Koenzim adalah molekul organik kecil dari enzim yang keberadaan ikatan sangat penting untuk aktivitas enzim. Koenzim termasuk dalam kelompok yang lebih besar yang disebut kofaktor, yang juga mencakup ion logam; kofaktor adalah istilah paling umum untuk molekul kecil yang diperlukan untuk aktivitas enzim terkaitnya. Hubungan antara kedua istilah ini adalah sebagai berikut:
kofaktor
- Ion esensial
- Terikat lemah (membentuk enzim logam aktif)
- Terikat erat (pembentukan metaloenzim
- Koenzim
- Gugus prostetik yang terkait erat
- 2 kosubstrat yang terikat lemah
Banyak koenzim berasal dari vitamin.
Gugus prostetik terkait erat dengan enzim dan berpartisipasi dalam siklus katalitik enzim. Seperti katalis apa pun, protesa enzim mengalami perubahan reaksi yang kompleks, tetapi sebelum dapat mengkatalisis reaksi lain, ia harus kembali ke keadaan semula.
Flavin adenine dinucleotide (FAD) adalah gugus prostetik yang berpartisipasi dalam beberapa reaksi reduksi oksidasi intraseluler. Selama siklus katalitik enzim suksinat dehidrogenase, FAD menerima dua elektron dari suksinat, menghasilkan fumarat sebagai produk. Karena FAD terikat erat pada enzim, reaksi terkadang ditunjukkan dengan cara ini
suksinat + E-FAD → fumarat + E-FADH 2
Di mana E-FAD adalah singkatan dari enzim yang terkait erat dengan prostesis kelompok FAD. Dalam reaksi ini, koenzim FAD direduksi menjadi FADH2 dan tetap terikat kuat pada enzim secara keseluruhan. Sebelum enzim dapat mengkatalisis oksidasi molekul suksinat lain, dua elektron yang sekarang menjadi milik E-FADH 2 harus ditransfer ke reseptor elektron lain, ubiquinone. Kompleks E-FAD yang diregenerasi dapat mengoksidasi molekul suksinat lainnya.
Kosubstrat sedikit melebihi koenzim yang dibutuhkan dalam jumlah stoikiometrik oleh enzim. Molekul nikotinamida adenin dinukleotida (NAD) bertindak sebagai kosubstrat dalam reaksi oksidasi-reduksi yang dikatalisis oleh malat dehidrogenase, salah satu enzim dari siklus asam sitrat.
Malat + NAD + → oksaloasetat + NADH
Dalam reaksi ini, malat dan NAD + berdifusi ke situs aktif malat dehidrogenase. Di sini NAD+ menerima dua elektron dari malat, oksaloasetat dan NADH kemudian berdifusi ke situs aktif. NADH yang tereduksi kemudian harus dikembalikan ke bentuk NAD+-nya. Untuk setiap siklus katalitik, molekul “baru” NAD + diperlukan jika reaksi terjadi, sehingga diperlukan jumlah stoikiometrik dari kosubstrat. Bentuk tereduksi dari koenzim ini (NADH) diubah kembali menjadi bentuk teroksidasi (NAD +) melalui serangkaian proses yang terjadi secara bersamaan di dalam sel, dan regenerasi NAD + kemudian dapat berpartisipasi dalam putaran katalisis lainnya.
Oleh karena itu, koenzim adalah jenis kofaktor. Mereka adalah molekul organik kecil yang mengikat kuat (gugus prostetik) atau buruk (kosubstrat) ke enzim yang berpartisipasi dalam katalisis.