kofaktor definicja
kofaktor to niebiałkowy związek chemiczny wspomagający biologiczną reakcję chemiczną. Współczynnikami mogą być jony metali, związki organiczne lub inne związki chemiczne, które mają pomocne właściwości zwykle nie występujące w aminokwasach. Niektóre kofaktory mogą być wytwarzane wewnątrz organizmu, takie jak ATP, podczas gdy inne muszą być spożywane w żywności.
minerały, na przykład, pochodzą ze środowiska i nie mogą być wytwarzane od podstaw przez żadną żywą komórkę. Związki organiczne, które nazywamy „witaminami”, są kofaktorami, których nasze ciała nie mogą wytwarzać, więc musimy je spożywać z pożywienia, aby nasze komórki mogły pełnić niezbędne funkcje życiowe.
na poziomie biochemicznym kofaktory są ważne w zrozumieniu przebiegu reakcji biologicznych. Obecność lub brak kofaktorów może decydować o tym, jak szybko przebiegają reakcje z ich reagenta na ich produkt.
na poziomie biologicznym zrozumienie kofaktorów jest ważne dla zrozumienia zdrowia. Bez odpowiednich kofaktorów ludzie i inne zwierzęta mogą rozwinąć poważne choroby, a nawet śmierć.
funkcja kofaktorów
kofaktory zazwyczaj służą do dostarczania grup chemicznych lub właściwości, które nie występują w innych grupach chemicznych.
ATP, na przykład, jest kofaktorem o wyjątkowej zdolności przenoszenia energii do kierowania procesami chemicznymi, takimi jak aktywność enzymów i białek transportowych.
hem, z drugiej strony, jest kompleksem chemicznym, który zawiera żelazo, co pozwala hemu wiązać się z cząsteczkami tlenu w unikalny sposób. Hem jest niezbędny dla naszych komórek krwi do przenoszenia tlenu przez nasze ciała.
istnieją dziesiątki znanych kofaktorów, z których każdy może być niezbędny do wielu reakcji biochemicznych, jak pokazano poniżej.
dzięki temu funkcje kofaktorów mogą być tak różnorodne, jak ich struktura chemiczna i właściwości.
szeroko zakrojone działanie kofaktorów można zaobserwować badając niedobory witamin: niedobory różnych witamin, z których wiele jest kofaktorami, mają wiele różnych negatywnych skutków dla zdrowia człowieka.
rodzaje kofaktorów
witaminy
witaminy są związkami organicznymi, które są współczynnikami niezbędnych reakcji biochemicznych. Witaminy zazwyczaj muszą być spożywane w diecie, ponieważ nie mogą być wytwarzane w organizmie.
wiele witamin jest kofaktorami, które pomagają enzymom katalizować reakcje, takie jak produkcja ważnych białek. Witamina C, na przykład, jest kofaktorem do produkcji kolagenu tkanki łącznej.
dlatego ludzie, którzy chorują na szkorbut – ciężką postać niedoboru witaminy C – mogą doświadczać problemów z tkanką łączną, w tym osłabienia mięśni, bolesności mięśni, a nawet niewyjaśnionego krwawienia, ponieważ tkanki łączne naczyń krwionośnych nie mogą być zastąpione.
niedobory witamin są dobrą ilustracją skutków niedoboru współczynnika. Podobnie jak istnieje wiele możliwych niedoborów witamin z wieloma różnymi objawami, istnieje wiele różnych czynników, które nasz organizm potrzebuje do przeprowadzenia różnorodnych niezbędnych reakcji biochemicznych.
zapotrzebowanie organizmu na różnorodne kofaktory witaminowe jest również powodem, dla którego dietetycy radzą ludziom „jeść tęczę” – wiele kolorów roślin jest wytwarzanych przez kofaktory, więc jedzenie owoców i warzyw w szerokiej gamie kolorów pomaga zapewnić, że spożywamy zdrową różnorodność kofaktorów.
minerały
podobnie jak witaminy, minerały są substancjami chemicznymi spoza organizmu, które muszą być spożywane, aby umożliwić naszym komórkom prawidłowe funkcjonowanie. Różnica polega na tym, że podczas gdy witaminy są cząsteczkami organicznymi-cząsteczkami zawierającymi węgiel, które często są wytwarzane przez inne żywe istoty – minerały są substancjami nieorganicznymi, które występują naturalnie i często znajdują się w skałach i glebie.
minerały często wchodzą do naszej diety z roślin, które wyciągają je z ziemi przez korzenie wraz z wodą. W niektórych rzadkich przypadkach osoby z niedoborami witamin mogą odczuwać potrzebę jedzenia niektórych rodzajów gleby w celu uzyskania minerałów bezpośrednio z gleby.
minerały, które są ważne dla zdrowia człowieka, obejmują miedź, która jest niezbędna do działania niektórych ważnych enzymów wątrobowych, które rozkładają toksyny; żelazo, które jest niezbędne do działania niektórych ważnych enzymów metabolicznych; magnez, który jest niezbędny do działania polimerazy DNA i innych enzymów; i cynk, który jest również niezbędny do polimerazy DNA, a także niektórych enzymów wątrobowych.
podobnie jak w przypadku witamin, może być zbyt wiele dobrego – podczas gdy minerały są niezbędne w małych ilościach do funkcjonowania naszego metabolizmu, przyjmowanie dużych dawek może skutkować toksycznością i śmiercią. Rzeczywiście, przedawkowanie multiwitamin zawierających żelazo jest główną przyczyną śmierci u dzieci poniżej 4 roku życia, które mogą pomylić te multiwitaminy z cukierkami.
Organiczne kofaktory nie zawierające witamin
niektóre kofaktory są substancjami organicznymi nie sklasyfikowanymi jako enzymy. Niektóre z nich mogą być wytwarzane we własnym ciele, a więc nie kwalifikowane jako witaminy.
Organiczne kofaktory bez witamin obejmują ATP-niezbędny asystent wielu procesów biochemicznych, który przenosi energię do wielu enzymów, białek transportowych i innych; Koenzym Q, który odgrywa istotną rolę w mitochondrialnym łańcuchu transportowym; i hem, który jest złożonym związkiem zawierającym żelazo, który jest niezbędny dla naszych komórek krwi do przenoszenia tlenu w organizmie.
przykłady kofaktorów
tiamina (witamina B3)
tiamina jest witaminą występującą głównie w jadalnych nasionach, takich jak fasola, kukurydza i ryż. Aby poprawić zdrowie publiczne, tiamina jest często sztucznie dodawana do produktów zawierających pszenicę, takich jak płatki śniadaniowe.
w organizmie tiamina jest używana do wytwarzania wielu koenzymów, które pomagają w ważnych procesach. Jest wytwarzany w Pirofosforan tiaminy, który jest niezbędny do rozkładania cukrów i aminokwasów.
ciężki niedobór tiaminy jest jedną z przyczyn zespołu Korsakoffa – rzadkiego zaburzenia neurologicznego obserwowanego u osób z ciężkim uzależnieniem od alkoholu. W zespole Korsakoffa ciężkie niedożywienie, brak tiaminy i uszkodzenie mózgu spowodowane nadużywaniem alkoholu powodują ciężkie objawy, w tym upośledzenie pamięci. Niektórzy chorzy na zespół Koraskoffa nie są w stanie tworzyć nowych wspomnień, ponieważ metabolizm ich mózgu jest tak upośledzony.
kwas foliowy (witamina B9)
kwas foliowy to kolejna witamina, która jest obecnie często dodawana do żywności w celu poprawy zdrowia publicznego. Konieczne jest, aby organizm produkował DNA, RNA i aminokwasy, które są niezbędne do wzrostu i podziału komórek.
To sprawia, że kwas foliowy jest szczególnie niezbędny dla kobiet w ciąży, których płody bardzo szybko wytwarzają nowe komórki i tkanki. Niedobory kwasu foliowego mogą prowadzić do wad wrodzonych u niemowląt lub do niedokrwistości u kobiet w ciąży, które mogą nie być w stanie wytworzyć wystarczającej ilości nowych krwinek, aby dostarczyć zarówno je, jak i dziecko.
z tego powodu zaleca się, aby wszystkie kobiety w wieku rozrodczym porozmawiały z lekarzami o przyjmowaniu suplementów kwasu foliowego. Wyniki ciąży są najlepsze, gdy wystarczająca ilość kwasu foliowego jest obecna w organizmie matki jeszcze przed rozpoczęciem ciąży.
klastry żelaza i siarki
klastry żelaza i siarki to-jak się domyślacie-klastry żelaza i jonów siarki, które mogą tworzyć stabilne układy. Klastry te mają wiele unikalnych właściwości, których nie ma w aminokwasach ani innych związkach organicznych.
unikalne właściwości klastrów żelaza i siarki sprawiają, że są one bardzo przydatne w reakcjach biologicznych obejmujących transfery elektronów. Zarówno żelazo, jak i siarka są w stanie przechowywać i uwalniać elektrony z większą łatwością niż bardziej powszechne Atomy, takie jak węgiel.
To sprawia, że klastry żelaza i siarki są istotną częścią kofaktorów i enzymów zaangażowanych w transfer elektronów i transfer energii, w tym dehydrogenazy NADH, koenzymu Q, cytochromu C oraz kompleksu I i kompleksu II w mitochondriach.
- enzym – białko zwiększające szybkość reakcji chemicznej. Enzymy umożliwiają życie poprzez katalizowanie reakcji, które w przeciwnym razie przebiegałyby bardzo powoli.
- minerał-naturalnie występująca substancja nieorganiczna, często występująca w skałach. Niektóre minerały mają właściwości chemiczne, które są wykorzystywane przez komórki w celu ułatwienia ich procesów życiowych.
- witamina-organiczny związek chemiczny, niezbędny do aktywności biologicznej. Witaminy muszą być spożywane w diecie organizmu, jeśli organizm nie może ich samodzielnie wytworzyć.
Quiz
1. Co, jeśli poniższe nie jest prawdopodobne, aby być kofaktorem?
A. Witamina A
B. żelazo
C. ATP
D. żaden z powyższych.
2. Dlaczego minerał może być użyteczny jako kofaktor?
A. minerały mogą mieć bardzo różne właściwości chemiczne od związków organicznych, takich jak węgiel.
B. niektóre minerały są lepsze w przyjmowaniu i oddawaniu elektronów niż związki organiczne.
C. minerały zawierają atomy, które nie mogą być wytwarzane przez istoty żywe, ale większość jest uzyskiwana ze środowiska.
D. Wszystkie powyższe.
3. Dlaczego ważne jest, aby jeść różne owoce i warzywa?
A. ponieważ owoce i warzywa zawierają minerały, które pobierają z gleby przez korzenie.
B. ponieważ owoce i warzywa zawierają związki organiczne, których zwierzęta nie wytwarzają same.
C. Ponieważ różne owoce i warzywa zawierają różne kofaktory, które są niezbędne dla zdrowia człowieka.
D. Wszystkie powyższe.