Ферменты - это белки, которые катализируют или ускоряют определенные химические реакции, поэтому они протекают быстрее, чем без катализатора. Некоторым ферментам требуется присутствие дополнительной молекулы или иона металла, называемого кофактором, прежде чем они смогут творить чудеса. Без этого кофактора фермент больше не может катализировать реакцию.
Функция
По определению кофактор - это небелковый ион или молекула, необходимая ферменту для его функции. Если кофактор удалить, фермент не сможет выполнять свою работу и больше не будет работать в качестве катализатора. Например, ваша кровь содержит фермент под названием карбоангидраза, который катализирует реакцию между водой и углекислым газом с образованием угольной кислоты. Карбоангидраза требует в качестве кофактора иона цинка. Если цинка нет, фермент работать не будет.
Типы
Кофакторами могут быть положительно заряженные ионы металлов, таких как железо, магний и цинк, или они могут быть небольшими молекулами на основе углерода, такими как витамин B12. Кофакторы малых молекул иногда называют коферментами. Многие витамины, которые вам необходимы в вашем рационе, действуют как кофакторы ферментов или предшественники кофакторов ферментов. Некоторые ферменты очень прочно связывают свои кофакторы, так что кофактор в основном является частью фермента; в этих случаях кофактор иногда называют протезной группой. Для других ферментов кофактор связан или связан только слабо.
Механизм
Точная роль, которую кофактор играет в ферментативной реакции, зависит от фермента. Каждый фермент имеет свой собственный механизм реакции, последовательность химических шагов, посредством которых происходит реакция, которую он катализирует, и роль кофактора специфична для этого механизма. Например, при использовании карбоангидразы ион цинка застревает в щели в белке, называемой активным центром. Поскольку он положительно заряжен и беден электронами, он может образовывать связь с проходящей молекулой воды, позволяя молекуле воды терять ион водорода, так что он становится гидроксид-ионом ОН-. Этот ион гидроксида теперь может атаковать атом углерода в молекуле диоксида углерода с образованием угольной кислоты. Связывая молекулу воды и позволяя ей терять ион водорода, ион цинка помогает ферменту облегчить реакцию.
Приложения
Лишение фермента его кофактора иногда является хорошим способом остановить катализатор нежелательной реакции ферментом. Например, когда студенты или ученые извлекают ДНК, они хотят убедиться, что ДНК не расщепляется ферментами, называемыми ДНКазами. Добавление ЭДТА в реакционную смесь предотвращает работу ДНКаз, поскольку ЭДТА захватывает ионы магния и связывает их в растворе; магний является кофактором, который необходим ДНКазам для функционирования.