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Lexikon der Biochemie: Coenzym

Coenzym, im engeren Sinn die dissoziable, niedermolekulare, aktive Gruppe eines Enzyms, die chemische Gruppen (Gruppenübertragung), Wasserstoff oder Elektronen überträgt. C. in diesem Sinn koppeln zwei sonst voneinander unabhängige Enzymreaktionen und können deshalb als Transportmetabolite betrachtet werden. Im weiteren Sinn werden als C. alle katalytisch aktiven, niedermolekularen Gruppen von Enzymen bezeichnet. Darunter fallen dann auch C., die als prosthetische Gruppen fest an das Apoprotein gebunden sind. C. und Apoenzym (Enzymprotein) bilden zusammen das aktive Holoenzym.
Das C. im engeren Sinn tritt in stöchiometrischem Verhältnis in die Enzymreaktion ein, indem es nacheinander mit zwei verschiedenen Enzymproteinen zusammenwirkt, wodurch es den Substratumsatz katalysiert. Ein Beispiel ist das NAD, die aktive Gruppe der Dehydrogenasen und Reduktasen. Es bildet zuerst einen aktiven Komplex mit einer Dehydrogenase (Enzym I) und nimmt den Wasserstoff auf, der vom Substrat abgespalten wurde. Das resultierende NADH dissoziiert vom Enzym I ab und vereinigt sich mit einer Reduktase (Enzym II). Es gibt dann den Wasserstoff an das Substrat dieses Enzyms ab (Abb.). Da das C. wie ein zweites Substrat wirkt, wird es auch als Cosubstrat bezeichnet. Es muß in der Lage sein, mit zwei verschiedenen Apoenzymen reversibel zu reagieren. Viele Beispiele, in denen NAD/NADH als Cosubstrate fungieren, findet man in der Glycolyse, der alkoholischen Gärung und im Tricarbonsäure-Zyklus.
Flavin, Häm und Pyridoxalphosphat sind Beispiele für C. im weiteren Sinn. Die Metalle gelten als anorganische Komplemente von Enzymreaktionen und nicht als C. Sie werden als Cofaktoren von Enzymen bezeichnet.
Viele C. im weiteren Sinn werden aus Vitaminen synthetisiert. Die Beziehung der C. zu Vitaminen und die Stoffwechselfunktionen der C. sind in der Tabelle zusammengefasst. Unter den gruppenübertragenden C. nimmt das ATP eine Sonderstellung ein, da es strenggenommen nicht der Definition eines C. entspricht. Die C. der C1-Körper-Übertragung sind das S-Adenosyl-L-methionin, die Tetrahydrofolsäure und das Biotin. Die C. des C2-Transfers sind das Coenzym A und das Thiaminpyrophosphat. Das Vitamin B12 ist an verschiedenen Stoffwechselreaktionen beteiligt, bzw. in freier Form als Methylvitamin B12 und als 5'-Desoxyadenosylcobalamin.
Fast alle C. enthalten eine Phosphatgruppe. Sie binden vielfach ungeladene (nichtionisierte) Moleküle bzw. Gruppen.



Coenzym. Die Rolle von NAD als Coenzym bzw. Cosubstrat bei der Dehydrierung und Hydrierung. Enz. I = Triosephosphat-Dehydrogenase, Enz. II = Alkohol-Dehydrogenase; S und S-H2 = oxidiertes und reduziertes Substrat; P und P-H2 = oxidiertes und reduziertes Produkt.
Coenzym. Tab. Einteilung, Stoffwechselfunktion und Quelle der Coenzyme.

Coenzym Funktion Vitaminquelle
1) Oxidoreduktionsenzyme
NAD Wasserstoff- und Elektronentransport Nicotinsäure
NADP Wasserstoff- und Elektronentransport Nicotinsäure
FMN Wasserstoff- und Elektronentransport Riboflavin
FAD Wasserstoff- und Elektronentransport Riboflavin
Ubichinon (Coenzym Q) Wasserstoff- und Elektronentransport
Liponsäure Wasserstoff- und Acylübertragung
Hämcoenzyme Elektronentransport
Ferredoxine Elektronentransport und Wasserstoff-aktivierung
Thioredoxine Wasserstofftransport
2) Gruppenübertragungscoenzyme
Nucleosiddiphosphate Übertragung von Phosphorylcholin und Zuckern (UDP, GDP, TDP, CDP)
Pyridoxalphosphat Transaminierung, Decarboxylierung, usw. Vitamin B6
Phosphoadenosin-phosphosulfat Sulfatübertragung
Adenosintriphosphat Phosphorylierung, Pyrophosphorylie-rung, Übertragung von Adenosyl- und Adenylgruppen
S-Adenosyl-L-methionin Transmethylierung (Methionin)
Tetrahydrofolsäure und Konjugate Übertragung von Formyl-, Hydroxymethyl- und Methylgruppen Folsäure
Biotin Carboxylierung, Transcarboxylierung, Decarboxylierung Biotin
Coenzym A Transacylierung, usw. Pantothensäure
Thiaminpyrophosphat C2-Gruppenübertragung, C1-Gruppen-übertragung Thiamin (Aneurin)
3) Isomerisierungscoenzyme
Coenzymform des
Vitamin B12
Isomerisierungen, z. B. Methyl-malonyl-CoA zu Succinyl-CoA.
Ribonucleotidtriphosphat-Reduktion;
Homocysteinmethylierung;
tRNA-Methylierung; Methanproduktion durch methanogene Bakterien, usw.
Vitamin B12
Uridindiphosphat Zuckerisomerisierung

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