Ein Coenzym ist ein organisches Molekül, das sich reversibel an ein Enzym binden kann und diesem bei seiner Arbeit hilft. Ein Coenzym kann zum Beispiel Reduktionsäquivalente (1 Proton + 1 Elektron, formal also 1 H-Atom) auf ein Substrat übertragen oder von einem Substrat übernehmen. Bekannte Coenzyme, die als Wasserstoffüberträger fungieren, sind NADH/H+ und FADH2. Andere Coenzyme übertragen kleinere organische Moleküle bzw. funktionelle Gruppen wie zum Beispiel den Acetyl-Rest (Essigsäure-Rest). Das bekannteste dieser Coenzyme ist sicherlich das Coenzym A, das beim Citratzyklus eine wichtige Rolle spielt. Ein sehr bekanntes und wichtiges Coenzym ist das ATP, das eine doppelte Rolle im Stoffwechsel spielt. Einmal ist es der universelle Energielieferant, zum andern kann ATP eine Phosphatgruppe auf Substrate übertragen, diese werden dann "phosphoryliert".
Auf dieser Zeichnung sieht man die Arbeitsweise eines Coenzyms. Das eigentliche Enzym setzt ein Substrat um, wenn sich dieses in das aktive Zentrum des Enzyms setzt (Schlüssel-Schloss-Prinzip). Das Coenzym transportiert eine chemische Gruppe zum Enzym-Substrat-Komplex, zum Beispiel eine Phosphatgruppe, eine Acetylgruppe oder auch nur ein H-Atom. Dann löst sich das Coenzym wieder vom Enzym-Substrat-Komplex, der sich durch die Übertragung der Gruppe in einen Enzym-Produkt-Komplex umgewandelt hat. Das Produkt der Reaktion wird dann "freigelassen", und der Reaktionszyklus ist abgeschlossen. Sowohl Enzym wie auch Coenzym gehen unverändert aus dieser Reaktion heraus, sind formal also Katalysatoren.
Laut Lexikon der Biochemie (Spektrum-Verlag) kann man drei Gruppen von Coenzymen unterscheiden:
- Oxidoreduktionsenyzme wie NAD und FAD
- Gruppenübertragungscoenzyme wie ATP, Biotin und Coenzym A
- Isomerisierungscoenzyme wie Vitamin B12 oder Uridinphosphat
In der Wikipedia werden Coenzyme in die übergeordnete Gruppe der Cofaktoren eingegliedert. Neben Coenzymen sind auch prosthetische Gruppen und Metall-Ionen Cofaktoren, die Enzymen in ihrer Arbeit unterstützen.