Cofaktoren – Einteilung, Struktur und Funktion

Coenzyme und Cofaktoren – Einteilung, Struktur und Funktion

Enzyme sind Biokatalysatoren, die unsere Stoffwechselwege beschleunigen. Häufig benötigen sie für ihre Aufgaben zusätzliche Bestandteile, die sogenannten Coenzyme und Cofaktoren. Diese zwei unterschiedlichen Bestandteile der Enzyme können häufig durch ihre chemische Struktur und ihre Rolle in enzymatischen Reaktionen unterschieden werden.

Was Coenzyme und Cofaktoren genau sind, wie sie aufgebaut sind und welche Funktion sie haben, erklären wir in diesem Text.

Coenzyme

Coenzyme sind komplexe, organische Moleküle. Vitamine sind häufig Bestandteile oder Vorstufen der Coenzyme.

Die Coenzyme sind nur vorübergehend mit dem Enzym verbunden und werden, anders als das Enzym selbst, oft chemisch verändert. Dabei werden Elektronen, Protonen oder chemische Gruppen wie Acetyl- oder Phosphatreste vom Substrat übernommen oder an dieses abgegeben. Coenzyme werden daher auch als Cosubstrat bezeichnet.

Wichtige Beispiele sind:

• Adenosintriphosphat $\ce{(ATP)}$
• Nicotinsäureamid-Adenin-Dinucleotid $\ce{(NAD+)}$
• Flavin-Adenin-Dinukleotid $\ce{(FAD)}$
• Nicotinsäureamid-Adenin-Dinukleotid-Phosphat $\ce{(NADP+)}$

$\ce{ATP}$ dient in den Zellen aller Lebewesen als Energiespeicher, beispielsweise für den Stofftransport. Die beteiligte Gruppe ist eine Phosphatgruppe. Die endständigen Phosphatgruppen können abgespalten werden und dadurch kommt es zur Energiefreisetzung. Die Zellen können diese Energie für ihren Zellstoffwechsel nutzen. Unter Energieaufwand kann dann auch wieder ATP regeneriert werden. $\ce{NAD+}$ hat die Aufgabe, im Rahmen von Redoxreaktionen Wasserstoff zu übertragen, beispielsweise während der Zellatmung. Die beteiligten Gruppen sind Protonen und Elektronen. Ähnliche Aufgaben im Zellstoffwechsel haben $\ce{FAD}$ und $\ce{NADP+}$.

Cofaktoren

Cofaktoren können sowohl organische als auch anorganische Moleküle sein. Eine wichtige Untergruppe der Cofaktoren sind die anorganischen Metallionen, zu denen beispielsweise Kupfer $\ce{(Cu^{2+})}$, Magnesium $\ce{(Mg^{2+})}$ oder Eisen $\ce{(Fe^{2+})}$ gehören. Diese Metallionen können verschiedene Rollen in enzymatischen Reaktionen spielen. Sie dienen häufig als Elektronenakzeptor z. B. in der Atmungskette.

Coenzyme und Cofaktoren – Zusammenfassung

Coenzyme und Cofaktoren unterscheiden sich in ihrer chemischen Struktur. Coenzyme sind organische Moleküle, die locker mit dem Enzym verbunden sind. Häufig sind Vitamine Vorstufen der Coenzyme. Sie sind an wichtigen Prozessen im Zellstoffwechsel beteiligt und übertragen Elektronen, Protonen oder chemische Gruppen. Wichtige Beispiele sind $\ce{ATP}$ oder $\ce{NAD+}$.

Zu den Cofaktoren gehören u. a. anorganische Metallionen wie Kupfer $\ce{(Cu^{2+})}$, Magnesium $\ce{(Mg^{2+})}$ oder Eisen $\ce{(Fe^{2+})}$ . Sie dienen als Elektronenakzeptoren.

Häufig gestellte Fragen zum Thema Coenzyme und Cofaktoren

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