Lielākajai daļai fermentu katalītiskās aktivitātes īstenošanai nepieciešami palīgelementi - kofaktori. Šīs vielas pēc būtības nav olb altumvielas un ne vienmēr ir fermenta molekulas strukturāla daļa. Olb altumvielu un kofaktora funkcionālo kompleksu sauc par holoenzīmu, un tikai proteīna daļu sauc par apoenzīmu. Kofaktors, kas pastāvīgi ir fermenta sastāvdaļa un ir saistīts ar to ar kovalentām saitēm, tiek saukts par protezēšanas grupu.
Plašākā nozīmē kofaktors ir papildu grupa jebkurā kompleksā proteīnā, kas uztur to funkcionālā stāvoklī. Fermentu proteīnos kofaktori var būt tieši iesaistīti katalīzes reakcijā.
Kofaktoru raksturojums un veidi
Kofaktori ir zemas molekulmasas vielas, kuras ķīmiski iedala 2 lielās grupās:
- divvērtīgo metālu joni (cinks, magnijs,kālijs, varš, mangāns, dzelzs utt.);
- koenzīmi – organiski neolb altumvielu savienojumi.
Savukārt koenzīmi tiek iedalīti vitamīnos ar to atvasinājumiem un nevitamīnu dabas savienojumiem. Pēdējie ietver:
- UDP-glikoze;
- nukleotīdi;
- metaloporfirīni;
- FAD, OVER+, NADP+;
- glutations;
- ubiquinone;
- S-adenozilmetionīns.
Kofaktori var veidot gan spēcīgas kovalentās, gan vājās saites ar fermentiem. Dažas grupas mijiedarbojas ar polipeptīda daļu tik spēcīgi, ka tās ir grūti atdalīt pat ķīmiski.
Grūtības definēt jēdzienus "kofaktors" un "koenzīms"
Šaurā nozīmē kofaktori ir metālu joni, un koenzīmi ir organiskas dabas grupas. Ja aplūkojam šos elementus no to funkcionālās nozīmes viedokļa, tad kofaktors nepiedalās katalīzes reakcijā un tāpēc nav koenzīms. Vispārējā interpretācijā koenzīms ir īpašs kofaktora gadījums.
Šāda interpretāciju daudzveidība ir saistīta ar to, ka mūsdienu bioķīmijā šie termini ir neviennozīmīgi jēdzieni, kuriem nav universālas definīcijas.
Kofaktoru bioloģiskā loma
Enzīmu kofaktori var veikt dažādas funkcijas, tostarp:
- piedalīšanās terciāro un kvartāro konformāciju veidošanā un stabilizēšanā;
- substrāta vai katalītiskā centra stabilizācija, nodrošinotsavstarpēja komplementaritāte;
- piedalīšanās katalīzē kā papildu substrāts;
- enzīmu aktivitātes regulēšana;
- piedalīšanās redoksreakcijās.
Neatkarīgi no darbības mehānisma un kofaktora ķīmiskā rakstura, ja tā nav, ferments nevar veikt katalītisko darbību. Tomēr ir neliela fermentu grupa, kuru darbība nav saistīta ar kofaktoriem.
