Definiția cofactorului

Un cofactor este un produs chimic neproteic care ajută la o reacție chimică biologică. Cofactorii pot fi ioni metalici, compuși organici sau alte substanțe chimice care au proprietăți utile care nu se găsesc de obicei în aminoacizi. Unii cofactori pot fi fabricați în interiorul corpului, cum ar fi ATP, în timp ce alții trebuie consumați în alimente.

Mineralele, de exemplu, provin din mediu și nu pot fi fabricate de la zero de către nici o celulă vie. Compușii organici pe care îi denumim „vitamine” sunt cofactori pe care propriul nostru corp nu îi pot produce, așa că trebuie să-i consumăm din alimente pentru ca celulele noastre să poată îndeplini funcții esențiale ale vieții.

La nivel biochimic, cofactorii sunt importanți în înțelegerea modului în care se desfășoară reacțiile biologice. Prezența sau absența cofactorilor poate determina cât de repede au loc reacțiile de la reactantul lor la produsul lor.

La nivel biologic, înțelegerea cofactorilor este importantă pentru înțelegerea sănătății. Fără cofactorii corespunzători, oamenii și alte animale pot dezvolta boli grave și chiar moarte.

Funcția cofactorilor

Cofactorii au în general scopul de a furniza grupuri chimice sau proprietăți care nu se găsesc în alte grupuri chimice.

ATP, de exemplu, este un cofactor cu o capacitate unică de a transfera energie pentru a conduce procesele chimice, cum ar fi activitatea enzimelor și a proteinelor de transport.

Hemul, pe de altă parte, este un complex chimic care conține fier, care permite hemului să se lege de moleculele de oxigen într-un mod unic. Hemul este necesar pentru ca celulele noastre din sânge să transporte oxigenul prin corpul nostru.

Există zeci de cofactori cunoscuți, fiecare dintre aceștia putând fi necesar pentru mai multe reacții biochimice, așa cum este ilustrat mai jos.

cofactor

Ca urmare, funcțiile cofactorilor pot fi la fel de diverse ca structurile și proprietățile lor chimice.

Efectele pe scară largă ale cofactorilor pot fi observate prin studierea deficiențelor de vitamine: deficiențele diferitelor vitamine, dintre care multe sunt cofactori, au multe efecte negative diferite asupra sănătății umane.

Tipuri de cofactor

Vitamine

Vitaminele sunt compuși organici care sunt co-factori pentru reacțiile biochimice necesare. Vitaminele trebuie de obicei consumate în dietă, deoarece nu pot fi preparate în interiorul corpului.

Multe vitamine sunt cofactori care ajută enzimele să catalizeze reacțiile, cum ar fi producerea de proteine ​​importante. Vitamina C, de exemplu, este un cofactor pentru producerea de colagen al țesutului conjunctiv.

Acesta este motivul pentru care persoanele care suferă de scorbut - o formă severă de deficit de vitamina C - pot prezenta probleme de țesut conjunctiv, inclusiv slăbiciune musculară, durere musculară și chiar sângerări inexplicabile, deoarece țesuturile conjunctive ale vaselor de sânge nu pot fi înlocuite.

Deficiențele de vitamine sunt o bună ilustrare a efectelor deficitului de co-factor. Așa cum există multe deficiențe posibile de vitamine cu multe simptome diferite, există mulți co-factori diferiți de care organismul nostru are nevoie pentru a-și desfășura diversele reacții biochimice necesare.

Cerința organismului pentru diverse cofactori de vitamine este, de asemenea, motivul pentru care nutriționiștii sfătuiesc oamenii să „mănânce curcubeul” - culorile multor plante sunt produse de cofactori, astfel încât consumul de fructe și legume într-o mare varietate de culori ajută la asigurarea consumului unui varietate sănătoasă de cofactori.

Minerale

La fel ca vitaminele, mineralele sunt substanțe chimice din afara corpului care trebuie ingerate pentru a permite celulelor noastre să funcționeze corect. Diferența este că, în timp ce vitaminele sunt molecule organice - molecule care conțin carbon, care sunt adesea produse de alte viețuitoare - mineralele sunt substanțe anorganice care apar în mod natural și se găsesc adesea în roci și sol.

Mineralele intră adesea în dietele noastre din plante, care le extrag din pământ prin rădăcinile lor împreună cu apa. În unele cazuri rare, persoanele cu deficiențe de vitamine pot simți nevoia de a mânca anumite tipuri de sol pentru a obține mineralele din sol direct.

Mineralele care sunt importante pentru sănătatea umană includ cuprul, care este necesar pentru funcționarea unor enzime hepatice importante care descompun toxinele; fierul, care este necesar pentru funcționarea unor enzime metabolice importante; magneziu, care este necesar pentru funcția ADN polimerazei și a altor enzime; și zinc, care este, de asemenea, necesar pentru ADN polimeraza, precum și pentru unele enzime hepatice.

Ca și în cazul vitaminelor, poate exista un lucru prea bun - în timp ce mineralele sunt necesare în cantități mici pentru ca metabolismul nostru să funcționeze, administrarea unor doze mari din ele poate duce la toxicitate și la moarte. Într-adevăr, supradozele de multivitamine care conțin fier sunt o cauză principală de deces la copiii sub 4 ani, care pot confunda aceste multivitamine cu bomboane.

Cofactori organici non-vitaminici

Unii cofactori sunt substanțe organice neclasificate ca enzime. Unele dintre acestea pot fi făcute în propriul nostru corp și nu sunt calificate ca vitamine.

Cofactorii organici fără vitamine includ ATP - un asistent esențial pentru multe procese biochimice, care transferă energie către numeroase enzime, proteine ​​de transport și multe altele; coenzima Q, care joacă un rol vital în lanțul de transport mitocondrial; și hemul, care este un compus complex care conține fier, care este necesar ca celulele noastre din sânge să transporte oxigenul în corpurile noastre.

Exemple de cofactori

Tiamina (vitamina B3)

Tiamina este o vitamină care se găsește în principal în semințe comestibile, cum ar fi fasolea, porumbul și orezul. Pentru a îmbunătăți sănătatea publică, tiamina este adesea adăugată artificial la produsele care conțin grâu, cum ar fi cerealele pentru micul dejun.

În organism, tiamina este utilizată pentru a produce multe coenzime care ajută la procesele importante. Se transformă în pirofosfat de tiamină, care este necesar pentru a descompune zaharurile și aminoacizii.

Deficitul sever de tiamină este o cauză a sindromului Korsakoff - o afecțiune neurologică rară observată la persoanele cu dependență severă de alcool. În sindromul Korsakoff, malnutriția severă, lipsa tiaminei și leziunile cerebrale cauzate de utilizarea excesivă a alcoolului se combină pentru a produce simptome severe, inclusiv afectarea memoriei. Unii bolnavi de sindrom Koraskoff nu sunt capabili să-și formeze noi amintiri, deoarece metabolismul creierului lor este atât de afectat.

Acid folic (vitamina B9)

Acidul folic este o altă vitamină care acum este adesea adăugată în alimente pentru a îmbunătăți sănătatea publică. Este necesar ca organismul să producă ADN, ARN și aminoacizi, care sunt necesari creșterii și diviziunii celulare.

Acest lucru face ca acidul folic să fie deosebit de esențial pentru femeile însărcinate, ai căror fături produc foarte repede celule și țesuturi noi. Deficiențele de acid folic pot duce la malformații congenitale la bebeluși sau la anemie la femeile însărcinate, care ar putea să nu fie capabile să producă suficiente celule sanguine noi pentru a le alimenta atât pe ele, cât și pe bebeluși.

Din acest motiv, este recomandat ca toate femeile aflate la vârsta fertilă să discute cu medicii lor despre administrarea suplimentelor de acid folic. Rezultatele sarcinii sunt cele mai bune atunci când există suficient acid folic în corpul mamei chiar înainte de începerea sarcinii.

Clustere de fier-sulf

Clusterele de fier-sulf sunt - ați ghicit - clustere de ioni de fier și sulf care pot forma aranjamente stabile. Aceste grupuri au multe proprietăți unice care nu se găsesc în aminoacizi sau în alți compuși organici.

Proprietățile unice ale grupurilor de fier-sulf le fac foarte utile pentru reacțiile biologice care implică transferuri de electroni. Atât fierul cât și sulful sunt capabile să stocheze și să elibereze electroni cu facilități mai mari decât atomii mai obișnuiți, cum ar fi carbonul.

Acest lucru face ca grupurile de fier-sulf să fie o parte vitală a cofactorilor și enzimelor implicate în transferul de electroni și în transferul de energie, inclusiv NADH dehidrogenaza, coenzima Q, citocromul C și complexul I și complexul II din mitocondrii.

Termeni relativi de biologie

  • Enzimă - O proteină care crește viteza unei reacții chimice. Enzimele fac viața posibilă prin catalizarea reacțiilor care altfel ar urma foarte lent.
  • Mineral - O substanță anorganică naturală, adesea găsită în roci. Unele minerale au proprietăți chimice care sunt utilizate de celule pentru a le facilita procesele de viață.
  • Vitamina - Un compus organic care este esențial pentru activitatea biologică. Vitaminele trebuie consumate în dieta unui organism dacă organismul nu le poate produce singur.

1. Care dacă următoarele NU sunt susceptibile de a fi un cofactor?
A. Vitamina A
B. Fier
C. ATP
D. Nici una dintre cele de mai sus.

2. De ce un mineral ar putea fi util ca cofactor?
A. Mineralele pot avea proprietăți chimice foarte diferite de compușii organici precum carbonul.
B. Unele minerale acceptă și donează mai bine electroni decât compușii organici.
C. Mineralele includ atomi care nu pot fi produși de viețuitoare, dar majoritatea sunt obținuți din mediu.
D. Toate cele de mai sus.

3. De ce este important să mâncați o varietate de fructe și legume?
A. Deoarece fructele și legumele conțin minerale pe care le preiau din sol prin rădăcini.
B. Deoarece fructele și legumele conțin compuși organici pe care animalele nu le produc singuri.
C. Deoarece diferite fructe și legume includ cofactori diferiți, care sunt necesari sănătății umane.
D. Toate cele de mai sus.