تفاوت اصلی – کوآنزیم در مقایسه با کوفاکتور
مجموعه ای منحصر به فرد از واکنش‌های بیوشیمیایی که در یک سلول خاص رخ می‌دهد، هویت آن سلول را در میان سلول‌های دیگر مشخص می‌کند. آنزیم‌ها (Enzymes) پروتئین‌هایی هستند که آن واکنش‌های بیوشیمیایی را کاتالیز می‌کنند. هم کوآنزیم‌ها (coenzymes) و هم کوفاکتورها (cofactors)، مواد کوچک و غیرپروتئینی هستند که با کمک به آنزیم‌ها برای کاتالیز کردن واکنش‌های بیوشیمیایی، نقش حیاتی در عملکردهای متابولیک سلول ایفا می‌کنند. آنها به محل فعال آنزیم متصل می‌شوند. تفاوت اصلی بین کوآنزیم و کوفاکتور در این است که کوآنزیم نوعی کوفاکتور است که به صورت سست به آنزیم متصل می‌شود در حالی که کوفاکتور گاهی اوقات محکم به آنزیم متصل می‌شود.
کوآنزیم چیست؟
هر مولکول آلی که آزادانه منتشر شده و با کمک به عملکرد آنزیم‌ها به عنوان یک کوفاکتور به آنزیم‌ها خدمت می‌کند به عنوان کوآنزیم شناخته می‌شود. از این رو، کوآنزیم یک مولکول کوچک، ارگانیک و غیرپروتئینی است که در سلول یافت می‌شود. کوآنزیم‌ها به‌عنوان حامل‌های میانی الکترون‌ها، اتم‌های خاص یا گروه‌های عاملی که قرار است در طی واکنش کاتالیزور منتقل شوند، عمل می‌کنند. به عنوان مثال، NAD الکترون‌ها را در واکنش‌های اکسیداسیون-کاهشی جفت شده (coupled oxidation-reduction) انتقال می‌دهد.
کوآنزیم‌ها در طی واکنش تغییر می‌یابند و برای بازگرداندن کوآنزیم به حالت اولیه به آنزیم دیگری نیاز است. از آنجایی که کوآنزیم‌ها در طی واکنش از نظر شیمیایی تغییر می‌کنند، به عنوان سوبسترای دوم (second substrates) برای آنزیم در نظر گرفته می‌شوند. بنابراین، کوآنزیم‌ها به عنوان سوبسترای کمکی (co-substrates) نیز نامیده می‌شوند. از سوی دیگر، از آنجایی که کوآنزیم‌ها در بدن بازسازی می‌شوند، غلظت آنها باید در داخل بدن حفظ شود. بیشتر ویتامین‌های B کوآنزیم‌هایی هستند که اتم‌ها یا گروه‌هایی از اتم‌ها را در طول سنتز کربوهیدرات‌ها، پروتئین‌ها و چربی‌ها بین مولکول‌ها منتقل می‌کنند. این ویتامین‌ها باید از رژیم غذایی به دست آیند زیرا نمی‌توانند در بدن سنتز شوند. برخی از کوآنزیم‌ها و واکنش‌هایی که در آنها نقش دارند در جدول ۱ نشان داده شده است.
کوآنزیم‌ها و عملکرد آنها
| کوآنزیم | نهاد منتقل شد |
| NAD (نیکوتین آدنین دی نوکلئوتید) | الکترون (اتم هیدروژن) |
| NADP (نیکوتین آدنین دی نوکلئوتید فسفات) | الکترون (اتم هیدروژن) |
| FAD (فلاوین آدنین دی نوکلئوتید) (ویتامین B2) | الکترون (اتم هیدروژن) |
| CoA (کوآنزیم A) | گروه‌های آسیل |
| CoQ (کوآنزیم Q) | الکترون (اتم هیدروژن) |
| تیامین (تیامین پیروفسفات) (ویتامین B1) | آلدهیدها |
| پیریدوکسین (پیریدوکسال فسفات) (ویتامین B6) | گروه‌های آمینه |
| بیوتین | دی اکسید کربن |
| کوآنزیم‌های کاربامید (ویتامین B12) | گروه های آلکیل |
شکل ۱: انتقال هیدروژن توسط DHFR از NADPH
کوفاکتور چیست
کوفاکتور یک ترکیب شیمیایی غیرپروتئینی است که محکم به آنزیم متصل می‌شود و به عملکرد آنزیم کمک می‌کند. به شکل غیرفعال آنزیم معروف به آپوآنزیم (apoenzyme) متصل می‌شود و آنزیم را فعال می‌کند. بنابراین، کوفاکتورها را مولکول‌های کمکی (helper molecules) می‌نامند. شکل فعال آنزیم‌ها هولوآنزیم (holoenzyme) نامیده می‌شود. کوفاکتورها می‌توانند فلز یا کوآنزیم باشند. مواد غیر آلی مانند فلز که محکم با آنزیم متصل می‌شوند و بدون دناتوره شدن قابل حذف نیستند، گروه‌های پروتز (prosthetic groups) نامیده می‌شوند. فلزاتی مانند آهن و مس، کوفاکتورهای مصنوعی هستند. برخی از آنزیم‌ها تنها در صورتی عمل می‌کنند که یک یون فلزی متصل به کووالانسی در محل فعال آن موجود باشد. کوآنزیم‌ها کوفاکتورهای آلی هستند که به راحتی به آنزیم متصل می‌شوند. برخی از آنزیم‌هایی که برای عملکرد خود به یون‌های فلزی نیاز دارند در جدول ۲ نشان داده شده است.
آنزیم‌هایی که برای عملکرد خود به یون‌های فلزی نیاز دارند
| کوفاکتور | آنزیم یا پروتئین |
| Zn۲+ | کربنیک انیدراز |
| Zn۲+ | الکل دهیدروژناز |
| Fe۲+ یا Fe۳+ | سیتوکروم‌ها، هموگلوبین |
| Fe۲+ یا Fe۳+ | فردوکسین |
| Cu+ یا Cu۲+ | سیتوکروم اکسیداز |
| K+ و Mg۲+ | پیرووات فسفوکیناز |
شکل ۲: یون‌های +Mg۲ در محل فعال انولاز
تفاوت بین کوآنزیم و کوفاکتور
تعریف
کوآنزیم: کوآنزیم یک مولکول کوچک، ارگانیک و غیرپروتئینی است که گروه‌های شیمیایی را بین آنزیم‌ها حمل می‌کند.
کوفاکتور: کوفاکتور یک ترکیب شیمیایی غیرپروتئینی است که به طور محکم و یا سست با یک آنزیم یا مولکول‌های پروتئین دیگر متصل می‌شود.
انواع
کوآنزیم: کوآنزیم نوعی کوفاکتور است.
کوفاکتور: دو نوع کوفاکتور یافت می‌شود: کوآنزیم‌ها و گروه‌های مصنوعی.
مولکول / ترکیب
کوآنزیم: کوآنزیم‌ها مولکول هستند.
کوفاکتور: کوفاکتورها ترکیبات شیمیایی هستند.
ترکیبات آلی/غیر آلی
کوآنزیم: کوآنزیم‌ها مولکول‌های آلی هستند.
کوفاکتور: کوفاکتورها ترکیبات معدنی هستند.
اتصال
کوآنزیم: کوآنزیم‌ها به طور سست به آنزیم‌ها متصل می‌شوند.
کوفاکتور: کوفاکتورهایی مانند یون‌های فلزی به صورت کووالانسی به یک آنزیم متصل می‌شوند.
عملکرد
کوآنزیم: کوآنزیم‌ها به دگرگونی‌های بیولوژیکی کمک می‌کنند.
کوفاکتور: کوفاکتورها به عملکرد آنزیم نسبی کمک می‌کنند.
نقش
کوآنزیم: کوآنزیم‌ها به عنوان حامل آنزیم‌ها عمل می‌کنند.
کوفاکتور: کوفاکتورها سرعت واکنشی که توسط آنزیم مربوطه کاتالیز می‌شود را افزایش می‌دهند.
حذف
کوآنزیم‌ها: کوآنزیم‌ها را می‌توان به راحتی از آنزیم جدا کرد، زیرا به‌طور آزاد به آنزیم متصل هستند.
کوفاکتور: کوفاکتورها را فقط می‌توان با دناتوره کردن آنزیم حذف کرد.
مثال‌ها
کوآنزیم: ویتامین‌ها، بیوتین، کوآنزیم A کوآنزیم هستند.
کوفاکتور: یون‌های فلزی مانند +Zn۲+، K و +Mg۲ کوفاکتور هستند.
نتیجه
کوآنزیم و کوفاکتور دو نوع ترکیب غیرپروتئینی هستند که به عملکرد آنزیم‌هایی کمک می‌کنند که انواع واکنش‌های بیوشیمیایی را در موجودات زنده کاتالیز می‌کنند. هر دو کوآنزیم و کوفاکتور به محل فعال آنزیم متصل می‌شوند. دو نوع کوفاکتور معروف به کوآنزیم و فلز وجود دارد. کوآنزیم‌ها مولکول‌های آلی هستند که به راحتی به آنزیم متصل می‌شوند. فلزات گروه‌های مصنوعی غیرآلی هستند که محکم به آنزیم متصل می‌شوند. کوآنزیم‌ها عمدتاً در تبدیل الکترون‌ها، اتم‌های خاص یا گروه‌های عاملی نقش دارند. با این حال، تفاوت اصلی بین کوآنزیم و کوفاکتور در ماهیت اتصال آنها به آنزیم در طول کاتالیز واکنش‌های بیوشیمیایی است.
منابع
۱. Helmenstine, Ph.D. Anne Marie. “What Is a Coenzyme? Definition and Examples.” ThoughtCo. N.p., n.d. Web. 22 May 2017. <https://www.thoughtco.com/definition-of-coenzyme-and-examples-604932>.
۲. “Cofactor.” Encyclopædia Britannica. Encyclopædia Britannica, inc., n.d. Web. 22 May 2017. <https://www.britannica.com/science/cofactor>.
۳. “Coenzymes and cofactors.” Coenzymes and cofactors. N.p., n.d. Web. 22 May 2017. <http://academic.brooklyn.cuny.edu/biology/bio4fv/page/coenzy_.htm>.
Image Courtesy:
۱. “DHFR Reaction Scheme” By Bekidl – Own work (CC BY-SA 4.0) via Commons Wikimedia
۲. “Enolase active site” By Kthompson08 at English Wikipedia (Public Domain) via Commons Wikimedia
