Coenzym

Synonym: Koenzym

1 Definition

Ein Coenzym ist ein niedermolekulares organisches Molekül, das für die katalytische Aktivität eines Enzyms essentiell ist.

2 Mechanismus

Coenzyme besitzen eine Vielzahl von Funktionen, darunter die Übertragung von Wasserstoff in Redoxreaktionen, die Transaminierung (PALP) und Übertragung von Methylgruppen. Als Hilfsmoleküle können Coenzyme in einer Katalyse vom Enzym übertragene Gruppen vorübergehend aufnehmen und abgeben. Damit üben sie eine Transportfunktion aus und regulieren so die Stoffwechselvorgänge.

3 Einteilung

Coenzyme lassen sich auf zwei Arten unterteilen.

3.1 …nach der Art der übertragenen Gruppen

Ein Coenzym transportiert immer die gleichen spezifischen Atomgruppen. Relevante Unterkategorien dieser Art sind:

3.1.1 Gruppenübertragende Coenzyme

Diese Gruppe der Coenzyme transportiert chemische Gruppen, z.B. Phosphorsäurereste oder Aminogruppen.
Beispiele für solche Coenzyme sind:

• Thiamindiphosphat: transportiert Hydroxyalkylreste
• ATP: transportiert Phosphorsäurereste
• Coenzym A: überträgt Acylreste

3.1.2 Redoxcoenzyme

Ein Coenzym, das bei Redoxreaktionen Wasserstoff oder Elektronen abgibt oder aufnimmt. Da eine Oxidation immer mit einer Reduktion einher geht, dienen diese Coenzyme dazu, in einer Redoxreaktion als notwendigen Reaktionspartner zu fungieren.
Beispiele für Redoxcoenzyme sind:

• Liponamid: überträgt zwei Wasserstoffatome
• NAD und NADP: überträgt ein Hydridion (H^-)
• Eisen-Schwefel-Komplex: überträgt ein Elektron

3.2 …nach der Art der Enzymbeziehung

Ein Coenzym kann sich unterschiedlich gegenüber dem Enzym verhalten, das es verwendet. Es wird unterschieden in:

3.2.1 Prosthetische Gruppen

Prosthetische Gruppen sind organische Moleküle, die fest an das Enzym gebunden sind, vor, während und nach der Reaktion am Enzym gebunden bleiben und auch wieder dort regeneriert werden.
Beispiele für prosthetische Gruppen sind:

• Biotin: gebunden an Carboxylasen
• FMN und FAD: gebunden an Flavoproteinen
• Häm: gebunden an z.B. Hämoglobin und Cytochrom-c-Oxidase

3.2.2 Lösliche Coenzyme

Lösliche Coenzyme, auch Cosubstrate genannt, werden wie Substrate während der Reaktion gebunden und nach der Reaktion in chemisch veränderter Form wieder freigesetzt, werden aber im Unterschied zu Substraten anschließend in einer darauffolgenden, vom Reaktionsdurchlauf unabhängigen Reaktion wieder regeneriert und für eine erneute Reaktion zur Verfügung gestellt.
Beispiele für lösliche Coenzyme sind:

• NAD und NADP
• Ubichinon

4 Hintergrund

Viele Coenzyme leiten sich von Vitaminen ab und können nicht im Körper synthetisiert werden. Andere, im Körper synthetisierte Coenzyme leiten sich oft von Nukleotiden ab. Das vollständige Enzym aus Proteinanteil und niedermolekularem Coenzym-Anteil wird als Holoenzym bezeichnet.