Enzimek – kofaktorok és koenzimek | Sejtanyagcsere | Biológia | Khan Academy

Néhány korábbi videóban

már foglalkoztunk enzimekkel.

Most egy kicsit jobban elmélyedünk a témában,

hogy megismerjük az enzimek segítőtársait.

Mire is jók az enzimek?

A kémiai reakciókat segítik elő

az aktiválási energia csökkentésével,

hogy a reakciók könnyebben, illetve gyorsabban menjenek végbe.

Néhány enzimmel már találkoztunk.

Először tisztázzunk néhány dolgot.

A tankönyvek néha így ábrázolják az enzimeket,

ilyesféle rajzokkal találkozhatunk.

Ez volna itt az enzim,

x

itt pedig...

itt köt meg valamilyen szubsztrátot,

X

amit majd valahogy átalakít.

Az elvont, tankönyvízű magyarázat szerint

a szubsztrát pontosan így illeszkedik az enzimhez,

ám ez valójában nem egészen így működik

a biológiai rendszerekben.

Ne feledjük, hogy az enzimekről beszélve

fehérjékről beszélünk.

Vannak persze RNS-enzimek (ribozimek) is,

de az enzimek nagy többsége

mégiscsak fehérje.

Arról is sokat beszéltünk,

hogy ezek a polipeptid szerkezetek,

és a sokféle oldalláncot hordozó aminosavak

hogyan hajtogatódnak össze változatos szerkezetekké.

Egy pontosabb rajz így ábrázolná

a tekervényes szerkezetű fehérjét.

x

Itt egy pár alfa hélix, ott néhány béta-redő,

egy halom gubanc egymás hegyén-hátán.

A szubsztrát pedig valamiféle molekula,

amely beleágyazódik a fehérje szerkezetébe.

Itt van néhány példa.

Ez a hexokináz modellje.

Ez a kis pötty az ATP,

ez a kis valami pedig a glükóz,

amely éppen foszforilálódik.

A reakciót ez a nagy fehérjemolekula segíti,,

a hexokináz.

Ennek a videónak az a lényege,

hogy bár az enzimfehérjék kapcsán

valamilyen aminosav-láncra gondolunk,

az enzimeknek gyakran vannak olyan részei,

amelyek valójában nem fehérjék.

Ezt a hexokinázok kapcsán is láttuk,

amikor a glükóz foszforilációját tárgyaltuk.

Említettük, hogy az aktiválási energia csökkentésében

kulcsszerepet játszanak ezek a pozitív magnéziumionok.

x

Ezek kissé lefoglalják

a foszfátcsoportok elektronjait,

félrehúzzák őket, hogy ez a hidroxilcsoport

hozzákötődhessen a foszfátcsoporthoz

és ne zavarják az elektronok.

Nos, ezek a magnéziumionok

szigorú értelemben véve nem részei a fehérje alapszerkezetének.

Ezt takarja kofaktor név.

Tehát ez itt egy kofaktor,

amely hozzákapcsolódik a tulajdonképpeni fehérjéhez,

így az enzim részévé válik,

sőt nélküle nem is menne végbe a reakció.

Ezt valahogy így jelölnék a tankönyvekben:

c

a reakció végbemeneteléhez

a szubsztrát mellett kofaktor is szükséges.

Tehát kofaktor.

A furcsa név tehát annyit jelent,

hogy ez az enzimnek egy
nemfehérje jellegű része.

Egy másféle molekula, ion, vagy atom,

amely az enzim működéséhez szükséges,

amely nem aminosav,

nem oldallánc, nem a fehérje része.

hanem valami másféle dolog,

aminek jelen kell lenni a reakció katalíziséhez.

A hexokináz kapcsán láthattuk

a szerkezetében lévő magnéziumionokat.

Ezért hangsúlyozzuk annyiszor

a vitaminok és az ásványi anyagok fontosságát,

hiszen ezek közül sokan szerepelnek
az ezimek kofaktoraiként.

Ezen a rajzon is látható,

Úgy tudom,

ezek a zöldek itt magnéziumionok,

azaz kofaktorok.

Kofaktorok, tehát a tuladonképpeni enzim
nemfehérje jellegű részei.

A kofaktorok további csoportokra oszthatók,

szerves, illetve szervetlen kofaktorokra.

x

Most tehát egy szervetlen kofaktort ismertünk meg.

Sokféle ionból lehet kofaktor, pléldául magnézium-, nátrium- és kalciumionok

x

x

Gyakran az az feladatuk, hogy az elekronokat odébb taszítva

előmozdítják a reakciót.

Léteznek szerves kofaktorok is,

azaz szerves molekulák.

Emlékezz rá, hogy a szerves molekulák szénvegyületek,

x

főleg szénláncokból állnak.

A szerves kofakorokat koenzimeknek nevezzük.

x

Tehát koenzimek.

Rengeteg koenzimet ismerünk.

Ez itt például

a laktát-dehidrogenáz enzim.

Van egy koenzime,

amivel a biológiai tanulmányok során sokszor találkozhatunk.

Ez a NAD.

Mint látható, ez nem csak egy ion,
hanem egy egész molekula.

Szénatomokat tartalmaz, ezért nevezzük szerves anyagnak.

Szerkezetileg nem fehérje,

nem a fehérjét felépítő aminosavakból áll,

ezért kofaktornak tekintjük,

és mivel ez egy teljes szerves molekula,

koenzimnek nevezzük.

x

Mint minden kofaktornak, az a szerepe,

hogy segítsen az enzimnek ellátni a feladatát,

elősegíteni a reakciót.

A NAD koenzim,

amellyel sokat fogunk találkozni,

a hidridionok átadásában segít.

A hidridion, amely önmagában szinte sohasem létezik,

egy olyan hidrogénatom, amelynek a szokásosnál eggyel több elektronja van,

így negatív töltéssel rendelkezik.

Tehát egy ilyen részecske átadását segíti

egyik szubsztrátról a másikra.

Erre a NAD úgy képes,

hogy egy hidridion felételével átalakul NADH-vá

A részeletesebb szerkezete egészen lenyűgöző.

x

Valószínűleg készítek egy videót a NAD-ról,

mivel egy sor tankönyvben láttam

és fogalmam sem volt róla, mi fán teremnek,

pedig igazán csodálatos molekula.

Arra képes, hogy felvegyen egy hidridaniont,

x

itt ezen a szénatomon

kötést alakít ki a hidrogénnel,

egy későbbi videóban megmutatom, hogyan.

Nagyon jópofa molekula,

szeretnék egy kicsit ezzel foglalkozni.

A fő témánk a koenzimek,

de ezek a mintázatok általánosak a biológiában,

A nikotinamid-adenin-dinukleotid név

pontosan leírja a szerkezetét.

Ez a rész itt alul a nikotinamid,

x

ez képes a hidridion megkötésére illetve leadására,

mondhatni ez a milekula aktív része.

Az adenin régi jó ismerősünk a DNS-ből,

az RNS-ből és az ATP-ből,

ez tehát itt az adenin.

A dinukleotid név arra utal,

hogy ebben a szerkezetben két összekapcsolt nukleotid van

amelyek a foszfátcsoprtjukon át kapcsolódnak össze.

Ebben a szerkezetben többféle szerkezet is felismerhető.

Itt egy adenin,

itt pedig egy ribóz és egy foszfátcsoport.

Ez a részlet

x

az az építőkő,

amely az RNS egyik építőköve.

addnin

ha pedig ezt a részt is hozzávesszük

ezt az egészet

akkor ez az ADP.

Azért hívják dinukleotidnak,

ez az egyik nukleotid,

amelyikben a nikotinamid van,

tehát ez az egyik nukleotid,

ez pedig a másik,

amelyikben az adenin van.

Ezért nevezik dinukleotidnak.

Remélhetőleg így már kevésbéb rejtélyes a NAD.

Találkozunk még vele,

csak ezeket a mintákat akartam megmutatni,

amelyek újra és újra felbukkannak

az ATP-ben, az RNS-ben és így tovább.

x

Ám nem ez az egyetlen kofaktor illetve koenzim.

Sok-sok további példát ismerünk.

A vitaminok és az ásványi anyagok sokat emlegetett fontossága

azonalapul, hogy ezek többnyire kofaktorok.

A C vitamin nagyon fontos kofaktor

azokban az enzimekben, amelyek...

mindegy, most nem részletezem,

hogy mi mindenre képes.

Itt látható a C vitamin két különböző ábrája,

egy térkitöltéses modell

és egy pálcikamodell.

A folsav, úgyszintén kétféle ábrázolásban.

Ezek tehát mind koenzimek,

működésük fehérjékhez kötődik

ezekhez a rendkívül összetett szerkezetekhez

szubsztrátokat elősegítve

a szubsztrátot másféle színnel jelölöm.

Ezek tehát a szubsztrátok,

Az enzim ezeknek az átalakítását

igyekszik katalizálni.

És akkor itt van pár ion,

x

amelyek egyfajta kofaktorként működnek,

A szerves kofaktotrok,

mint a C vitamin és más említett anyagok,

szintén részt vesznek a folyamat előmozdításában,

elősegítik a reakciót.

Ez tehát néha azzal jár,

hogy stabilizálni kell bizonyos töltéseket,

néha elektronokat kell adni-venni

vagy más efféle dolgokat kell csinálni.

Voltaképpen a reakciómechanizmus részeként működnek.