Kofaktor (biokémia): meghatározás, típusok és szerepe az enzimekben

Kofaktor (biokémia): részletes meghatározás, típusok és az enzimek működésében betöltött szerep — koenzimek, fémionok, prosztetikus csoportok és vitaminok áttekintése.

Szerző: Leandro Alegsa

31-01-2026 18:08

A kofaktor (vagy kofaktor) olyan kémiai vegyület, amely nem fehérje, de egy fehérjéhez kapcsolódik, és jelenléte szükséges a fehérje biológiai aktivitásához. A legtöbb esetben a fehérje egy enzim, és a kofaktor segíti az enzim katalitikus működését. Organikus természetű kofaktorokat gyakran koenzimeknek neveznek, különösen ha a kofaktor kis, szerves molekula, amely átmenetileg részt vesz a reakcióban.

Típusok és kötődési módok

Szervetlen kofaktorok: leggyakrabban fémionok (pl. Mg2+, Zn2+, Fe2+/Fe3+, Cu2+), amelyek elektronátvitelt, redoxreakciókat vagy szerkezeti stabilizálást biztosítanak.
Szerves kofaktorok (koenzimek): komplex szerves molekulák, gyakran vitaminokból származnak vagy azok aktív formái (pl. NAD+, FAD, CoA, PLP). Ezek szerepet játszanak elektron- vagy kémiai csoportátvitelben.
Prosztetikus csoport: ha a kofaktor kovalens kötéssel vagy nagyon erősen, tartósan kapcsolódik az enzimhez, akkor prosztetikus csoportnak nevezzük (például a hem a citokrómokban).
Ko-szubsztrát: ha a kofaktor csak ideiglenesen kapcsolódik az enzimhez és a reakció során megváltozik, majd visszaalakul alapállapotba, akkor ko-szubsztrát-ként írjuk le.

Szerep és működés

A kofaktorok többféle módon segítik az enzimek működését:

stabilizálják a katalitikus centrumot vagy a fehérje térszerkezetét;
átmenetileg fogadnak vagy adnak elektronokat (redox-katalízis);
átadnak kémiai csoportokat (pl. metil-, acetil- vagy foszfátcsoportokat);
módosítják a katalitikus oldalláncok pKa-értékeit, elősegítve az acid–base katalízist;
helyzetbe rendezik a szubsztrátot és csökkentik az aktiválási energiát.

Példák

Mg2+: DNS- és ARN-polimerázok, kinázok számára elengedhetetlen; segít a foszfátcsoportok orientálásában.
Zn2+: karboanhidráz, proteázok — katalitikus vagy szerkezeti szerep.
Fe (heme): citokrómokban és oxigenázokban az elektrontranszfer és oxigénmegkötés központi része.
NAD+/NADH, FAD/FADH2: redox-koenzimek, amelyek elektronokat szállítanak a sejtes anyagcserében.
PLP (piridoxál-foszfát): aminotranszferázok kofaktora, aminosav-metabolizmusban vesz részt.
CoA (koenzim A): acilátvitelben és anyagcsere-átalakulásokban működik közre.
Vitaminok szerepe: számos szerves kofaktor vitaminok aktív formája vagy azokból származik (például B-vitaminokból képződő koenzimek).

Kötődés és többszörös kofaktorok

Egyes enzimeknek többféle vagy több darab kofaktorra van szükségük együttes aktivitásukhoz. A kötődés lehet reverzibilis (gyorsan cserélődik) vagy irreverzibilis (tartós, kovalens). A prosztetikus csoportok példái a hem és a flavinok, míg a ko-szubsztrátok tipikusan ideiglenesen kötődő molekulák, amelyek a reakció során kémiailag átalakulnak.

Klinikai és biotechnológiai jelentőség

A vitaminhiány következtében bizonyos koenzimek hiányozhatnak, ami enzimfunkciók elégtelenségéhez és anyagcserezavarokhoz vezet (például B1-vitamin hiányában zavart szenved a szénhidrát-anyagcsere).
Fémion-hiányok vagy túlzott felhalmozódás (pl. vas-, rézanyagcsere zavarok) szintén betegségeket okozhatnak.
A kofaktorok ismerete hasznos a gyógyszerfejlesztésben: sok inhibitor a kofaktor kötőhelyét célozza, vagy a kofaktor utánzásával gátolja az enzimet.

Vizsgálati módszerek

A kofaktorok azonosítása és szerepük feltárása történhet biokémiai úton (kofaktor-elvonás és visszapótlás), spektroszkópiával (UV–Vis, EPR, Mössbauer fémkötő centrumoknál), illetve szerkezetbiológiai módszerekkel (röntgenkrisztallográfia, cryo-EM), amelyek megmutatják a kofaktor pontos pozícióját és kötődési módját az enzimben.

Összefoglalva, a kofaktorok létfontosságú szereplők az enzimműködésben: lehetnek egyszerű fémionok vagy komplex, vitamin-eredetű koenzimek, és nélkülük sok biokémiai reakció nem játszódna le hatékonyan.

Egy egyszerű [Fe2 S2 ] klaszter, amely két vasatomot és két kénatomot tartalmaz, négy fehérje ciszteinmaradvány által koordinálva.

Kérdések és válaszok

K: Mi az a kofaktor?

V: A kofaktor olyan kémiai vegyület, amely egy fehérjéhez kapcsolódik, és szükséges a fehérje biológiai aktivitásához.

K: Mi a szerepe a kofaktornak?

V: A kofaktor szerepe az, hogy segítse az enzimet biológiai tevékenységének elvégzésében.

K: Milyen más nevet kapnak a kofaktorok, amelyek összetett szerves molekulák?

V: Az összetett szerves molekulákból álló kofaktorokat koenzimeknek is nevezik.

K: Mi a különbség a prosztetikus csoport és a ko-szubsztrát között?

V: Egy kofaktor akkor protetikus csoport, ha kovalens kötéssel kapcsolódik a fehérjéhez, míg akkor kozubsztrát, ha ideiglenesen kapcsolódik a fehérjéhez.

K: Milyen típusú molekulák lehetnek kofaktorok?

V: A kofaktorok lehetnek szerves molekulák, gyakran vitaminok vagy vitaminokból származó molekulák, és szervetlen fémionok.

K: Vannak olyan enzimek, amelyek több kofaktortól függenek?

V: Igen, néhány enzimnek több kofaktorra van szüksége a megfelelő működéshez.

K: Lehetnek szerves és szervetlen molekulák is részei egy kofaktornak?

V: Igen, sok kofaktor szervetlen és szerves részekből is áll.

Keres