Vědci se stále snaží plně porozumět strukturním a funkčním detailům enzymů, přesto jsou tyto složité organické molekuly nezbytné pro většinu biologických reakcí. Enzymy katalyzují nebo urychlují chemické reakce. Biologické procesy, které udržují organismus, závisí na mnoha chemických reakcích a enzymy zajišťují, aby tyto reakce proběhly dostatečně rychle, aby udržely život. Mnoho enzymů je zase závislých na látkách odvozených z vitamínů známých jako koenzymy.
Aktivace reakcí
Určité množství energie, známé jako aktivační energie, je zapotřebí k zahájení jakékoli chemické reakce. Základním účelem enzymů je usnadnit reakce snížením této aktivační energie. Enzymy toho dosáhnou vazbou na molekuly reaktantů a tím, že jim umožní interakci energeticky efektivnějším způsobem. Molekuly reaktantu se vážou na enzymy ve složitě strukturovaném místě známém jako aktivní místo a molekula zapojená do tohoto procesu vazby se nazývá substrát. Koenzymy, z nichž některé jsou vitamíny a některé jsou syntetizovány přímo z vitamínů, aktivují enzymy tím, že pomáhají enzymu vázat se na svůj substrát.
Enzymové asistenty
Koenzymy aktivují enzymy primárně tím, že pomáhají při přenosu specifických částic nebo sloučenin zapojených do chemické reakce. Některé koenzymy například usnadňují enzymatické reakce přenášením elektronů a vodíkových iontů z jednoho atomu na druhý, zatímco jiné se účastní transportu celých atomů nebo větších molekul. Vysvětleno jiným způsobem, enzym nemusí být vhodný pro zamýšlený substrát, pokud není aktivní místo upraveno přidáním koenzymu.
Vitamíny, které enzymy potřebují
Termín „vitamin“ označuje 13 organických sloučenin, které jsou nezbytné pro lidské zdraví. Ve většině případů musí být vitamíny dodávány prostřednictvím stravy, protože tělo je nedokáže syntetizovat. Vitamíny spadají do dvou obecných kategorií: rozpustné ve vodě a rozpustné v tucích. Vitaminy rozpustné ve vodě se nacházejí hlavně ve vodnatých nebo škrobnatých potravinách, jako jsou obiloviny a zelenina, zatímco vitamíny rozpustné v tucích se nacházejí hlavně v tučných potravinách, jako je máslo, mořské plody a maso z orgánů. Jako koenzymy fungují pouze vitamíny rozpustné ve vodě.
Nedostatek koenzymu
Nedostatek vitamínů může vést k vážným zdravotním poruchám, protože důležité biologické procesy se rozpadají, když nedostatek koenzymů zabraňuje enzymům katalyzovat základní chemické reakce. Dva známé vitamíny koenzymu jsou thiamin a niacin. Thiaminové sloučeniny slouží jako koenzymy pro různé reakce zahrnující produkci buněčné energie, syntézu bílkovin a funkci mozku. Nedostatek thiaminu způsobuje poruchu známou jako beriberi, jejíž příznaky jsou podrážděnost, slabost nebo dokonce srdeční selhání. Niacin je potřebný pro řadu reakcí souvisejících s produkcí energie a syntézou mastných kyselin. Nedostatek způsobuje pelagru, která vede k demenci, kožním problémům, hubnutí a nakonec k smrti.