Genetik
Genetik Grundlagen
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Ein Coenzym ist ein Hilfsmolekül für katalytische Reaktionen. Aber wie kannst du Coenzyme unterteilen und was ist ihre Funktionsweise? Das erklären wir dir in diesem Beitrag.%Du willst das Thema noch schneller verstehen? Kein Problem, dann schau dir einfach unser kurzes Video an!

Was ist ein Coenzym?

Ein Coenzym (oft auch Koenzym) ist ein nicht-proteinartiger Bestandteil von Enzymen. Es hilft Enzymen dabei, Reaktionen zu katalysieren (beschleunigen). Das ist möglich, indem sich das Coenzym für kurze Zeit an das Enzym bindet.

Handelt es sich dabei um eine nicht-kovalente (nicht feste) Bindung, nennst du das Coenzym ein Cosubstrat. Bindet ein Coenzym kovalent (fest) an ein Enzym, nennst du es eine prosthetische Gruppe.

Coenzyme nehmen also aktiv an der Enzymreaktion teil. Im Gegensatz zu einem Enzym verändern sich Cosubstrat und prosthetische Gruppe während der Reaktion. Deshalb müssen sie nach der Reaktion erneuert werden.

Coenzyme dienen häufig als Elektronendonator oder -akzeptor in Redoxreaktionen . Sie können aber auch bestimmte chemische Gruppen wie Phosphatgruppen auf andere Moleküle übertragen.

Coenzyme Definition

Coenzyme helfen Enzymen bei der Katalyse von Reaktionen, indem sie für kurze Zeit an das Enzym binden. Coenzym ist ein Überbegriff und kann in Cosubstrat und prosthetische Gruppe unterteilt werden.

Coenzym und Cofaktor

Coenzyme und Cofaktoren sind nicht das Gleiche. Cofaktor (auch Kofaktor oder engl. cofactor) ist ein Überbegriff. Er umfasst anorganische Komponenten wie Metall-Ionen und Coenzyme. Mit Metall-Ionen sind zum Beispiel Zink-, Eisen- und Kupfer-Ionen gemeint. Coenzyme kannst du weiter in Cosubstrate und prosthetische Gruppen unterteilen.

prosthetische Gruppe, Cofaktoren, Coenzyme, Cofaktoren Enzyme
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Unterteilung Cofaktoren und Coenzyme

%</span><img class="alignnone  wp-image-105928" src="https://blog.studyflix.de/wp-content/uploads/2021/02/CoenzymeCofaktoren-300x159.png" alt="" width="334" height="177" /><span style="color: #339966;"> %Beschriftung: Unterteilung Cofaktoren und Coenzyme. %alt.Text: prosthetische Gruppe, cofaktoren, coenzyme, cofaktoren enzyme %@animation: bitte statt prostetische Gruppen prosthetische Gruppen schreiben, also mit einem "h"

Prosthetische Gruppe

Prosthetische Gruppen binden kovalent an ein Enzym. Wenn die prosthetische Gruppe an ein Enzym gebunden ist, nennst du das ein Holoenzym. Andernfalls nennst du das Enzym ein Apoenzym.

Das Substrat kann nur an das Holoenzym binden. Ohne die prosthetische Gruppe könnte das Enzym also nicht die Reaktion katalysieren. Die prosthetischen Gruppen werden oft bei der Reaktion chemisch verändert. Deshalb müssen sie nach der Reaktion regeneriert (erneuert) werden.

Ein typisches Beispiel für eine prosthetische Gruppe ist FAD (Flavin-Adenin-Dinukleotid). FAD wird während der Enzymreaktion meist zu FADH2 reduziert. Beides sind wichtige Komponenten für einen funktionierenden Stoffwechsel.

Coenzym, Apoenzym, Holoenzym, FAD, FADH2
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Funktionsweise prosthetische Gruppe

%<img class="alignnone  wp-image-105979" src="https://blog.studyflix.de/wp-content/uploads/2021/02/Funktionsweise-Prosthetische-Gruppe-300x131.png" alt="" width="403" height="176" /> %Beschriftung: Funktionsweise prosthetische Gruppe. %alt.Text: Coenzym, Apoenzym, Holoenzym, FAD, FADH<sub>2</sub>. %@animation: Bitte etwas andere Formen und Farben verwenden. Evtl. könnte man auch Apo-und Holoenzym nochmal deutlicher darstellen, indem man das Apoenzym nur als grüne Form darstellt und beim Holoenzym dann die grüne Form und den roten Punkt.

Cosubstrate

Cosubstrate binden nicht-kovalent an ein Enzym. Auch hier nennst du das Enzym Holoenzym, wenn das Cosubstrat am Enzym gebunden ist. Ist kein Cosubstrat am Enzym gebunden, nennst du es Apoenzym.

Cosubstrate können Elektronen, Protonen oder funktionelle Gruppen aufnehmen oder abgeben. Deshalb verändern sie sich auch während der Reaktion und müssen erneuert werden. Das passiert meistens in einer nachgeschalteten Reaktion. Die erneuerten Cosubstrate können dann auch wieder an das Enzym binden.

Cosubstrate verhalten sich also eher wie Substrate und nicht wie Enzyme: Sie binden zusammen mit dem Substrat an das Enzym und gehen verändert aus der Reaktion hervor. So kannst du dir den Namen Cosubstrat auch gut merken.

Cosubstrate, Coenzyme, Apoenzym, Holoenzym
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Funktionsweise Cosubstrat

%<img class="alignnone  wp-image-105985" src="https://blog.studyflix.de/wp-content/uploads/2021/02/Funktionsweise-Cosubstrat-300x125.png" alt="" width="382" height="159" /> %Beschriftung: Funktionsweise Cosubstrat. %alt.Text: Cosubstrate, Coenzyme, Apoenzym, Holoenzym %@animation: hier bitte auch wieder andere Formen / Farben verwenden. Die Farbe von Enzym und Substrat sollte aber bitte die gleiche sein wie bei der Abbildung von der prosthetischen Gruppe. Der obere Teil des Coenzyms (schwer zu lesen) ist die "funktionelle Gruppe oder das Proton oder das Elektron". Also bitte funktionelle Gruppe/Proton/Elektron dazuschreiben.

Wichtige Cosubstrate sind zum Beispiel ATP (Adenosintriphosphat) und NAD+ (Nikotinamid-Adenin-Dinukleotid).

Coenzym ATP

Das Coenzym q10 stellt den Großteil von ATP (Adenosintriphosphat) her. ATP dient allen Lebewesen als universeller Energielieferant. ATP stellt unserem Körper also täglich eine Menge an Energie zur Verfügung. Es spielt eine wichtige Rolle bei Stoffwechselprozessen wie der Glykolyse oder der Gluconeogenese .

ATP ist ein Coenzym (genauer: ein Cosubstrat), welches Phosphatgruppen abgibt. In den chemischen Bindungen der Triphosphateinheit ist eine Menge Energie gespeichert. Durch die Abspaltung einer Phosphatgruppe wird also sehr viel Energie frei, die dein Körper dann zum Beispiel für die Muskelkontraktion nutzen kann.

Coenzyme, Cosubstrate, Coenzyme Wirkungsweise
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Funktionsweise des Cosubstrats ATP

%<img class="alignnone  wp-image-106137" src="https://blog.studyflix.de/wp-content/uploads/2021/02/CosubstratATP-3-300x152.png" alt="" width="395" height="200" />%Beschriftung: Funktionsweise des Cosubstrats ATP. %alt.Text: Coenzyme, Cosubstrate, Coenzyme Wirkungsweise %@animation: bitte Adenosintriphosphat anstelle der roten Form verwenden, sodass der User auch die Abspaltung der Phosphatgruppe (braun, oben) sehen kann. Dann den oberen Teil der roten Form als Phosphatgruppe anzeigen und den unteren Teil als Adenosindiphosphat 

Coenzym NAD+

NAD+ (Nikotinamid-Adenin-Dinukleotid) ist bei vielen Redoxreaktionen des Stoffwechsels als Elektronenakzeptor beteiligt. Es nimmt also Elektronen auf. Zusätzlich ist das NAD+ auch ein Protonenakzeptor. Es nimmt also zwei Elektronen und zwei Protonen auf. Dadurch wird NAD+ zu seinem Redoxpartner NADH/H+ reduziert. NADH/H+ gibt die Elektronen und Protonen dann direkt an die Atmungskette ab. NADH/H+ wird so wieder zu NAD+ oxidiert. In der Atmungskette werden die Elektronen und Protonen dann zum Beispiel für die ATP Produktion verwendet.

NAD Coenzym, NAD+, Coenzyme Wirkungsweise
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Funktionsweise des Cosubtrats NAD+

%<img class="alignnone  wp-image-106362" src="https://blog.studyflix.de/wp-content/uploads/2021/02/CosubstratNAD-4-300x71.png" alt="" width="376" height="89" /> %Beschriftung: Funktionsweise des Cosubstrats NAD<sup>+</sup>. %alt.Text: NAD Coenzym, NAD<sup>+</sup>, Coenzyme Wirkungsweise %@animation: bitte wie beim Beispiel ATP: NAD<sup>+</sup> anstelle der roten Form darstellen und dann beim letzten Schritt den unteren roten Teil als NADH/H<sup>+</sup> darstellen und statt dem oberen roten Teil die Schrift übernehmen.

Coenzyme und Vitamine

Es ist sehr wichtig, dass du verschiedene Vitamine über die Nahrung zu dir nimmst. Das liegt unter anderem daran, dass manche Coenzyme von deinem Körper nur mit Hilfe von Vitaminen hergestellt werden können. Das ist zum Beispiel bei dem Coenzym NAD+ der Fall. Dein Körper kann es nur durch das Vitamin B3 (Niacinamid) herstellen. Das findest du zum Beispiel in Lebensmitteln wie Fisch, Erdnüssen oder Pilzen.

FAD (Flavin-Adenin-Dinukleotid) ist ein weiteres Beispiel für ein Coenzym, das dein Körper nicht ohne Hilfe eines Vitamins herstellen kann. Damit in deinem Körper FAD synthetisiert werden kann, musst du Vitamin B2 (Riboflavin) aufnehmen. Das findest du in Lebensmitteln wie Milch, Fisch oder Vollkornbrot. FAD spielt eine wichtige Rolle in der Zellatmung und ist daher essenziell für einen funktionierenden Stoffwechsel. %Du willst wissen, wie die Zellatmung funktioniert? Dann schau dir unser Video dazu an! %Thumbnail Zellatmung

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