Τι ρόλο παίζουν οι βιταμίνες στη δραστηριότητα ενζύμων;

Οι ερευνητές προσπαθούν ακόμη να κατανοήσουν πλήρως τις δομικές και λειτουργικές λεπτομέρειες των ενζύμων, ωστόσο αυτά τα πολύπλοκα οργανικά μόρια είναι απαραίτητα για τις περισσότερες βιολογικές αντιδράσεις. Τα ένζυμα καταλύουν ή επιταχύνουν τις χημικές αντιδράσεις. Οι βιολογικές διαδικασίες που υποστηρίζουν έναν οργανισμό εξαρτώνται από πολλές χημικές αντιδράσεις και τα ένζυμα διασφαλίζουν ότι αυτές οι αντιδράσεις εμφανίζονται αρκετά γρήγορα για να διατηρήσουν τη ζωή. Πολλά ένζυμα, με τη σειρά τους, εξαρτώνται από προερχόμενες από βιταμίνη ουσίες γνωστές ως συνένζυμα.

Χρειάζεται μια ορισμένη ποσότητα ενέργειας, γνωστή ως ενέργεια ενεργοποίησης, για να ξεκινήσει οποιαδήποτε χημική αντίδραση. Ο βασικός σκοπός των ενζύμων είναι να διευκολύνει τις αντιδράσεις μειώνοντας αυτήν την ενέργεια ενεργοποίησης. Τα ένζυμα το επιτυγχάνουν δεσμεύοντας σε μόρια αντιδρώντος και επιτρέποντάς τους να αλληλεπιδρούν με πιο ενεργειακά αποδοτικό τρόπο. Τα μόρια αντιδρώντος συνδέονται με ένζυμα σε μια περίπλοκη δομημένη θέση γνωστή ως δραστική θέση, και το μόριο που εμπλέκεται σε αυτήν τη διαδικασία σύνδεσης ονομάζεται υπόστρωμα. Τα συνένζυμα, μερικά από τα οποία είναι βιταμίνες και μερικά από αυτά συντίθενται απευθείας από βιταμίνες, ενεργοποιούν τα ένζυμα βοηθώντας το ένζυμο να συνδεθεί στο υπόστρωμα του.

Τα συνένζυμα ενεργοποιούν τα ένζυμα κυρίως βοηθώντας στη μεταφορά συγκεκριμένων σωματιδίων ή ενώσεων που εμπλέκονται στη χημική αντίδραση. Για παράδειγμα, ορισμένα συνένζυμα διευκολύνουν τις ενζυματικές αντιδράσεις μεταφέροντας ηλεκτρόνια και ιόντα υδρογόνου από το ένα άτομο στο άλλο, ενώ άλλα εμπλέκονται στη μεταφορά ολόκληρων ατόμων ή μεγαλύτερων μορίων. Εξηγείται με άλλο τρόπο, ένα ένζυμο μπορεί να μην είναι ιδανικό για το επιδιωκόμενο υπόστρωμα, εκτός εάν η δραστική θέση τροποποιηθεί με την προσθήκη ενός συνενζύμου.

Ο όρος «βιταμίνη» αναφέρεται σε 13 οργανικές ενώσεις που είναι απαραίτητες για την ανθρώπινη υγεία. Στις περισσότερες περιπτώσεις, οι βιταμίνες πρέπει να παρέχονται μέσω της διατροφής, επειδή ο οργανισμός δεν μπορεί να τις συνθέσει. Οι βιταμίνες εμπίπτουν σε δύο γενικές κατηγορίες: υδατοδιαλυτές και λιποδιαλυτές. Οι υδατοδιαλυτές βιταμίνες βρίσκονται κυρίως σε υδατώδεις ή αμυλούχες τροφές όπως δημητριακά και λαχανικά, ενώ οι λιποδιαλυτές βιταμίνες βρίσκονται κυρίως σε λιπαρές τροφές όπως το βούτυρο, τα θαλασσινά και τα κρέατα οργάνων. Μόνο υδατοδιαλυτές βιταμίνες λειτουργούν ως συνένζυμα.

Οι ανεπάρκειες της βιταμίνης μπορεί να οδηγήσουν σε σοβαρές διαταραχές της υγείας, επειδή σημαντικές βιολογικές διεργασίες διαλύονται όταν η έλλειψη συνενζύμων εμποδίζει τα ένζυμα να καταλύουν τις απαραίτητες χημικές αντιδράσεις. Δύο γνωστές βιταμίνες συνενζύμου είναι η θειαμίνη και η νιασίνη. Οι ενώσεις θειαμίνης χρησιμεύουν ως συνένζυμα για μια ποικιλία αντιδράσεων που περιλαμβάνουν παραγωγή κυτταρικής ενέργειας, σύνθεση πρωτεϊνών και λειτουργία εγκεφάλου. Η ανεπάρκεια θειαμίνης προκαλεί μια διαταραχή γνωστή ως beriberi, με συμπτώματα όπως ευερεθιστότητα, αδυναμία και ακόμη και καρδιακή ανεπάρκεια. Η νιασίνη απαιτείται για πολλές αντιδράσεις που σχετίζονται με την παραγωγή ενέργειας και τη σύνθεση λιπαρών οξέων. Η ανεπάρκεια προκαλεί πελλάγρα, η οποία οδηγεί σε άνοια, δερματικά προβλήματα, απώλεια βάρους και τελικά θάνατο.