Majoritatea enzimelor pentru implementarea activității catalitice au nevoie de elemente auxiliare - cofactori. Aceste substanțe nu sunt de natură proteică și nu sunt întotdeauna o parte structurală a moleculei enzimatice. Complexul funcțional al unei proteine și al unui cofactor se numește holoenzimă, iar doar partea proteică este numită apoenzimă. Un cofactor care face parte permanent dintr-o enzimă și este legat de aceasta prin legături covalente se numește grup protetic.
În sens mai larg, un cofactor este un grup suplimentar în orice proteină complexă care o menține într-o stare funcțională. În proteinele enzimatice, cofactorii pot fi implicați direct în reacția de cataliză.
Caracteristici și tipuri de cofactori
Cofactorii sunt substanțe cu greutate moleculară mică care sunt împărțite chimic în două grupuri mari:
- ioni de metale divalente (zinc, magneziu,potasiu, cupru, mangan, fier etc.);
- coenzime - compuși organici neproteici.
La rândul lor, coenzimele sunt împărțite în vitamine cu derivații lor și compuși de natură non-vitaminică. Acestea din urmă includ:
- UDP-glucoză;
- nucleotide;
- metaloporfirine;
- FAD, OVER+, NADP+;
- glutation;
- ubichinonă;
- S-adenosilmetionină.
Cofactorii pot forma atât legături covalente puternice, cât și legături slabe cu enzimele. Unele grupuri interacționează cu partea polipeptidică atât de puternic încât este dificil să le separăm chiar și chimic.
Dificultăți în definirea conceptelor de „cofactor” și „coenzimă”
În sens restrâns, cofactorii sunt ionii metalici, iar coenzimele sunt grupuri de natură organică. Dacă luăm în considerare aceste elemente din punctul de vedere al semnificației lor funcționale, atunci cofactorul nu participă la reacția de cataliză și, prin urmare, nu este o coenzimă. Într-o interpretare generalizată, o coenzimă este un caz special de cofactor.
Un astfel de număr de interpretări se datorează faptului că în biochimia modernă acești termeni sunt concepte ambigue care nu au o definiție universală.
Rolul biologic al cofactorilor
Cofactorii enzimatici pot îndeplini o varietate de funcții, inclusiv:
- participarea la formarea și stabilizarea conformațiilor terțiare și cuaternare;
- stabilizarea substratului sau a centrului catalitic, asigurândcomplementaritatea dintre ele;
- participarea la cataliză ca substrat suplimentar;
- reglarea activității enzimatice;
- participarea la reacții redox.
Indiferent de mecanismul de acțiune și natura chimică a cofactorului, în absența acestuia, enzima nu poate desfășura activitate catalitică. Cu toate acestea, există un grup mic de enzime a căror funcționare nu este legată de cofactori.
