coenzima a bassa energia, viene creato quando il NAD perde un elettrone. Il NADH è un coenzima ad alta energia che viene creato quando il NAD guadagna un elettrone.

• Il NAD+ funziona principalmente come vettore di elettroni per i processi redox, in particolare quelli relativi al ciclo dell'acido citrico (TAC). TAC produce ATP e altri coenzimi. I mitocondri diventano meno funzionanti e forniscono meno energia alle cellule operazioni quando un organismo è privo di NAD+.
• Il NADH viene creato quando il NAD+ subisce una reazione redox e acquisisce elettroni. NADH, spesso noto come coenzima 1, serve a una varietà di scopi. Poiché è essenziale per così tanti processi diversi, in realtà è considerato il coenzima più importante nel corpo umano.
• Questo coenzima trasporta principalmente elettroni per le reazioni e trasforma il cibo in energia. Ad esempio, la catena di trasporto degli elettroni può iniziare solo quando vengono consegnati gli elettroni da NADH.
• Le cellule sperimentano carenze energetiche dovute alla mancanza di NADH, che porta a una stanchezza diffusa. Inoltre, questo coenzima è riconosciuto come il più potente antiossidante biologico per proteggere le cellule da sostanze chimiche potenzialmente pericolose.
• L'acetil-CoA, spesso noto come coenzima A, è prodotto naturalmente dalla vitamina B5. Questo coenzima ha una varietà di scopi. È il primo responsabile dell'avvio della sintesi degli acidi grassi all'interno delle cellule.
• Gli acidi grassi producono il doppio strato fosfolipidico, un componente della membrana cellulare necessario per la vita. Il ciclo dell'acido citrico, che si traduce nella generazione di ATP, è avviato anche dal coenzima A.

Non vitamine

I coenzimi che non sono vitamine spesso supportano il trasferimento chimico degli enzimi. Garantiscono che un organismo esegua processi fisiologici come la coagulazione del sangue e il metabolismo. Adenosina, uracile, guanina e inosina sono alcuni esempi dei nucleotidi che possono essere usati per produrre questi coenzimi.

Es:

• Un esempio di un coenzima non vitaminico necessario è l'adenosina trifosfato (ATP). In realtà è il coenzima che è più ampiamente diffuso in tutto il corpo umano. Sposta i materiali e fornisce l'energia necessaria per i processi chimici vitali e l'attività muscolare.
• Per ottenere ciò, l'ATP trasporta un fosfato ed energia in diverse parti di una cellula. L'energia viene rilasciata insieme al fosfato. Questo processo è provocato dalla catena di trasporto degli elettroni.
• I normali processi vitali non sarebbero possibili senza il coenzima ATP poiché non ci sarebbe molta energia disponibile a livello cellulare.

Funzione dei coenzimi

Le proteine ​​essenziali conosciute come enzimi sono responsabili di numerose reazioni biologiche negli organismi. Tuttavia, non possono nemmeno operare da soli. Sono componenti essenziali di tutti i sistemi biologici.

Alcuni ruoli importanti di esso sono i seguenti:

1.      Produzione di energia

I coenzimi svolgono un ruolo cruciale nella produzione di energia, tra le altre cose. Un componente vitale del trasporto di energia all'interno della cellula è il coenzima ATP. Ci sono tre gruppi fosfato nella struttura dell'ATP. quando quello finale viene completamente rimosso da una procedura chiamata idrolisi.

L'energia viene rilasciata. Ogni volta che l'ATP viene rigenerato, vengono aggiunti ulteriori gruppi fosfato. Questo viene poi staccato ancora una volta, reintegrando l'energia cellulare.

2.      Trasferimento di gruppi

I coenzimi facilitano anche il trasferimento di particolari gruppi atomici attraverso una molecola all'altra. Ad esempio, il trasferimento di idrogeno, che è il movimento degli atomi di idrogeno all'interno di una cellula o di un organello. Da esso dipendono diversi processi, inclusa la riproduzione delle molecole di ATP.

In particolare, il coenzima NADH è importante in questo processo. Quando la fosforilazione ossidativa inizia per la prima volta in una cellula. Quattro atomi di idrogeno vengono trasferiti dal coenzima NADH da un componente mitocondriale all'altro.

3.      Reazioni redox

La funzione principale dei coenzimi include anche l'aiuto nella perdita o nel guadagno di elettroni durante i processi redox. Quando un atomo o una molecola si ossida, gli elettroni vengono persi. La riduzione si verifica quando una molecola o forse un atomo guadagna elettroni.

Un'altra illustrazione efficace di redox è la fosforilazione ossidativa. Viene fornita anche una dimostrazione di come i coenzimi cooperano. Di conseguenza, il coenzima Q. NADH riceve due elettroni dal coenzima. Quindi cambia in NAD+ e assume una forma ossidata a causa della perdita di elettroni.

4.      Antiossidanti

I coenzimi possono raccogliere elettroni in gran numero. Servono spesso come antiossidanti. Questi radicali liberi, noti anche come elettroni non legati. Le cellule possono subire danni da esso, inclusi danni al DNA e persino la morte cellulare. I radicali liberi possono essere legati dagli antiossidanti.

Impedisce il verificarsi di tale danno cellulare. CoQ10 è un esempio di un coenzima che viene utilizzato anche in medicina. Il CoQ10 può essere utile per ridurre al minimo i danni dei radicali liberi mentre il tessuto cardiaco si sta riprendendo dopo un evento cardiaco come un infarto o un'insufficienza cardiaca.

Possono enzimi solubili in acqua

immobilizzato gli enzimi possono funzionare come catalizzatori idrosolubili oltre a preparazioni eterogenee insolubili in acqua. Quest'ultimo scenario evita la necessità di eventuali restrizioni di diffusione durante la catalisi. Inoltre, gli enzimi idrosolubili catalizzano le reazioni con substrati macromolecolari che sono difficilmente solubili in acqua.

Perché l'acetil coenzima è una molecola importante nella respirazione cellulare

Un componente metabolico essenziale della respirazione cellulare è l'acetil-CoA. Viene creato nella seconda fase della respirazione aerobica dopo la glicolisi e trasporta gli atomi di carbonio del gruppo acetile al ciclo TCA dove vengono ossidati per produrre energia.

Conclusione

Nell'articolo sopra, abbiamo studiato i coenzimi, se sono molecole? Tipi di coenzimi, origine, funzioni e strutture. Il loro ruolo nel metabolismo e nella respirazione.

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