Mikä rooli vitamiineilla on entsyymitoiminnassa?

Tutkijat pyrkivät edelleen ymmärtämään täysin entsyymien rakenteelliset ja toiminnalliset yksityiskohdat, mutta nämä monimutkaiset orgaaniset molekyylit ovat välttämättömiä useimmille biologisille reaktioille. Entsyymit katalysoivat tai nopeuttavat kemiallisia reaktioita. Organismia ylläpitävät biologiset prosessit riippuvat lukuisista kemiallisista reaktioista, ja entsyymit varmistavat, että nämä reaktiot tapahtuvat riittävän nopeasti elämän ylläpitämiseksi. Monet entsyymit puolestaan ​​ovat riippuvaisia ​​vitamiiniperäisistä aineista, joita kutsutaan koentsyymeiksi.

Tietyn määrän energiaa, joka tunnetaan aktivointienergiana, tarvitaan minkä tahansa kemiallisen reaktion aloittamiseksi. Entsyymien perustarkoitus on helpottaa reaktioita alentamalla tätä aktivointienergiaa. Entsyymit toteuttavat tämän sitoutumalla reagoiviin molekyyleihin ja antamalla niiden olla vuorovaikutuksessa energiatehokkaammin. Reagenssimolekyylit sitoutuvat entsyymeihin monimutkaisesti strukturoidussa paikassa, joka tunnetaan aktiivisena paikkana, ja tähän sitoutumisprosessiin osallistuvaa molekyyliä kutsutaan substraatiksi. Koentsyymit, joista osa on vitamiineja ja osa syntetisoidaan suoraan vitamiineista, aktivoivat entsyymejä auttamalla entsyymiä sitoutumaan substraattiinsa.

Koentsyymit aktivoivat entsyymejä ensisijaisesti auttamalla tiettyjen kemialliseen reaktioon osallistuvien hiukkasten tai yhdisteiden siirtymisessä. Esimerkiksi jotkut koentsyymit helpottavat entsymaattisia reaktioita kuljettamalla elektroneja ja vetyioneja yhdestä atomista toiseen, kun taas toiset osallistuvat kokonaisten atomien tai suurempien molekyylien kuljettamiseen. Toisella tavalla selitettynä, entsyymi ei välttämättä sovi täydellisesti tarkoitetulle substraatille, ellei aktiivista kohtaa modifioida lisäämällä koentsyymiä.

Termi "vitamiini" tarkoittaa 13 orgaanista yhdistettä, jotka ovat välttämättömiä ihmisten terveydelle. Useimmissa tapauksissa vitamiineja on toimitettava ruokavalion kautta, koska keho ei voi syntetisoida niitä. Vitamiinit jaetaan kahteen yleiseen luokkaan: vesiliukoiset ja rasvaliukoiset. Vesiliukoisia vitamiineja esiintyy pääasiassa vetisissä tai tärkkelyspitoisissa elintarvikkeissa, kuten jyvissä ja vihanneksissa, kun taas rasvaliukoisia vitamiineja löytyy pääasiassa rasvaisista elintarvikkeista, kuten voista, äyriäisistä ja urutlihoista. Vain vesiliukoiset vitamiinit toimivat koentsyymeinä.

Vitamiinipuutos voi johtaa vakaviin terveyshäiriöihin, koska tärkeät biologiset prosessit hajoavat, kun koentsyymien puute estää entsyymejä katalysoimasta välttämättömiä kemiallisia reaktioita. Kaksi tunnettua koentsyymivitamiinia ovat tiamiini ja niasiini. Tiamiiniyhdisteet toimivat koentsyymeinä erilaisissa reaktioissa, joihin liittyy solun energiantuotanto, proteiinisynteesi ja aivotoiminta. Tiamiinipuutos aiheuttaa beriberi-nimisen häiriön, jolla on oireita kuten ärtyneisyys, heikkous ja jopa sydämen vajaatoiminta. Niasiiniä tarvitaan lukuisissa energiantuotantoon ja rasvahapposynteesiin liittyvissä reaktioissa. Puutos aiheuttaa pellagraa, mikä johtaa dementiaan, iho-ongelmiin, laihtumiseen ja lopulta kuolemaan.