Istraživači još uvijek nastoje u potpunosti razumjeti strukturne i funkcionalne detalje enzima, no ove složene organske molekule ključne su za većinu bioloških reakcija. Enzimi kataliziraju ili ubrzavaju kemijske reakcije. Biološki procesi koji održavaju organizam ovise o brojnim kemijskim reakcijama, a enzimi osiguravaju da se te reakcije dogode dovoljno brzo da održe život. Mnogi enzimi, pak, ovise o tvarima dobivenim iz vitamina poznatim kao koenzimi.
Aktivirajuće reakcije
Za pokretanje bilo koje kemijske reakcije potrebna je određena količina energije, poznata kao energija aktivacije. Temeljna svrha enzima je olakšavanje reakcija smanjenjem te energije aktiviranja. Enzimi to postižu vezujući se za molekule reaktanata i omogućujući im interakciju na energetski učinkovitiji način. Molekule reaktanta vežu se za enzime na složeno strukturiranom mjestu poznatom kao aktivno mjesto, a molekula koja sudjeluje u ovom procesu vezivanja naziva se supstrat. Koenzimi, od kojih su neki vitamini, a neki se sintetiziraju izravno iz vitamina, aktiviraju enzime pomažući enzimu da se veže za supstrat.
Pomoćnici enzima
Koenzimi aktiviraju enzime prvenstveno pomažući u prijenosu određenih čestica ili spojeva koji sudjeluju u kemijskoj reakciji. Na primjer, neki koenzimi olakšavaju enzimske reakcije prenoseći elektrone i vodikove ione s jednog atoma na drugi, dok su drugi uključeni u transport cijelih atoma ili većih molekula. Objašnjeno na drugi način, enzim možda neće savršeno odgovarati predviđenom supstratu, osim ako je aktivno mjesto modificirano dodatkom koenzima.
Vitamini koji su potrebni enzimima
Izraz "vitamin" odnosi se na 13 organskih spojeva koji su neophodni za ljudsko zdravlje. U većini slučajeva vitamini se moraju dostavljati prehranom, jer ih tijelo ne može sintetizirati. Vitamini se dijele u dvije opće kategorije: topivi u vodi i topivi u mastima. Vitamini topivi u vodi nalaze se uglavnom u vodenoj ili škrobnoj hrani poput žitarica i povrća, dok se vitamini topivi u mastima nalaze uglavnom u masnoj hrani poput maslaca, plodova mora i mesa od organa. Samo vitamini topljivi u vodi djeluju kao koenzimi.
Nedostatak koenzima
Nedostatak vitamina može dovesti do ozbiljnih zdravstvenih poremećaja jer se važni biološki procesi raspadaju kad nedostatak koenzima sprečava enzime da kataliziraju bitne kemijske reakcije. Dva dobro poznata vitamina koenzima su tiamin i niacin. Spojevi tiamina služe kao koenzimi za razne reakcije koje uključuju staničnu proizvodnju energije, sintezu proteina i rad mozga. Nedostatak tiamina uzrokuje poremećaj poznat kao beriberi, sa simptomima poput razdražljivosti, slabosti, pa čak i zatajenja srca. Niacin je potreban za brojne reakcije povezane s proizvodnjom energije i sintezom masnih kiselina. Nedostatak uzrokuje pelagra, što dovodi do demencije, problema s kožom, gubitka kilograma i na kraju smrti.