Che ruolo svolgono le vitamine nell'attività enzimatica?

I ricercatori stanno ancora cercando di comprendere appieno i dettagli strutturali e funzionali degli enzimi, eppure queste complesse molecole organiche sono essenziali per la maggior parte delle reazioni biologiche. Gli enzimi catalizzano o accelerano le reazioni chimiche. I processi biologici che sostengono un organismo dipendono da numerose reazioni chimiche e gli enzimi assicurano che queste reazioni avvengano abbastanza rapidamente da sostenere la vita. Molti enzimi, a loro volta, dipendono da sostanze derivate dalle vitamine note come coenzimi.

Una certa quantità di energia, nota come energia di attivazione, è necessaria per avviare qualsiasi reazione chimica. Lo scopo fondamentale degli enzimi è facilitare le reazioni abbassando questa energia di attivazione. Gli enzimi realizzano questo legandosi alle molecole reagenti e consentendo loro di interagire in modo più efficiente dal punto di vista energetico. Le molecole reagenti si legano agli enzimi in una posizione strutturata in modo intricato noto come sito attivo e la molecola coinvolta in questo processo di legame è chiamata substrato. I coenzimi, alcuni dei quali sono vitamine e alcuni dei quali sono sintetizzati direttamente dalle vitamine, attivano gli enzimi aiutando l'enzima a legarsi al suo substrato.

I coenzimi attivano gli enzimi principalmente assistendo nel trasferimento di particelle o composti specifici coinvolti nella reazione chimica. Ad esempio, alcuni coenzimi facilitano le reazioni enzimatiche trasportando elettroni e ioni idrogeno da un atomo all'altro, mentre altri sono coinvolti nel trasporto di interi atomi o molecole più grandi. Spiegato in un altro modo, un enzima potrebbe non essere perfetto per il substrato previsto a meno che il sito attivo non venga modificato dall'aggiunta di un coenzima.

Il termine "vitamina" si riferisce a 13 composti organici essenziali per la salute umana. Nella maggior parte dei casi, le vitamine devono essere fornite attraverso la dieta perché il corpo non può sintetizzarle. Le vitamine si dividono in due categorie generali: idrosolubili e liposolubili. Le vitamine idrosolubili si trovano principalmente in alimenti acquosi o amidacei come cereali e verdure, mentre le vitamine liposolubili si trovano principalmente in alimenti grassi come burro, frutti di mare e frattaglie. Solo le vitamine idrosolubili funzionano come coenzimi.

Le carenze vitaminiche possono portare a gravi disturbi della salute perché importanti processi biologici si interrompono quando la mancanza di coenzimi impedisce agli enzimi di catalizzare le reazioni chimiche essenziali. Due ben note vitamine del coenzima sono la tiamina e la niacina. I composti di tiamina fungono da coenzimi per una varietà di reazioni che coinvolgono la produzione di energia cellulare, la sintesi proteica e la funzione cerebrale. La carenza di tiamina provoca un disturbo noto come beriberi, con sintomi come irritabilità, debolezza e persino insufficienza cardiaca. La niacina è necessaria per numerose reazioni legate alla produzione di energia e alla sintesi degli acidi grassi. La carenza provoca la pellagra, che porta a demenza, problemi della pelle, perdita di peso e infine la morte.