ფერმენტების უმეტესობას კატალიზური აქტივობის განსახორციელებლად ესაჭიროება დამხმარე ელემენტები - კოფაქტორები. ეს ნივთიერებები ბუნებით არაცილოვანია და ყოველთვის არ წარმოადგენს ფერმენტის მოლეკულის სტრუქტურულ ნაწილს. ცილის და კოფაქტორის ფუნქციურ კომპლექსს ჰოლოენზიმი ეწოდება, ხოლო მხოლოდ ცილოვან ნაწილს აპოენზიმი. კოფაქტორს, რომელიც მუდმივად არის ფერმენტის ნაწილი და მასთან დაკავშირებულია კოვალენტური ბმებით, ეწოდება პროთეზირების ჯგუფს.
უფრო ფართო გაგებით, კოფაქტორი არის დამატებითი ჯგუფი ნებისმიერ რთულ ცილაში, რომელიც ინარჩუნებს მას ფუნქციურ მდგომარეობაში. ფერმენტულ პროტეინებში კოფაქტორები შეიძლება უშუალოდ ჩაერთონ კატალიზის რეაქციაში.
კოფაქტორების მახასიათებლები და ტიპები
კოფაქტორები არის დაბალი მოლეკულური წონის ნივთიერებები, რომლებიც ქიმიურად იყოფა 2 დიდ ჯგუფად:
- ორვალენტიანი ლითონებისიონები (თუთია, მაგნიუმი,კალიუმი, სპილენძი, მანგანუმი, რკინა და ა.შ.);
- კოენზიმები - ორგანული არაცილოვანი ნაერთები.
თავის მხრივ, კოენზიმები იყოფა ვიტამინებად მათი წარმოებულებით და არავიტამინური ბუნების ნაერთებით. ეს უკანასკნელი მოიცავს:
- UDP-გლუკოზა;
- ნუკლეოტიდები;
- მეტალოპორფირინები;
- FAD, OVER+, NADP+;
- გლუტათიონი;
- უბიქინონი;
- S-ადენოსილმეთიონინი.
კოფაქტორებს შეუძლიათ შექმნან როგორც ძლიერი კოვალენტური, ასევე სუსტი ბმები ფერმენტებთან. ზოგიერთი ჯგუფი იმდენად ძლიერად ურთიერთქმედებს პოლიპეპტიდურ ნაწილთან, რომ ძნელია მათი გამოყოფა ქიმიურადაც.
სირთულეები "კოფაქტორის" და "კოენზიმის" ცნებების განსაზღვრაში
ვიწრო გაგებით, კოფაქტორები ლითონის იონებია, კოენზიმები კი ორგანული ბუნების ჯგუფებია. თუ ამ ელემენტებს განვიხილავთ მათი ფუნქციური მნიშვნელობის თვალსაზრისით, მაშინ კოფაქტორი არ მონაწილეობს კატალიზურ რეაქციაში და, შესაბამისად, არ არის კოენზიმი. განზოგადებული ინტერპრეტაციით, კოენზიმი არის კოფაქტორის განსაკუთრებული შემთხვევა.
ასეთი რაოდენობის ინტერპრეტაცია განპირობებულია იმით, რომ თანამედროვე ბიოქიმიაში ეს ტერმინები არის ორაზროვანი ცნებები, რომლებსაც არ აქვთ უნივერსალური განმარტება.
კოფაქტორების ბიოლოგიური როლი
ფერმენტულ კოფაქტორებს შეუძლიათ შეასრულონ სხვადასხვა ფუნქციები, მათ შორის:
- მონაწილეობა მესამეული და მეოთხეული კონფორმაციების ფორმირებასა და სტაბილიზაციაში;
- სუბსტრატის ან კატალიზური ცენტრის სტაბილიზაცია, უზრუნველყოფამათ შორის კომპლემენტარულობა;
- მონაწილეობა კატალიზში, როგორც დამატებითი სუბსტრატი;
- ფერმენტული აქტივობის რეგულირება;
- მონაწილეობა რედოქს რეაქციებში.
მიუხედავად მოქმედების მექანიზმისა და კოფაქტორის ქიმიური ბუნებისა, მისი არარსებობის შემთხვევაში ფერმენტი ვერ ახორციელებს კატალიზურ აქტივობას. თუმცა, არსებობს ფერმენტების მცირე ჯგუფი, რომელთა ფუნქციონირება არ არის დაკავშირებული კოფაქტორებთან.
