Hur skulle bristen på en kofaktor för ett enzym påverka enzymets funktion?

Enzymer är proteiner som katalyserar eller påskyndar specifika kemiska reaktioner så att de går snabbare än de skulle utan katalysatorn. Vissa enzymer kräver närvaro av en ytterligare molekyl eller metalljon som kallas en kofaktor innan de kan utöva sin magi. Utan denna kofaktor kan enzymet inte längre katalysera reaktionen.

Per definition är en kofaktor en icke-proteinjon eller molekyl som krävs av enzymet för dess funktion. Om kofaktorn avlägsnas kommer enzymet inte att kunna göra sitt jobb och fungerar inte längre som en katalysator. Ditt blod innehåller till exempel ett enzym som kallas kolsyraanhydras som katalyserar reaktionen mellan vatten och koldioxid för att bilda kolsyra. Kolsyraanhydras kräver en zinkjon som en kofaktor. Om det inte finns någon zink, kommer enzymet inte att fungera.

Kofaktorer kan vara positivt laddade metalljoner, såsom järn, magnesium och zink, eller de kan vara små kolbaserade molekyler som vitamin B12. Små molekylkofaktorer kallas ibland koenzymer. Många av de vitaminer du behöver i din kost fungerar som enzymkofaktorer eller föregångare till enzymkofaktorer. Vissa enzymer binder sina kofaktorer mycket tätt så att kofaktorn i grunden är en del av enzymet; i dessa fall kallas kofaktorn ibland en protesgrupp. För andra enzymer är kofaktorn endast löst bunden eller ansluten.

Den exakta roll som en kofaktor spelar i en enzymatisk reaktion beror på enzymet. Varje enzym har sin egen reaktionsmekanism, en sekvens av kemiska steg genom vilka reaktionen det katalyserar äger rum, och kofaktorns roll är specifik för den mekanismen. Med kolsyraanhydras fastnar till exempel zinkjonen i en klyfta i proteinet som kallas det aktiva stället. Eftersom den är positivt laddad och elektronfattig kan den bilda en bindning med en passerande vattenmolekyl, vilket gör det möjligt för vattenmolekylen att förlora en vätejon så att den blir en hydroxidjon, OH-. Denna hydroxidjon kan nu angripa kolatomen i en koldioxidmolekyl för att bilda kolsyra. Genom att binda vattenmolekylen och göra det möjligt att förlora en vätejon har zinkjonen hjälpt enzymet att underlätta reaktionen.

Att beröva ett enzym av dess kofaktor är ibland ett bra sätt att stoppa enzymet från att katalysera en oönskad reaktion. När studenter eller forskare extraherar DNA, till exempel, vill de se till att DNA inte hackas upp av enzymer som kallas DNAses. Tillsats av EDTA till reaktionsblandningen förhindrar att DNA-ämnen fungerar eftersom EDTA tar tag i magnesiumjoner och binder dem i lösningen; magnesium är en kofaktor som DNAser kräver för att fungera.