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Cofaktoren und Coenzyme

Cofaktoren und Coenzyme

Zur Ausübung ihrer katalytischen Tätigkeit benötigen manche Enzyme die Hilfe einer zusätzlichen Komponente. Diese kann entweder aus anorganischen Ionen wie Fe2+, Mn2+ oder Zn2+, den Cofaktoren, oder aus komplexen, organischen Verbindungen, den so genannten Coenzymen, bestehen, die zusätzliche funktionelle Gruppen tragen. Wasserlösliche Vitamine sind die Ausgangsbasis für Coenzyme. Manche Enzyme benötigen sowohl ein oder mehrere Metallionen, als auch Coenzyme, um voll funktionsfähig zu sein.

Man unterscheidet:

  • Metalloenzyme wie die Carboanhydrase und die Carboxypeptidase A, die beispielsweise jeweils ein Zn2+-Ion im aktiven Zentrum besitzen, und
  • Metallionen-aktivierte Enzyme, wie die Proteinkinase C und die DNA-Polymerase, die durch Ca2+ aktiviert werden.
Abb.1

Metallionen unterstützen die nucleophile Katalyse, indem sie den Ionisierungsgrad des Wassers in der Umgebung erhöhen (koordinierende Wasser-Moleküle geben leicht Protonen ab). Eine andere Funktion von Metallionen besteht in der Ladungsabschirmung (Beispiel Kinasen): Diese bilden mit Hilfe von Mg2+ ATP-Komplexe, wobei das Mg2+die negative Ladung der Phosphat-Gruppen des ATP überdeckt und damit abschirmt. Dadurch wird verhindert, dass die Elektronenpaare der angreifenden Nucleophile durch die negative Ladung abgestoßen werden. Im Unterschied zum eigentlichen Enzym sind Ionen hitzestabil, Coenzyme dagegen divergieren stark in ihren Eigenschaften.

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