Ензимни кофактори и коензими

В няколко от предните видеа вече говорихме за ензимите, но в това видео искам да се фокусираме върху някои от "актьорите", които помагат на самите ензими. Първо да направим бърз преговор. Ензимите помагат за протичане на реакциите, те понижават активиращата им енергия и спомагат да протичат по-често или по-бързо. Вече сме виждали някои примери за ензими и за да изясним нещата – понякога в учебниците може да видиш ензими, изобразени по следния начин – Това е наречено ензим и е казано, че ето тук се случва взаимодействието на ензима със субстрата. То ще повлияе на субстрата. Това е един много абстрактен начин, използван в учебниците, за да се покаже, че субстратът и ензимът си пасват като ключ и ключалка. Но те не изглеждат така в една биологична система. Трябва да си припомняме, че когато говорим за ензими, става дума за протеини. Има и РНК-ензими, наречени рибозими, но по-голямата част от ензимите са белтъци. Вече доста сме говорили за белтъците и за структурата им – те са полипептиди, различните странични вериги на аминокиселините определят нагъването на белтъците по различни начини. По-добро изображение на ензим би било нещо като това, като този протеин, който е нагънат по различни начини, тук може би има алфа-спирали, тук може би има бета-нагънати листи. Прилича на тази странна структура. А субстратът може да е някакъв вид молекула, която се закрепва в протеина. Виждаш някои примери тук. Това всъщност е модел на ензима хексокиназа, можеш да видиш молекула АТФ ето тук, малко по-трудно е да видиш глюкозата, която ще бъде фосфорилирана. Реакцията на фосорилиране се подпомага от тази голяма белтъчна структура – хексокиназата. В това видео ще обърнем внимание на това, че когато говорим за ензими или за белтъци, става дума за вериги от аминокиселини, но често има други части от ензима, които не са белтъци. Дори когато говорихме за хексокиназите и за фосфорилирането на глюкоза, казахме че ензимът понижава активиращата енергия благодарение на положителни магнезиеви йони. Тези положителни магнезиеви йони могат да държат електроните на фосфатните групи заети, да ги издърпват, така че хидроксилната група тук да може да се свърже с този фосфат без електроните да ѝ пречат. Всъщност тези магнезиеви йони тук, официално не се смятат за част от белтъка. Те се наричат кофактори. Можем да имаме кофактор ето тук, който да се лепне за белтъка. Кофакторът е необходим за протичането на реакцията, той играе много важна роля. Друга рисунка, която може да видиш в учебниците, е нещо като това. Казва се, че за да може реакцията да протече е необходим субстрат и кофактор. Кофактор. Звучи доста сложно, но означава просто небелтъчната част от ензима. Кофакторът може да е друга молекула, йон или атом, който помага на ензима да изпълнява функцията си. Кофакторът не е част от аминокиселина или от странична верига, или от белтък. Но е друг елемент, нужен за катализирането на реакцията. Видяхме, че при хексокиназата имаме магнезиеви йони, които комплексът приема. И така, когато хората говорят за витамини и минерали, много от витамините и минералите функционират като кофактори в различни ензими. Както виждаш на тази рисунка или според това, което съм чел, тези магнезиеви йони, оцветени в зелено, са кофактори. Кофакторът е небелтъчната част от ензима. Сега можем да класифицираме кофакторите. Можем да ги разделим на органични и неорганични кофактори. Видяхме неорганични кофактори, тези магнезиеви йони, но може да има и натриеви йони, калциеви йони, както и много други видове йони, които играят роля на кофактори. Те често "разсейват" електроните и ги държат заети, за да протече дадена реакция. Може да има и органични кофактори. Може да има и органични молекули. Запомни, органичните молекули съдържат въглерод, вериги от въглеродни и други атоми. Кофакторите, които са органични молекули, наричаме коензими. Има доста примери за коензими. Това тук е ензимът лактатдехидрогеназа. Той има коензим, който често ще срещаш, докато изучаваш биология. Това е НАД. Обърни внимание, че това не е просто йон, а цяла молекула. Съдържа въглерод и я наричаме органична молекула. НАД не е белтък, не е част от аминокиселинната последователност, която изгражда белтъка (ензима), това го прави кофактор. И тъй като е цяла органична молекула, го наричаме коензим. Но като всеки друг кофактор, той позволява на ензима да изпълнява функцията си и да подпомогне реакцията. Ще срещаш доста често коензима НАД. Той помага с транспорта на хидридни аниони (Н-). Хидридните аниони никога не съществуват самостоятелно, или поне много рядко, те представляват водороден атом с допълнителен електрон, така получават отрицателен заряд. Той помага за трансфера на тази група от или към субстрат, тъй като НАД може да приеме водороден анион и да се превърне в НАДН. Тук можеш да видиш структурата му, всъщност е забележителна. Може би ще направя цяло отделно видео за НАД, защото в толкова много учебници съм виждал само буквите НАД и НАДН, но винаги съм се чудел какво всъщност представлява това съединение. НАД е забележителна молекула. Това, което прави, е да вземе водородния анион ето тук, при този въглероден атом, може да се формира друга връзка с водорода, ще покажа това в друго видео. Ще покажа механизма. Това е много готина молекула. Спомни си, темата на това видео са коензимите, но виждаме тези тенденции в биологията като цяло. Названието на НАД – никотин-амид-аденин-ди-нуклеотид описва молекулата. Никотинамид - тук долу е тази част от молекулата, това е частта, която може да приеме или да отдаде водороден йон. Можем да кажем, че това е активната част от молекулата. Аденин, нашият добър, стар приятел аденин, който се среща в ДНК, РНК и АТФ. Това тук е нашият добър, стар приятел аденинът. Накрая имаме динуклеотид, тъй като молекулата съдържа два нуклеотида, свързани чрез фосфатните си групи. Да помислим за това. Имаме аденин ето тук, имаме рибоза и фосфатна група. Ако разгледаме само тази част, която оградих, виждаме градивната единица, или би могло да е градивната единица на РНК, ако ето тук имаме аденин. Ако включим всичко това, ако включим всичко това тук, имаме АДФ. Причината да се нарича динуклеотид е, че може да се раздели и по друг начин. Можем да кажем, че имаме един нуклеотид, който има никотинамид ето тук, това е единият от нуклеотидите, а другият нуклеотид е ето тук, и той съдържа аденин. Затова се нарича динуклеотид. Надявам се, че това направи НАД по-малко мистериозна молекула. Ще я виждаме често в бъдеще, но аз обичам да разглеждам структурата ѝ, защото се състои от всички тези компоненти, които ще виждаме отново и отново, ще ги виждаме в АТФ, в РНК, отново и отново. Но НАД не е единственият кофактор или коензим, има и много други. Причината да приемаме витамини и минерали е, че те функционират като кофактори. Витамин С е много важен кофактор за ензимите. Няма да навлизам в детайли за всичките му различни функции. Това са две различни изображения на витамин С. Пространствен модел и модел от сфери и пръчици. Фолиева киселина – отново са показани два различни модела. И фолиевата киселина, и витамин С са коензими, ако имаме белтък ето тук, с неговата много сложна структура, имаме и субстрати, но за да подпомогне – Ще направя субстратите в друг цвят. Имаме субстрати, това са молекулите, чиято реакция ензимът се опитва да катализира. Но може да имаме и йони, може да разглеждаш йоните като кофактори, а може да имаме и органични кофактори като витамин С например, и другите, които споменах. Кофакторите също подпомагат протичането на реакцията. Кофакторите могат да помогнат за стабилизирането на заряд, могат да приемат електрон или да отдадат електрон, могат да имат най-различни функции. Също така могат да са част от механизма на реакцията.