Coenzyme

Les coenzymes (nom masculin ou féminin [1]) sont des molécules organiques particulières ayant pour spécificité de servir de cofacteurs dans certaines enzymes, en participant à la réaction catalytique. On distingue deux types de coenzymes : ceux qui sont structurellement liés à l'enzyme au sein d'un complexe stable et qu'on qualifie de groupements prosthétiques, et ceux qui se lient de manière transitoire à l'enzyme et participent au cycle catalytique.

Dans le cas des premiers qui forment des complexes stables, le coenzyme fait partie intégrante de l'enzyme, la partie purement protéique est appelée apoenzyme ; tandis que la protéine associée à son ou ses coenzyme(s) est appelée holoenzyme. En général, seule l'holoenzyme est catalytiquement fonctionnelle.

Les coenzymes sont en principe impliqués directement dans la catalyse, par exemple au travers de réactions de transfert d' électron, de proton, de groupements fonctionnels ou encore sont impliqués dans le transport du substrat entre sites actifs.

Caractéristiques

Origine et biosynthèse

Les coenzymes favorisent l'activité de l'enzyme, et y sont même souvent indispensables. Ces composés organiques peuvent être soit synthétisés par la cellule utilisatrice, au travers d'une voie de biosynthèse spécifique, soit obtenus à partir des nutriments (pour certains cofacteurs chez les organismes hétérotrophes). Les procaryotes et les plantes synthétisent la plupart des coenzymes nécessaires à leur métabolisme. La biosynthèse de ces coenzymes est souvent complexe, faisant intervenir plus d'une dizaine d'étapes. Les animaux supérieurs en revanche en récupèrent une partie dans leur alimentation, ils sont alors considérés comme des vitamines. Par exemple, chez l'homme, le phosphate de pyridoxal qui est le coenzyme de nombreuses décarboxylases est dérivé de la pyridoxine (vitamine B6). En revanche, notre organisme est capable de synthétiser les porphyrines, constituant de l' hème présent dans l' hémoglobine et les cytochromes.

Participation à la catalyse

Il existe quelques dizaines de coenzymes connus, pour plusieurs milliers d'enzymes : la spécificité de la réaction dépend uniquement de l'apoenzyme et non du coenzyme. À l'inverse des substrats, qui sont transformés en produits durant la réaction enzymatique, les coenzymes sont régénérés et retournent à leur état initial, soit au cours du cycle catalytique de l'enzyme lui-même, soit lors d'une seconde réaction enzymatique.

Dans leur structure chimique, les coenzymes sont souvent riches en électrons π (par un ou plusieurs noyaux cycliques) qui contribuent à leur fonction dans le cycle catalytique de l'enzyme. Ils réagissent stœchiométriquement (mole à mole) dans la réaction enzymatique.

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