Кофактор

Визначення кофактора

Кофактор - це небілкова хімічна речовина, яка сприяє біологічній хімічній реакції. Ко-факторами можуть бути іони металів, органічні сполуки або інші хімічні речовини, які мають корисні властивості, які зазвичай не містяться в амінокислотах. Деякі кофактори можуть утворюватися всередині організму, наприклад, АТФ, тоді як інші необхідно вживати в їжу.

Наприклад, мінерали надходять із навколишнього середовища, і жодна жива клітина їх не може виготовити з нуля. Органічні сполуки, які ми називаємо «вітамінами», є кофакторами, які не може виробляти наш власний організм, тому ми повинні споживати їх з їжею, щоб наші клітини могли виконувати життєво важливі життєві функції.

На біохімічному рівні кофактори важливі для розуміння того, як протікають біологічні реакції. Наявність або відсутність кофакторів може визначати, наскільки швидко протікають реакції від їх реагенту до продукту.

На біологічному рівні розуміння кофакторів важливо для розуміння здоров’я. Без належних кофакторів у людей та інших тварин можуть розвинутися серйозні захворювання та навіть смерть.

Функція кофакторів

Кофактори, як правило, служать для забезпечення хімічних груп або властивостей, яких немає в інших хімічних групах.

Наприклад, АТФ - це кофактор з унікальною здатністю передавати енергію для руху хімічних процесів, таких як активність ферментів та транспортних білків.

Гем, навпаки, є хімічним комплексом, що містить залізо, яке дозволяє гему зв’язуватися з молекулами кисню унікальним способом. Гем необхідний нашим клітинам крові для перенесення кисню через наше тіло.

Існують десятки відомих кофакторів, кожен з яких може бути необхідний для численних біохімічних реакцій, як показано нижче.

Як результат, функції кофакторів можуть бути настільки різноманітними, як і їх хімічна структура та властивості.

Широкий вплив кофакторів можна побачити, вивчаючи дефіцит вітамінів: дефіцит різних вітамінів, багато з яких є кофакторами, має багато різних негативних наслідків для здоров’я людини.

Види кофактора

Вітаміни

Вітаміни - це органічні сполуки, які є факторами необхідних біохімічних реакцій. Вітаміни, як правило, потрібно вживати під час дієти, оскільки вони не можуть надходити всередину організму.

Багато вітамінів є кофакторами, які допомагають ферментам каталізувати реакції, такі як вироблення важливих білків. Наприклад, вітамін С є кофактором для виробництва колагену сполучної тканини.

Ось чому люди, які отримують цингу - важку форму дефіциту вітаміну С - можуть мати проблеми зі сполучною тканиною, включаючи м’язову слабкість, м’язову хворобливість і навіть незрозумілі кровотечі, оскільки сполучні тканини судин не можна замінити.

Нестача вітамінів є гарною ілюстрацією наслідків дефіциту ко-фактора. Подібно до того, як існує багато можливих авітамінозів із багатьма різними симптомами, існує безліч різних факторів, необхідних нашому організму для здійснення різноманітних необхідних біохімічних реакцій.

Потреба організму до різноманітних вітамінних кофакторів також є причиною того, чому дієтологи радять людям “їсти веселку” - кольори багатьох рослин виробляються кофакторами, тому вживання фруктів та овочів у різноманітних кольорах допомагає забезпечити нам споживання здорове різноманіття кофакторів.

Мінерали

Як і вітаміни, мінерали - це хімічні речовини ззовні тіла, які потрібно вживати, щоб наші клітини могли нормально функціонувати. Різниця полягає в тому, що хоча вітаміни - це органічні молекули - молекули, що містять вуглець, які часто утворюються іншими живими істотами, - мінерали є неорганічними речовинами, що відбуваються в природі, і часто знаходяться в гірських породах та ґрунті.

Мінерали часто потрапляють у наш раціон з рослин, які витягують їх із землі через коріння разом з водою. У деяких рідкісних випадках люди з авітамінозом можуть відчувати бажання з’їсти певні типи грунту для безпосереднього отримання мінеральних речовин із ґрунту.

До мінералів, важливих для здоров’я людини, належить мідь, яка необхідна для функціонування деяких важливих ферментів печінки, що розщеплюють токсини; залізо, яке необхідне для функціонування деяких важливих метаболічних ферментів; магній, який необхідний для функціонування ДНК-полімерази та інших ферментів; і цинку, який також необхідний для ДНК-полімерази, а також деяких ферментів печінки.

Як і у випадку з вітамінами, корисного може бути занадто багато - хоча мінерали необхідні в невеликих кількостях, щоб наш метаболізм функціонував, прийом великих доз може призвести до токсичності та смерті. Дійсно, передозування залізовмісних полівітамінів є основною причиною смерті у дітей до 4 років, які можуть прийняти ці полівітаміни за цукерки.

Органічні невітамінові кофактори

Деякі кофактори - це органічні речовини, які не класифікуються як ферменти. Деякі з них можуть вироблятися всередині нашого організму, і тому не кваліфікуються як вітаміни.

До органічних невітамінних кофакторів належать АТФ - важливий помічник багатьох біохімічних процесів, який передає енергію численним ферментам, транспортує білки тощо; кофермент Q, який відіграє життєво важливу роль у мітохондріальному транспортному ланцюзі; і гем, який являє собою складну залізовмісну сполуку, необхідну нашим клітинам крові для перенесення кисню по всьому тілу.

Приклади кофакторів

Тіамін (вітамін B3)

Тіамін - це вітамін, що міститься переважно в їстівних насінні, таких як квасоля, кукурудза та рис. Для поліпшення стану здоров'я тіамін часто штучно додають до продуктів, що містять пшеницю, таких як каші для сніданку.

В організмі тіамін використовується для утворення багатьох коферментів, які допомагають у важливих процесах. З нього отримують тіамінпірофосфат, який необхідний для розщеплення цукрів та амінокислот.

Сильний дефіцит тіаміну є однією з причин синдрому Корсакова - рідкісного неврологічного розладу, який спостерігається у людей з важкою алкогольною залежністю. При синдромі Корсакова сильне недоїдання, відсутність тіаміну та пошкодження головного мозку внаслідок надмірного вживання алкоголю поєднують у собі серйозні симптоми, включаючи порушення пам’яті. Деякі хворі на синдром Кораскова не можуть формувати нові спогади, оскільки метаболізм їх мозку так порушений.

Фолієва кислота (вітамін В9)

Фолієва кислота - ще один вітамін, який зараз часто додають у їжу для поліпшення здоров'я населення. В організмі необхідно виробляти ДНК, РНК та амінокислоти, необхідні для росту та поділу клітин.

Це робить фолієву кислоту особливо важливою для вагітних, у яких плоди дуже швидко виробляють нові клітини та тканини. Дефіцит фолієвої кислоти може призвести до вроджених вад у немовлят або до анемії у вагітних жінок, які, можливо, не зможуть створити достатньо нових клітин крові, щоб забезпечити їх і дитину.

З цієї причини всім дітородним вікам рекомендується поговорити зі своїми лікарями про прийом добавок фолієвої кислоти. Результати вагітності найкращі, коли в організмі матері присутня достатня кількість фолієвої кислоти ще до початку вагітності.

Кластери заліза-сірки

Кластери заліза-сірки - це, як ви вже здогадалися, скупчення іонів заліза та сірки, які можуть утворювати стійкі механізми. Ці скупчення мають безліч унікальних властивостей, яких немає в амінокислотах та інших органічних сполуках.

Унікальні властивості залізо-сірчаних кластерів роблять їх дуже корисними для біологічних реакцій, що включають перенесення електронів. Як залізо, так і сірка здатні зберігати і вивільняти електрони з більшими зрушеннями, ніж загальні атоми, такі як вуглець.

Це робить залізо-сірчані кластери життєво важливою частиною кофакторів та ферментів, що беруть участь у перенесенні електронів та передачі енергії, включаючи NADH-дегідрогеназу, кофермент Q, цитохром C та комплекс I та комплекс II у мітохондріях.

Пов’язані терміни з біології

Фермент - Білок, який збільшує швидкість хімічної реакції. Ферменти роблять життя можливим, каталізуючи реакції, які інакше протікали б дуже повільно.
Мінеральна - Неорганічна речовина, що зустрічається в природі, часто зустрічається в гірських породах. Деякі мінерали мають хімічні властивості, які використовуються клітинами для полегшення їх життєвих процесів.
Вітамінний - Органічна сполука, необхідна для біологічної активності. Вітаміни необхідно вживати в їжу організму, якщо організм не може їх виробляти самостійно.

1. Який, якщо наступне НЕ може бути кофактором?
A. Вітамін А
B. Залізо
C. АТФ
D. Жодні з вищезазначених.

2. Чому мінерал може бути корисним як кофактор?
A. Мінерали можуть мати дуже різні хімічні властивості від органічних сполук, таких як вуглець.
B. Деякі мінерали краще приймають і віддають електрони, ніж органічні сполуки.
C. Мінерали включають атоми, які не можуть вироблятись живими істотами, але більшість отримують із навколишнього середовища.
D. Все вищеперераховане.

3. Чому важливо вживати різноманітні фрукти та овочі?
A. Оскільки фрукти та овочі містять мінерали, які вони забирають із ґрунту через своє коріння.
B. Оскільки фрукти та овочі містять органічні сполуки, які тварини не виробляють самі.
C. Оскільки різні фрукти та овочі містять різні кофактори, необхідні для здоров’я людини.
D. Все вищеперераховане.