coenzima

Descrizione generale

sm. (pl. -i) [sec. XX; co- (primo elemento composti)+ enzima]. Sostanza (detta anche cofermento, cofattore, cosubstrato) a basso peso molecolare che costituisce il gruppo prostetico dell'enzima, cioè la sua porzione non proteica. L'unione del coenzima alla corrispondente frazione proteica, o apoenzima, è condizione indispensabile affinché un fermento possa svolgere la propria attività catalitica. Nella maggior parte dei casi il coenzima determina il carattere della reazione chimica enzimatica, mentre all'apoenzima è dovuta la specificità della reazione stessa. Le modalità con cui i coenzimi intervengono nei processi enzimatici sono molteplici: essi possono distaccarsi dalla parte proteica ed essere trasferiti al substrato con cui variamente reagiscono, oppure cedere al substrato solo un frammento della propria struttura; in altri casi l'enzima conserva la sua integrità limitandosi a favorire il trasferimento di gruppi chimici, di ioni o di cariche elettriche da un composto donatore al substrato accettore.

Classificazioni

La classificazione dei coenzimi viene effettuata sulla base di criteri funzionali, cioè con riferimento all'attività degli enzimi corrispondenti. Si hanno così: coenzimi deputati al trasporto di ioni idrogeno (coenzimi flavinici) oppure al trasporto di elettroni (metallo-porfirine quali i coenzimi delle catalasi, delle perossidasi, i citocromi); coenzimi che permettono il trasferimento al substrato sia di elettroni sia di ioni idrogeno, come per esempio i coenzimi delle deidrogenasi o codeidrogenasi. Altri coenzimi intervengono nei processi metabolici di decarbossilazione (tiaminfosfato, piridossalfosfato) oppure nel trasferimento di radicali fosforici (ATP), acilici (Coenzima A), solforici (fosfoadenosinfosfosolfato o PAPS), di zuccheri monosaccaridi (UDP), della colina (colina-fosfato), ecc. Va sottolineato che l'attività biologica di numerose vitamine deriva dalla loro natura di coenzima o di metaboliti precursori di coenzimi.

Biochimica: il coenzima A

Composto organico contenuto in tutti i tessuti animali, nei microrganismi e, in quantità minori, nellecellule vegetali. È stato isolato nel fegato e in colture di Streptomyces fradiae da Lipmann e Kaplan (1947-50), i quali ne hanno anche stabilito la natura di nucleotide e la struttura chimica, definitivamente confermata dalla sintesi totale realizzata da Moffatt nel 1959. Il CoA (A=acetilante) è formato da adenina, ribosio, tre unità di acido fosforico, acido pantotenico e tioetanolammina, quest'ultima prodotto di decarbossilazione della cisteina:

Il CoA è un trasportatore di radicali acilici così come l'ATP è un trasportatore di radicali fosforici. La funzione molecolare reattiva del CoA è il gruppo –SH della tioetanolammina, a livello del quale si formano legami ad alto potenziale energetico sia con radicali acetilici sia con altri radicali di acidi organici. Il CoA è un metabolita essenziale dell'attività biochimica delle cellule; la sua presenza è necessaria per lo svolgimento del ciclo di Krebs, per la sintesi e la demolizione degli acidi grassi e dei fosfatidi, per la sintesi del colesterolo, degli ormoni steroidi, delle porfirine. Tra i più importanti processi di acetilazione che avvengono nei tessuti con l'intervento del CoA si possono ricordare: la coniugazione della glicina con acido benzoico (sintesi ippurica); l'acetilazione detossicante delle ammine aromatiche ed eterocicliche esogene; l'acetilazione degli amminoacidi; l'acetilazione della colina, che porta alla sintesi del mediatore chimico della trasmissione nervosa, l'acetilcolina; l'acetilazione della glucosammina e della galattosammina, legate alla biosintesi della sostanza fondamentale del tessuto connettivo. Il CoA si forma nei tessuti animali a partire dall'acido pantotenico introdotto con gli alimenti e in piccola misura elaborato dalla flora batterica intestinale. Un insufficiente apporto di acido pantotenico provoca la riduzione dei livelli tissutali di CoA, a cui si accompagnano alterazioni di vario tipo come, per esempio, fenomeni degenerativi del sistema nervoso, lesioni delle ghiandole surrenali, manifestazioni di tipo dermatitico, arresto dell'accrescimento corporeo nell'infanzia.

Biochimica: il coenzima B₁₂

Derivato 5-desossi-adenosinico della vitamina B₁₂, noto anche con il nome di cobammide. È contenuto in numerosi microrganismi e nel fegato dei Mammiferi, in cui si ritiene costituisca la forma biologicamente attiva della vitamina B₁₂. Il coenzima è il cofattore della glutammico-isomerasi, che catalizza l'isomerizzazione dell'acido L-glutammico in acido L-β-metil-aspartico; è inoltre il coenzima della metil-malonilCoA-isomerasi, che permette la trasformazione del metil-malonilCoA in succinilCoA. Altri importanti processi enzimatici collegati al metabolismo delle proteine e degli acidi nucleici richiedono la presenza di tale coenzima. In medicina viene largamente adoperato nelle anemie, nei disturbi dell'accrescimento, nelle convalescenze, durante la gravidanza, ecc.

Biochimica: il coenzima Q

Sostanza contenuta nei lieviti e nei mitocondri delle cellule animali, nota anche con i nomi di ubichinone e mitochinone . È un derivato del benzochinone avente una lunga catena laterale poli-isoprenoide. Il numero delle unità isoprenoidi varia in rapporto all'origine: 10 unità nel coenzima Q isolato dal cuore di bue e di altri mammiferi (coenzima Q₁₀), 6-9 unità isoprenoidi nei composti omologhi di origine microbica. Esiste inoltre una forma di coenzima a catena laterale ciclizzata che prende il nome di ubicromenolo. La sua funzione è quella di trasportatore di elettroni nell'ambito della catena respiratoria, come unità di collegamento tra il sistema delle flavoproteine e quello citocromico.