מה תפקידם של ויטמינים בפעילות האנזים?

החוקרים עדיין מבקשים להבין היטב את הפרטים המבניים והתפקודיים של אנזימים, אולם מולקולות אורגניות מורכבות אלה חיוניות לרוב התגובות הביולוגיות. אנזימים מזרזים או מזרזים תגובות כימיות. התהליכים הביולוגיים המקיימים אורגניזם תלויים בתגובות כימיות רבות, ואנזימים מבטיחים שתגובות אלה מתרחשות מספיק כדי לקיים את החיים. אנזימים רבים, בתורם, תלויים בחומרים שמקורם בויטמין המכונים קואנזימים.

יש צורך בכמות מסוימת של אנרגיה, המכונה אנרגיית הפעלה, כדי ליזום כל תגובה כימית. המטרה הבסיסית של אנזימים היא להקל על התגובות על ידי הורדת אנרגיית הפעלה זו. אנזימים משיגים זאת על ידי קשירה למולקולות מגיבות ומאפשרים להם לתקשר בצורה חסכונית יותר באנרגיה. מולקולות מגיבים נקשרות לאנזימים במקום מובנה מורכב המכונה אתר פעיל, והמולקולה המעורבת בתהליך קשירה זה נקראת מצע. קואנזימים, חלקם ויטמינים וחלקם מסונתזים ישירות מויטמינים, מפעילים אנזימים בכך שהם עוזרים לאנזים להיקשר למצע שלו.

קואנזימים מפעילים אנזימים בעיקר על ידי סיוע בהעברת חלקיקים או תרכובות ספציפיות המעורבים בתגובה הכימית. לדוגמא, כמה קואנזימים מקלים על תגובות אנזימטיות על ידי נשיאת אלקטרונים ויוני מימן מאטום אחד למשנהו, בעוד שאחרים מעורבים בהובלת אטומים שלמים או מולקולות גדולות יותר. מוסבר דרך אחרת, ייתכן שאנזים לא יתאים באופן מושלם למצע המיועד אלא אם כן שונה האתר הפעיל על ידי תוספת של קואנזים.

המושג "ויטמין" מתייחס ל -13 תרכובות אורגניות החיוניות לבריאות האדם. ברוב המקרים, חייבים לספק ויטמינים באמצעות דיאטה מכיוון שהגוף אינו יכול לסנתז אותם. ויטמינים מתחלקים לשתי קטגוריות כלליות: מסיסים במים ומסיסים בשומן. ויטמינים מסיסים במים נמצאים בעיקר במזונות מימיים או עמילניים כמו דגנים וירקות, ואילו ויטמינים מסיסים בשומן נמצאים בעיקר במזונות שומניים כמו חמאה, פירות ים ובשר איברים. רק ויטמינים מסיסים במים מתפקדים כקואנזימים.

מחסור בוויטמינים עלול להוביל להפרעות בריאותיות חמורות מכיוון שתהליכים ביולוגיים חשובים מתקלקלים כאשר מחסור בקואנזימים מונע מאנזימים לזרז תגובות כימיות חיוניות. שני ויטמיני קואנזים ידועים הם תיאמין וניאצין. תרכובות תיאמין משמשות כקואנזימים למגוון תגובות הכוללות ייצור אנרגיה תאית, סינתזת חלבון ותפקוד מוחי. מחסור בתיאמין גורם להפרעה המכונה בריברי, עם תסמינים כמו עצבנות, חולשה ואפילו אי ספיקת לב. ניאצין נחוץ לתגובות רבות הקשורות לייצור אנרגיה וסינתזת חומצות שומן. מחסור גורם לפלאגרה, מה שמוביל לדמנציה, בעיות עור, ירידה במשקל ובסופו של דבר למוות.