Koenzim adalah molekul organik kecil yang terhubung ke enzim dan yang keberadaannya sangat penting untuk aktivitas enzim tersebut. Koenzim termasuk dalam kelompok yang lebih besar yang disebut kofaktor, yang juga termasuk ion logam; kofaktor adalah istilah yang lebih umum untuk molekul kecil yang diperlukan untuk aktivitas enzim terkait. Banyak koenzim yang berasal dari vitamin. Tabel 1 daftar vitamin, koenzim yang berasal dari mereka, jenis reaksi di mana mereka berpartisipasi, dan kelas koenzim.
Koenzim adalah jenis kofaktor. Mereka adalah molekul organik kecil yang mengikat erat (gugus prostetik) atau longgar (kosubstrat) terhadap enzim ketika mereka berpartisipasi dalam katalisis.
Fungsi
Enzim adalah protein penting yang bertanggung jawab untuk banyak reaksi dalam organisme. Namun, mereka tidak bekerja sendirian. Molekul non-protein yang dikenal sebagai koenzim membantu dalam pekerjaan enzim ‘. Koenzim sering berasal dari vitamin dan jauh lebih kecil dibandingkan dengan enzim itu sendiri, tetapi tidak kalah penting. Dari mempercepat pencernaan untuk memastikan replikasi DNA akurat, koenzim merupakan bagian penting dari setiap sistem biologis.
Produksi energi
Salah satu fungsi utama dari koenzim adalah untuk membantu dengan produksi energi. Secara khusus, ATP koenzim adalah pemain utama dalam menggerakkan energi dalam sel. Struktur ATP memiliki tiga gugus fosfat, dan ketika yang terakhir lepas dibelah selama proses yang dikenal sebagai hidrolisis, energi dilepaskan. ATP terus didaur ulang, mengambil gugus fosfat lagi yang kemudian patah sekali lagi, pengisian energi sel.
Mentransfer kelompok
Koenzim juga membantu dalam mentransfer kelompok tertentu atom dari satu molekul ke yang lain. Sebagai contoh, transfer hidrogen, pergerakan atom hidrogen dari satu bagian sel atau organel lain, adalah penting untuk banyak proses, termasuk reproduksi molekul ATP. Koenzim NADH khususnya penting dalam prosedur ini. Ketika suatu proses yang disebut fosforilasi oksidatif dimulai dalam sel, NADH koenzim mengangkut empat atom hidrogen dari satu bagian dari mitrokondria ke depan, memulai proses menyegarkan persediaan ATP sel.
Reaksi redoks
Fungsi utama lain dari koenzim adalah untuk membantu dalam pengurangan atau penambahan elektron dalam reaksi redoks. Selama oksidasi, molekul atau atom kehilangan elektron. Reduksi terjadi ketika molekul atau atom mendapat penambahan elektron. Fosforilasi oksidatif juga merupakan contoh yang baik dari redoks serta ilustrasi tentang bagaimana koenzim bekerja sama secara erat.
Supaya NADH dapat untuk mengangkut atom hidrogen, koenzim menyumbangkan dua elektron untuk koenzim Q. NADH kemudian menjadi NAD +, memasuki keadaan teroksidasi karena telah kehilangan elektron.
Antioksidan
Karena banyak koenzim yang mampu menangkap elektron, mereka sering berfungsi sebagai antioksidan. Elektron yang terikat, juga dikenal sebagai radikal bebas, dapat membahayakan sel-sel, merusak DNA dan bahkan menyebabkan kematian sel. Antioksidan mampu mengikat radikal bebas, mencegah kerusakan tersebut terjadi. Koenzim tertentu, seperti CoQ10, bahkan digunakan sebagai intervensi medis. Setelah tragedi jantung seperti serangan jantung atau gagal jantung, CoQ10 dapat digunakan untuk membatasi kerusakan akibat radikal bebas sambil penyembuhan jaringan jantung.
Gugus prostetik dan Kosubstrat
Gugus prostetik terikat erat dengan enzim dan berpartisipasi dalam siklus katalitik enzim. Seperti halnya katalis, kompleks gugus enzim-prostetik mengalami perubahan selama reaksi, tetapi sebelum dapat mengkatalisasi reaksi lain, ia harus kembali ke keadaan semula.
Flavin adenina dinukleotida (FAD) adalah gugus prostetik yang berpartisipasi dalam beberapa reaksi pengurangan oksidasi intraseluler. Selama siklus katalitik enzim suksinat dehidrogenase, FAD menerima dua elektron dari suksinat, menghasilkan fumarat sebagai produk. Karena FAD terikat erat pada enzim, reaksi kadang-kadang ditunjukkan dengan cara ini
suksinat + E – FAD → fumarat + E – FADH 2
di mana E-FAD adalah singkatan dari enzim yang terikat erat dengan kelompok prostetik FAD. Dalam reaksi ini koenzim FAD direduksi menjadi FADH 2 dan tetap terikat erat dengan enzim secara keseluruhan. Sebelum enzim dapat mengkatalisasi oksidasi molekul suksinat lain, kedua elektron yang sekarang menjadi milik E-FADH 2 harus ditransfer ke akseptor elektron lain, ubikuinon. Kompleks E-FAD yang diregenerasi kemudian dapat mengoksidasi molekul suksinat lain.
Kosubstrat adalah koenzim yang terikat longgar yang dibutuhkan dalam jumlah stoikiometrik oleh enzim. Molekul Nikotinamida adenina dinukleotida (NAD) bertindak sebagai Kosubstrat dalam reaksi reduksi oksidasi yang dikatalisis oleh malat dehidrogenase, salah satu enzim dari siklus asam sitrat.
malat + NAD + → oksaloasetat + NADH
Dalam reaksi ini, malat dan NAD + berdifusi ke dalam situs aktif dehidrogenase malat. Di sini NAD + menerima dua elektron dari malat; oksaloasetat dan NADH kemudian berdifusi keluar dari situs aktif. NADH yang direduksi kemudian harus dikembalikan ke bentuk NAD +-nya. Untuk setiap siklus katalitik, molekul NAD + “baru” diperlukan jika terjadi reaksi; dengan demikian, jumlah stoikiometrik dari Kosubstrat diperlukan. Bentuk reduksi dari koenzim ini (NADH) dikonversi kembali ke bentuk teroksidasi (NAD +) melalui sejumlah proses yang terjadi secara bersamaan dalam sel, dan NAD + yang diregenerasi kemudian dapat berpartisipasi dalam putaran katalisis yang lain.
Peranan
NADH
Nikotinamida adenina dinukleotida adalah koenzim yang berasal dari vitamin B3. Dalam NAD + gugus fungsi molekul hanyalah bagian nikotinamida. NAD + mampu membawa dan mentransfer elektron dan berfungsi sebagai agen pengoksidasi dalam reaksi redoks. Ini juga berfungsi sebagai substrat untuk ligase DNA dalam modifikasi posttranslasional, di mana reaksi menghilangkan gugus asetil dari protein.
Selanjutnya, dalam glikolisis dan siklus asam sitrat, NAD + mengoksidasi glukosa dan melepaskan energi, yang kemudian ditransfer ke NAD + dengan mereduksi menjadi NADH. NADH kemudian menurunkan elektron ekstra melalui fosforilasi oksidatif untuk menghasilkan ATP, yang merupakan sumber energi yang digunakan manusia setiap hari. Selain reaksi katabolik, NADH juga terlibat dalam reaksi anabolik seperti glukoneogenesis, dan juga membantu dalam produksi neurotransmiter di otak.
Struktur NADFADH
Flavin adenina dinukleotida adalah gugus prostetik yang, seperti NADH, berfungsi sebagai agen pereduksi dalam respirasi seluler dan menyumbangkan elektron ke rantai transpor elektron. senyawa yang memiliki cincin aromatik terkonjugasi penuh yang mengikat dua atom oksigen sebagai gugus karbonil (mis. diketon). Struktur Quinone memberi mereka kemampuan untuk membentuk zat dengan warna.
Mereka ada sebagai pigmen pada bakteri, jamur, dan tanaman tertentu, dan memberi mereka warna khas mereka. Selain itu, mereka digunakan untuk memproduksi pewarna warna yang berbeda untuk keperluan industri. Dalam sistem biologis, mereka berfungsi sebagai akseptor elektron (agen pengoksidasi) dalam rantai transpor elektron seperti pada fotosintesis dan respirasi aerobik. Banyak kina alami atau sintetik menunjukkan aktivitas biologis atau farmakologis, dan beberapa kejadian menunjukkan aktivitas antitumoral.
KoA
Koenzim A, disintesis dari ATP asam pantotenat, berfungsi sebagai pembawa gugus asil untuk mengangkut gugus fungsi seperti asetil (asetil-KoA) atau tioester dalam reaksi metabolik seperti oksidasi asam lemak (sintesis asam lemak) dan siklus asam sitrat (respirasi seluler). Ini juga mentransfer asam lemak dari sitoplasma ke mitokondria. Selain peran transporter dalam metabolisme, CoA juga merupakan molekul penting.
Struktur KoAMisalnya, KoA merupakan prekursor penting bagi HMG-CoA, enzim penting dalam sintesis metabolisme kolesterol dan keton. Selain itu, ia berkontribusi pada kelompok asetil pada struktur asetilkolin, yang merupakan neurotransmitter penting yang bertanggung jawab untuk menginduksi kontraksi otot.
