Enzymen zijn eiwitten die specifieke chemische reacties katalyseren of versnellen, zodat ze sneller gaan dan zonder de katalysator. Sommige enzymen vereisen de aanwezigheid van een extra molecuul of metaalion, een cofactor genaamd, voordat ze hun magie kunnen bewerken. Zonder deze cofactor kan het enzym de reactie niet meer katalyseren.
Functie
Per definitie is een cofactor een niet-eiwit-ion of molecuul dat het enzym nodig heeft voor zijn functie. Als de cofactor wordt verwijderd, kan het enzym zijn werk niet meer doen en werkt het niet meer als katalysator. Uw bloed bevat bijvoorbeeld een enzym dat koolzuuranhydrase wordt genoemd en dat de reactie tussen water en kooldioxide katalyseert om koolzuur te vormen. Koolzuuranhydrase vereist een zinkion als cofactor. Als er geen zink aanwezig is, zal het enzym niet werken.
Types
Cofactoren kunnen positief geladen metaalionen zijn, zoals ijzer, magnesium en zink, of het kunnen kleine op koolstof gebaseerde moleculen zijn, zoals vitamine B12. Cofactoren van kleine moleculen worden soms co-enzymen genoemd. Veel van de vitamines die u in uw dieet nodig heeft, werken als enzymcofactoren of voorlopers van enzymcofactoren. Sommige enzymen binden hun cofactoren zeer stevig, zodat de cofactor in feite een deel van het enzym is; in deze gevallen wordt de cofactor soms een prothetische groep genoemd. Voor andere enzymen is de cofactor slechts losjes gebonden of verbonden.
Mechanisme
De precieze rol die een cofactor speelt in een enzymatische reactie hangt af van het enzym. Elk enzym heeft zijn eigen reactiemechanisme, een opeenvolging van chemische stappen waardoor de reactie die het katalyseert plaatsvindt, en de rol van de cofactor is specifiek voor dat mechanisme. Bij koolzuuranhydrase zit het zinkion bijvoorbeeld vast in een spleet in het eiwit dat de actieve plaats wordt genoemd. Omdat het positief geladen en elektronenarm is, kan het een binding vormen met een passerend watermolecuul, waardoor het watermolecuul een waterstofion kan verliezen, zodat het een hydroxide-ion wordt, OH-. Dit hydroxide-ion kan nu het koolstofatoom in een molecuul koolstofdioxide aanvallen om koolzuur te vormen. Door het watermolecuul te binden en het in staat te stellen een waterstofion te verliezen, heeft het zinkion het enzym geholpen de reactie te vergemakkelijken.
Toepassingen
Het ontnemen van een enzym van zijn cofactor is soms een goede manier om te voorkomen dat het enzym een ongewenste reactie katalyseert. Wanneer studenten of wetenschappers bijvoorbeeld DNA extraheren, willen ze ervoor zorgen dat het DNA niet wordt versneden door enzymen die DNAsen worden genoemd. Door EDTA aan het reactiemengsel toe te voegen, wordt voorkomen dat DNAsen werken omdat de EDTA magnesiumionen vastgrijpt en ze in de oplossing bindt; magnesium is een cofactor die DNA's nodig hebben om te kunnen functioneren.
