Koenzim adalah

Koenzim adalah molekul organik yang rumit, yang secara umum kurang spesifik daripada enzim yang mereka bantu.

Koenzim merupakan golongan senyawa organik bukan protein yang berikatan dengan enzim untuk mengkatalisasi suatu reaksi. Koenzim sering secara luas disebut kofaktor, tetapi mereka secara kimia berbeda. Koenzim tidak dapat berfungsi sendiri, tetapi dapat digunakan kembali beberapa kali ketika dipasangkan dengan enzim.

Pengertian Koenzim

Koenzim dan kofaktor adalah molekul yang membantu enzim atau protein berfungsi dengan tepat. Koenzim adalah molekul organik dan cukup sering mengikat secara longgar ke situs aktif enzim dan membantu dalam perekrutan substrat, sedangkan kofaktor tidak mengikat enzim.

Koenzim biasanya bertindak sebagai pembawa penting dari produk-produk reaksi. Koenzim itu sendiri dapat diubah dalam reaksi, tetapi biasanya dibuat ulang untuk penggunaan lebih lanjut. Contohnya adalah enzim laktat dehidrogenase, yang koenzimnya adalah nikotinamid adenin dinukleotida (NAD).

Dalam dehidrogenasi laktat menjadi piruvat, NAD menerima hidrogen dan itu sendiri menjadi berkurang. NAD adalah akseptor hidrogen umum untuk reaksi katalitik, tetapi beberapa sistem enzim membutuhkan turunan fosfat nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (NADP), yang juga menjadi berkurang dalam reaksi dehidrogenase.

Reaksi semacam itu terjadi dalam konversi pregnenolon menjadi progesteron untuk sintesis steroid adrenal, di mana enzim β-hydroxysteroid dehydrogenase membutuhkan bantuan koenzim NADP. Reoksidasi dari koenzim tereduksi dicapai dengan transfer hidrogen yang diterima di sepanjang rantai akseptor hidrogen, akhirnya membentuk air dengan kombinasi dengan oksigen molekuler.

NAD dan NADP keduanya adalah turunan dari asam nikotinat, salah satu vitamin B kompleks. Vitamin lain yang ditemukan dalam koenzim adalah asam pantotenat, asam askorbat, tetrahidrofolat, fosfat piridoksal, dan tiamin pirofosfat. Vitamin dengan kemungkinan fungsi koenzim adalah B12 yang dikaitkan dengan tetrahidrofolat dalam beberapa fungsinya, dan vitamin A, yang dikatakan berfungsi, dalam bentuk aldehyde retinene-nya, sebagai kofaktor dalam siklus visual.

Koenzim dan kofaktor ini memainkan peran integral dalam sejumlah reaksi metabolisme seluler yang memainkan peran struktural dan fungsional untuk membantu dalam katalisis.

Enzim membutuhkan komponen tambahan untuk fungsi yang tepat. Ada dua kelas molekul seperti itu: kofaktor dan koenzim. Kofaktor adalah ion logam dan koenzim adalah molekul organik non-protein. Kedua jenis molekul penolong ini dapat terikat erat dengan enzim atau hanya terikat ketika substrat mengikat.

Banyak vitamin adalah koenzim, karena mereka adalah nonprotein, molekul penolong organik untuk enzim. Sebagai contoh, biotin — sejenis vitamin B — penting dalam berbagai enzim yang mentransfer karbon dioksida dari satu molekul ke molekul lain. Biotin, vitamin A, dan vitamin lain harus dicerna dalam makanan kita, karena tidak dapat dibuat oleh sel manusia.

Fungsi Koenzim

Fungsi koenzim pada awalnya misterius, tetapi pada tahun 1936, Otto Warburg mengidentifikasi fungsi NAD + dalam transfer hidrida (Warburg dan Kristen (1936). Penemuan ini diikuti pada awal 1940-an oleh karya Herman Kalckar, yang mendirikan hubungan antara oksidasi gula dan generasi ATP (Kalckar 1974).

Hal ini menegaskan peran sentral ATP dalam transfer energi yang telah diusulkan oleh Fritz Albert Lipmann pada tahun 1941 (Lipmann (1941). Kemudian, pada tahun 1949, Morris Friedkin dan Albert L. Lehninger membuktikan bahwa koenzim NAD + terkait jalur metabolik, seperti siklus asam sitrat dan sintesis ATP (Friedkin dan Lehninger 1949).

Enzim tanpa koenzim disebut apoenzim. Tanpa koenzim atau kofaktor, enzim tidak dapat mengkatalisasi reaksi secara efektif. Faktanya, enzim mungkin tidak berfungsi sama sekali. Jika reaksi tidak dapat terjadi pada tingkat yang dikatalisasi normal, maka suatu organisme akan mengalami kesulitan mempertahankan kehidupan.

Ketika suatu enzim mendapatkan koenzim, ia kemudian menjadi holoenzim, atau enzim aktif. Enzim aktif mengubah substrat menjadi produk yang dibutuhkan organisme untuk menjalankan fungsi-fungsi penting, baik kimiawi maupun fisiologis.

Koenzim, seperti enzim, dapat digunakan kembali dan didaur ulang tanpa mengubah laju reaksi atau keefektifan. Mereka menempel pada bagian situs aktif pada enzim, yang memungkinkan terjadinya reaksi yang dikatalisis. Ketika suatu enzim didenaturasi oleh suhu atau pH ekstrem, koenzim tidak dapat lagi menempel pada situs aktif.

Jenis-jenis Enzim

Kofaktor adalah molekul yang menempel pada enzim selama reaksi kimia. Secara umum, semua senyawa yang membantu enzim disebut kofaktor. Namun, kofaktor dapat dipecah menjadi tiga subkelompok berdasarkan susunan dan fungsi kimia:

Koenzim

Ini adalah molekul non-protein yang dapat digunakan kembali yang mengandung karbon (organik). Mereka mengikat enzim secara longgar di situs aktif untuk membantu mengkatalisasi reaksi. Sebagian besar adalah vitamin, turunan vitamin, atau bentuk dari nukleotida.

Bertindak sebagai koenzim pada organisme adalah peran utama vitamin, meskipun vitamin yang memiliki fungsi lain dalam tubuh (Bolander 2006). Koenzim juga sering dibuat dari nukleotida, seperti adenosine trifosfat, biokimia pembawa gugus fosfat, atau koenzim A, koenzim yang membawa gugus asil.

Kebanyakan koenzim yang ditemukan di berbagai macam spesies, dan beberapa bersifat universal untuk semua bentuk kehidupan. Pengecualian untuk distribusi yang luas ini adalah sekelompok koenzim unik yang berkembang pada metanogen, yang dibatasi untuk kelompok archaea (Rouvière dan Wolfe 1988).

Kofaktor

Tidak seperti koenzim, kofaktor sejati adalah molekul non-protein yang dapat digunakan kembali yang tidak mengandung karbon (anorganik). Biasanya, kofaktor adalah ion logam seperti besi, seng, kobalt, dan tembaga yang secara longgar berikatan dengan situs aktif enzim. Mereka juga harus ditambahkan dalam makanan karena sebagian besar organisme tidak secara alami mensintesis ion logam.

Kofaktor adalah “molekul pembantu” dan dapat bersifat anorganik atau organik. Ini termasuk ion logam dan sering diperlukan untuk meningkatkan laju katalisis dari suatu reaksi yang dikatalisis oleh enzim spesifik.

Kofaktor hadir dalam ~ 30% protein matang. Mereka sering dimasukkan ke dalam enzim saat dilipat dan terlibat dalam aktivitas katalitik enzim. Magnesium adalah contoh kofaktor penting untuk lebih dari 300 enzim dalam tubuh manusia, termasuk DNA polimerase.

Dalam hal ini, ion magnesium membantu dalam pembentukan ikatan fosfodiester pada tulang punggung DNA. Besi, tembaga, kobalt, dan mangan adalah kofaktor umum lainnya.

Gugus prostetik

Ini bisa berupa vitamin organik, gula, lipid, atau ion logam anorganik. Namun, tidak seperti koenzim atau kofaktor, kelompok-kelompok ini mengikat sangat erat atau kovalen terhadap enzim untuk membantu dalam mengkatalisasi reaksi. Kelompok-kelompok ini sering digunakan dalam respirasi seluler dan fotosintesis.

Contoh Koenzim

Semua vitamin yang larut dalam air dan dua vitamin yang larut dalam lemak, A dan K, berfungsi sebagai kofaktor atau koenzim. Koenzim berpartisipasi dalam berbagai reaksi biokimiawi yang melibatkan pelepasan energi atau katabolisme, serta reaksi anabolik yang menyertainya . Selain itu, vitamin kofaktor sangat penting untuk proses yang terlibat dalam penglihatan yang tepat, pembekuan darah, produksi hormon, dan integritas kolagen, protein yang ditemukan dalam tulang.

Kebanyakan organisme tidak dapat menghasilkan koenzim secara alami dalam jumlah yang cukup besar agar efektif. Alih-alih, mereka diperkenalkan pada suatu organisme dengan dua cara:

Vitamin

Banyak koenzim, meskipun tidak semua, adalah vitamin atau berasal dari vitamin. Jika asupan vitamin terlalu rendah, maka suatu organisme tidak akan memiliki koenzim yang dibutuhkan untuk mengkatalisasi reaksi.

Vitamin yang larut dalam air, yang mencakup semua vitamin B kompleks dan vitamin C, menyebabkan produksi koenzim. Dua dari koenzim yang diturunkan dari vitamin yang paling penting dan luas adalah nicotinamide adenine dinucleotide (NAD) dan coenzyme A.

NAD berasal dari vitamin B3 dan berfungsi sebagai salah satu koenzim paling penting dalam sel ketika diubah menjadi dua bentuk alternatifnya. Ketika NAD kehilangan elektron, koenzim energi rendah yang disebut NAD + terbentuk. Ketika NAD memperoleh elektron, koenzim berenergi tinggi yang disebut NADH terbentuk.

NAD + terutama mentransfer elektron yang dibutuhkan untuk reaksi redoks, terutama yang terlibat dalam bagian siklus asam sitrat (TAC). TAC menghasilkan koenzim lain, seperti ATP. Jika suatu organisme memiliki kekurangan NAD +, maka mitokondria menjadi kurang fungsional dan menyediakan lebih sedikit energi untuk fungsi sel.

Ketika NAD + mendapatkan elektron melalui reaksi redoks, NADH terbentuk. NADH, sering disebut koenzim 1, memiliki banyak fungsi. Bahkan, itu dianggap sebagai koenzim nomor satu dalam tubuh manusia karena diperlukan untuk banyak hal yang berbeda.

Koenzim ini terutama membawa elektron untuk reaksi dan menghasilkan energi dari makanan. Sebagai contoh, rantai transpor elektron hanya dapat dimulai dengan pengiriman elektron dari NADH. Kurangnya NADH menyebabkan defisit energi dalam sel, yang mengakibatkan kelelahan yang meluas.

Selain itu, koenzim ini dikenal sebagai antioksidan biologis paling kuat untuk melindungi sel terhadap zat berbahaya atau merusak.

Koenzim A, juga dikenal sebagai asetil-CoA, secara alami berasal dari vitamin B5. Koenzim ini memiliki beberapa fungsi berbeda. Pertama, ia bertanggung jawab untuk memulai produksi asam lemak di dalam sel.

Asam lemak membentuk lapisan ganda fosfolipid yang terdiri dari membran sel, suatu fitur yang diperlukan untuk kehidupan. Koenzim A juga menginisiasi siklus asam sitrat, menghasilkan produksi ATP.

Non-Vitamin

Koenzim non-vitamin biasanya membantu transfer kimia untuk enzim. Mereka memastikan fungsi fisiologis, seperti pembekuan darah dan metabolisme, terjadi pada suatu organisme. Koenzim ini dapat diproduksi dari nukleotida seperti adenosin, urasil, guanin, atau inosin.

Adenosine triphosphate (ATP) adalah contoh dari koenzim non-vitamin esensial. Faktanya, itu adalah koenzim yang paling banyak didistribusikan dalam tubuh manusia. Ini mengangkut zat dan memasok energi yang diperlukan untuk reaksi kimia yang diperlukan dan kontraksi otot.

Untuk melakukan ini, ATP membawa fosfat dan energi ke berbagai lokasi dalam sel. Ketika fosfat dihilangkan, energi juga dilepaskan. Proses ini adalah hasil dari rantai transpor elektron. Tanpa koenzim ATP, akan ada sedikit energi yang tersedia di tingkat sel dan fungsi kehidupan normal tidak dapat terjadi.

Sejarah Koenzim

Koenzim yang pertama ditemukan adalah NAD +, yang diidentifikasi oleh Arthur Harden dan William Youndin dan dilaporkan pada tahun 1906 (Harden dan Young 1906).

Mereka melihat bahwa menambahkan ekstrak ragi rebus dan disaring sangat mempercepat fermentasi alkohol dibanding ekstrak ragi tanpa direbus. Mereka disebut faktor tak dikenal yang bertanggung jawab untuk efek ko-fermentasi ini.

Melalui pemurnian panjang dan sulit dari ekstrak ragi, faktor panas ini diidentifikasi sebagai gula nukleotida fosfat oleh Hans von Euler-Chelpin (1930). Koenzim lainnya diidentifikasi sepanjang awal abad kedua puluh, dengan ATP yang terisolasi pada tahun 1929, oleh Karl Lohmann (1929), dan koenzim A yang ditemukan pada tahun 1945, oleh Fritz Albert Lipmann (1945).

Perbedaan koenzim dan kofaktor

Koenzim adalah jenis kofaktor. Koenzim adalah molekul organik, sedangkan kofaktor dapat anorganik juga. Koenzim terikat longgar dengan enzim, dan ada beberapa kofaktor lainnya, yang terikat erat pada enzim.



Leave a Reply