Définition du coenzyme
Un coenzyme est un composé organique non protéique qui se lie à une enzyme pour catalyser une réaction. Les coenzymes sont souvent appelés de manière générale cofacteurs, mais ils sont chimiquement différents. Un coenzyme ne peut pas fonctionner seul, mais peut être réutilisé plusieurs fois lorsqu’il est associé à une enzyme.
Fonctions des coenzymes
Une enzyme sans coenzyme est appelée apoenzyme. Sans coenzymes ou cofacteurs, les enzymes ne peuvent pas catalyser efficacement les réactions. En fait, l’enzyme peut ne pas fonctionner du tout. Si les réactions ne peuvent pas se produire au rythme normal catalysé, alors un organisme aura des difficultés à maintenir la vie.
Lorsqu’une enzyme gagne un coenzyme, elle devient alors une holoenzyme, ou enzyme active. Les enzymes actives transforment les substrats en produits dont un organisme a besoin pour réaliser des fonctions essentielles, qu’elles soient chimiques ou physiologiques. Les coenzymes, comme les enzymes, peuvent être réutilisés et recyclés sans modifier la vitesse ou l’efficacité de la réaction. Ils se fixent à une partie du site actif d’une enzyme, ce qui permet à la réaction catalysée de se produire. Lorsqu’une enzyme est dénaturée par une température ou un pH extrême, le coenzyme ne peut plus se fixer au site actif.
Types d’enzymes
Les cofacteurs sont des molécules qui se fixent à une enzyme lors des réactions chimiques. En général, tous les composés qui aident les enzymes sont appelés cofacteurs. Cependant, les cofacteurs peuvent être divisés en trois sous-groupes en fonction de leur composition chimique et de leur fonction :
Coenzymes
Ce sont des molécules non protéiques réutilisables qui contiennent du carbone (organique). Elles se lient de manière lâche à une enzyme au niveau du site actif pour aider à catalyser les réactions. La plupart sont des vitamines, des dérivés de vitamines ou se forment à partir de nucléotides.
Cofacteurs
Contrairement aux coenzymes, les véritables cofacteurs sont des molécules non protéiques réutilisables qui ne contiennent pas de carbone (inorganique). Habituellement, les cofacteurs sont des ions métalliques tels que le fer, le zinc, le cobalt et le cuivre qui se lient de manière lâche au site actif d’une enzyme. Ils doivent également être complétés dans l’alimentation car la plupart des organismes ne synthétisent pas naturellement les ions métalliques.
Groupes prothétiques
Ils peuvent être des vitamines organiques, des sucres, des lipides ou des ions métalliques inorganiques. Cependant, contrairement aux coenzymes ou aux cofacteurs, ces groupes se lient de manière très étroite ou covalente à une enzyme pour aider à catalyser les réactions. Ces groupes sont souvent utilisés dans la respiration cellulaire et la photosynthèse.
Exemples de coenzymes
La plupart des organismes ne peuvent pas produire naturellement des coenzymes en assez grande quantité pour être efficaces. Au lieu de cela, ils sont introduits dans un organisme de deux façons :
Vitamines
De nombreux coenzymes, mais pas tous, sont des vitamines ou des dérivés de vitamines. Si l’apport en vitamines est trop faible, alors un organisme ne disposera pas des coenzymes nécessaires pour catalyser les réactions. Les vitamines hydrosolubles, qui comprennent toutes les vitamines du complexe B et la vitamine C, conduisent à la production de coenzymes. Deux des coenzymes dérivés des vitamines les plus importants et les plus répandus sont le nicotinamide adénine dinucléotide (NAD) et le coenzyme A.
Le NAD est dérivé de la vitamine B3 et fonctionne comme l’un des coenzymes les plus importants dans une cellule lorsqu’il est transformé en ses deux formes alternatives. Lorsque le NAD perd un électron, le coenzyme de faible énergie appelé NAD+ est formé. Lorsque le NAD gagne un électron, un coenzyme à haute énergie appelé NADH est formé.
Le NAD+ transfère principalement les électrons nécessaires aux réactions d’oxydoréduction, notamment celles impliquées dans les parties du cycle de l’acide citrique (TAC). Le TAC donne lieu à d’autres coenzymes, comme l’ATP. Si un organisme présente une carence en NAD+, alors les mitochondries deviennent moins fonctionnelles et fournissent moins d’énergie pour les fonctions cellulaires.
Lorsque le NAD+ gagne des électrons par le biais d’une réaction d’oxydoréduction, du NADH est formé. Le NADH, souvent appelé coenzyme 1, a de nombreuses fonctions. En fait, il est considéré comme le coenzyme numéro un du corps humain, car il est nécessaire pour un grand nombre de choses différentes. Cette coenzyme transporte principalement les électrons pour les réactions et produit de l’énergie à partir des aliments. Par exemple, la chaîne de transport d’électrons ne peut démarrer que si elle reçoit des électrons du NADH. Un manque de NADH provoque des déficits énergétiques dans les cellules, ce qui entraîne une fatigue généralisée. De plus, cette coenzyme est reconnue comme l’antioxydant biologique le plus puissant pour protéger les cellules contre les substances nocives ou dommageables.
La coenzyme A, également connue sous le nom d’acétyl-CoA, dérive naturellement de la vitamine B5. Cette coenzyme a plusieurs fonctions différentes. Tout d’abord, elle est responsable de l’initiation de la production d’acides gras au sein des cellules. Les acides gras forment la bicouche phospholipidique qui compose la membrane cellulaire, une caractéristique nécessaire à la vie. La coenzyme A initie également le cycle de l’acide citrique, entraînant la production d’ATP.
Non-vitamines
Les coenzymes non-vitamines aident généralement au transfert chimique pour les enzymes. Ils assurent les fonctions physiologiques, comme la coagulation du sang et le métabolisme, dans un organisme. Ces coenzymes peuvent être produites à partir de nucléotides tels que l’adénosine, l’uracile, la guanine ou l’inosine.
L’adénosine triphosphate (ATP) est un exemple de coenzyme non vitaminée essentielle. En fait, c’est la coenzyme la plus largement distribuée dans le corps humain. Elle transporte des substances et fournit l’énergie nécessaire aux réactions chimiques indispensables et à la contraction des muscles. Pour ce faire, l’ATP transporte à la fois un phosphate et de l’énergie à divers endroits de la cellule. Lorsque le phosphate est éliminé, l’énergie est également libérée. Ce processus est le résultat de la chaîne de transport des électrons. Sans la coenzyme ATP, il y aurait peu d’énergie disponible au niveau cellulaire et les fonctions normales de la vie ne pourraient pas se produire.
Voici un exemple de la chaîne de transport des électrons. Le coenzyme NADH, dérivé de la vitamine, commence le processus en fournissant des électrons. L’ATP est le produit final résultant :
- Catalyser – Provoquer ou accélérer une réaction.
- Enzyme – Protéine qui catalyse les réactions chimiques dans un organisme.
- Site actif – La région sur une enzyme où les substrats se fixent pendant une réaction.
- Substrat – La substance sur laquelle une enzyme agit pour fabriquer un nouveau produit.
Quiz
1. Pourquoi les coenzymes sont-ils nécessaires ?
A. Ils catalysent les réactions dans un organisme
B. Ils se fixent à une enzyme qui catalyse une réaction
C. Ils fabriquent des vitamines et des nucléotides
D. Ils arrêtent les réactions inutiles
2. Un coenzyme est une protéine.
A. Vrai
B. Faux
3. Les coenzymes peuvent être lesquels des éléments suivants ?
A. Réutilisées et recyclées dans un organisme
B. Utilisés une seule fois dans une réaction
C. Des ions métalliques
D. Des molécules étroitement liées à une enzyme
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