אתם כבר יודעים שהאנזים הוא חלבון, ושהוא זה שמזרז את התגובה. אבל אם תבודדו אנזים מסוים ותנקו אותו עד לחלבון טהור לחלוטין, ואז תוסיפו לו את הסובסטרט המדויק שלו בטמפרטורה וב־pH האופטימליים — לא תקבלו כלום. חלק גדול מהאנזימים בתא שלכם הם, לבדם, חלבון אינרטי. חסר להם שותף קטן שאינו חלבון, ואת השותף הזה אתם אוכלים.

קופקטור, קואנזים ויון מתכת: מי הוא מי

המונח הרחב לכל רכיב לא־חלבוני שאנזים זקוק לו כדי לפעול הוא קוֹפַקְטוֹר (cofactor), ותחתיו נמצאות שתי משפחות שונות מאוד. הראשונה היא יוֹנֵי מַתָּכוֹת (metal ions) — ‎Zn²⁺‎, ‎Mg²⁺‎, ‎Fe²⁺‎, ‎Cu²⁺‎ — חלקיקים שאינם אורגניים כלל. השנייה היא קוֹאֶנְזִים (coenzyme): מולקולה אורגנית קטנה שאינה חלבון. החלבון הריק מכונה אַפּוֹאֶנְזִים (apoenzyme), והצירוף הפעיל של החלבון עם הקופקטור שלו הוא הוֹלוֹאֶנְזִים (holoenzyme).

מה הקואנזים מספק שהחלבון עצמו אינו יכול

מדוע החלבון לא מסתדר לבדו? כל אנזים בנוי מ־20 סוגי חומצות אמינו בלבד, ושרשראות הצד שלהן מציעות רפרטואר כימי מוגבל: חומציות, בסיסיות, קוטביות או הידרופוביות. אף אחת מהן אינה מסוגלת לקלוט זוג אלקטרונים ולשחרר אותם שוב ושוב, ואף אחת אינה יכולה לשאת קבוצת אצטיל. הקואנזים מספק בדיוק את החוליה החסרה. הטבעת של ‎NAD⁺‎ קולטת הידריד — שני אלקטרונים ופרוטון — והופכת ל־‎NADH‎, ולכן יותר מ־400 אנזימים שונים בגוף תלויים ב־‎NAD⁺‎ או ב־‎NADP⁺‎. יון מתכת עובד אחרת לגמרי: יון האבץ באנזים פחמנית אנהידראז נושא מטען חיובי כפול ומושך אליו אלקטרונים ממולקולת מים סמוכה, וכך היא מאבדת פרוטון והופכת ליון הידרוקסיד תוקפני כבר ב־pH ניטרלי. שום שרשרת צד של חומצת אמינו אינה יוצרת מרכז חיובי חזק כזה.

שימו לב להבדל שקל לפספס: הקואנזים משתנה כימית בתגובה. ‎NAD⁺‎ נכנס ויוצא כ־‎NADH‎ — הוא אינו יוצא כמות שנכנס, בשונה מן האנזים עצמו. לכן נכון לחשוב עליו כעל סובסטרט שני, שתפקידו להסיע מטען כימי בין תגובות רחוקות: הוא נטען בגליקוליזה ובמעגל קרבס ← מגיע לשרשרת הנשימה ← מוסר שם את האלקטרונים ← חוזר לתמיסה כ־‎NAD⁺‎ פנוי. זה גם ההסבר לכך שכמות זעירה של ויטמין מספיקה: הקואנזים אינו נצרך אלא ממוחזר במעגל סגור.

קואנזים חופשי מול קבוצה פרוסתטית

לא כל הקואנזימים חופשיים כך. קְבוּצָה פְּרוֹסְתֵּטִית (prosthetic group) היא רכיב לא־חלבוני הקשור לאנזים בקשר הדוק מאוד ולעיתים קוולנטי, והיא אינה עוזבת אותו כלל. ביוטין קשור קוולנטית לאנזימי הקרבוקסילאז, ו־‎FAD‎ קשור הדוק מאוד לאנזימי הפלאבו. קבוצה כזאת נטענת ונפרקת שוב ושוב על אותו אנזים, בעוד ‎NAD⁺‎ מתפזר בתמיסה ומשרת אנזימים רבים ושונים.

מכאן מגיעים הוויטמינים

גופכם אינו מסוגל לסנתז את שלדי הטבעות שמהם בנויים רוב הקואנזימים הללו, ולכן הם חייבים להגיע מהמזון — זו בדיוק ההגדרה של וִיטָמִין (vitamin). הטבלה מראה איך הקשר בין הוויטמין לקואנזים קובע מה בדיוק אותו קואנזים מסוגל לשאת.

הצריכה היומית המומלצת של ניאצין היא כ־16 מ״ג לגבר בוגר וכ־14 מ״ג לאישה. זו כמות זעירה ביחס למאות הגרמים של מזון שאתם מפרקים ביום, והיא מספיקה בדיוק משום שכל מולקולת ‎NAD⁺‎ עוברת מחזור חמצון־חיזור פעם אחר פעם.

מה תפקיד המיטוכונדריון בתא?