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

Néhány korábbi videóban

már foglalkoztunk az 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 is tisztázzunk néhány dolgot!

A tankönyvekben néha
így láthatók az enzimek,

ilyen rajzokkal találkozhatunk.

Ez volna itt az enzim,

ez itt pedig...

mondjuk itt köt meg
valamilyen szubsztrátot,

amit majd valahogy átalakít.

Az elvont, tankönyvízű magyarázat szerint

a szubsztrát pontosan így
illeszkedik az enzimhez,

ám ez nem egészen így működik
a biológiai rendszerekben.

Ne feledjük, hogy az enzimeken

fehérjéket értünk.

Vannak persze RNS-enzimek (ribozimek) is,

de az enzimek nagy többsége

mégiscsak fehérje.

Azt is hosszan részleteztük,

hogy a fehérjék, ezek a polipeptidek

és az aminosavak sokféle oldallánca

milyen sokféleképpen
hajtogatódnak össze.

Egy pontosabb rajz tehát így ábrázolná

a tekervényes szerkezetű fehérjét.

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

egy halom gubanc egymás hegyén-hátán.

A szubsztrát pedig valamiféle molekula,

ami beleágyazódik a fehérje szerkezetébe.

Lássunk néhány példát!

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 enzimek kapcsán fehérjékre,

azaz valamilyen aminosav-láncra gondolunk,

az enzimeknek gyakran vannak olyan részei,

amelyek szerkezetileg nem fehérjék.

Ezt a hexokinázok esetében is láttuk,

a glükóz foszforilációja kapcsán.

Említettük, hogy
az aktiválási energia csökkentésében

kulcsszerepet játszanak
ezek a pozitív magnéziumionok.

Ezek kissé lefoglalják
a foszfátcsoportok elektronjait,

félrehúzzák őket,

hogy ez a hidroxilcsoport

a foszfátcsoporthoz kötődhessen,

és ne zavarják az elektronok.

Nos, ezek a magnéziumionok

szigorú értelemben véve
nem részei a fehérje alapszerkezetének.

Ezt takarja a 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:

a reakció végbemeneteléhez

a szubsztrát mellett
a 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 szükséges az enzim működéséhez,

és szerkezetileg nem aminosav,

nem is oldallánc, nem a fehérje része,

hanem valami másféle dolog,

ami szükséges
a reakció katalíziséhez.

A hexokináz kapcsán láttuk

a szerkezetében lévő magnéziumionokat.

Ezért hangsúlyozzuk annyiszor

a vitaminok és ásványi sók fontosságát,

hiszen ezek közül sokan működnek

enzimek kofaktoraiként.

Ezen a rajzon is láthatók.

Legalábbis úgy tudom,

hogy ezek a zöldek itt a magnéziumionok,

azaz a kofaktorok.

Kofaktorok, tehát a tuladonképpeni enzim
nemfehérje jellegű részei.

A kofaktorok tovább is csoportosíthatók,

szerves, illetve szervetlen kofaktorokra.

Most tehát egy
szervetlen kofaktort ismertünk meg.

Sokféle ion lehet kofaktor:
magnézium-, nátrium-, kalciumionok és egyebek.

Gyakran az az feladatuk,
hogy az elekronokat odébb taszítva

előmozdítsák a reakciót.

Léteznek szerves kofaktorok is,
azaz szerves molekulák.

Emlékezz rá,
hogy a szerves molekulák szénvegyületek,

főleg szénláncokból állnak.

A szerves kofakorokat koenzimeknek nevezzük.

Tehát koenzimek.

Rengeteg koenzimet ismerünk.

Ez itt a laktát-dehidrogenáz enzim.

Van egy koenzime,

amivel a biológiában
sokszor találkozhatunk.

Ez itt a NAD.

Figyeld meg, 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.

Mint minden kofaktornak, az a szerepe,

hogy segítse az enzim munkáját,

elősegíteni a reakciót.

A NAD koenzim,

amit sokat fogunk látni,

a hidridionok átadásában segít.

A hidridion,
mely önmagában szinte sohasem létezik,

olyan hidrogénatom, amelyben
a szokásosnál eggyel több elektron 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 részletesebb szerkezete
egészen lenyűgöző.

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,

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 a nikotinamid,

ez a rész képes hidridiont megkötni,
illetve leadni,

mondhatni ez a molekula 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 szerkezetbentöbbféle szerkezet is felismerhető.

Itt egy adenin,

itt pedig egy ribóz és egy foszfátcsoport.

Ez a részlet

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
kevésbé rejtélyes a NAD.

Találkozunk még vele,

csak ezeket a mintákat
akartam benne megmutatni,

amelyek újra és újra felbukkannak

az ATP-ben, az RNS-ben és így tovább.

Ám nem ez az egyetlen kofaktor, illetve koenzim.

Sok-sok további példát ismerünk.

A vitaminok és az ásványi anyagok
sokat emlegetett fontossága

azon alapul, 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,

amelyek kofaktorként működnek,

A szerves kofaktorok,

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.