ビタミンは、体がそれらを合成することができないので、食事を通して獲得されなければならない必須化合物です。 ビタミンが必要な理由の1つは、酵素が化学反応を加速する触媒作用において間接的な役割を果たすためです。 しかし、ほとんどのビタミンはそれ自体で酵素を助けることはできません。 触媒反応に参加するために、ほとんどのビタミンは、酵素と対になる小さな「副操縦士」分子である補酵素に変化しなければなりません。 これらの補酵素は、触媒作用後も同じままであるため非常に便利であり、何度もリサイクルおよび再利用されます。
ビタミンを補酵素に変換する
ほとんどのビタミンは、酵素とペアになる前に補酵素に変換する必要があります。 これらの変化は、リン酸塩のような小さな官能基をビタミン構造に追加するか、電子が追加または削除される還元酸化または酸化還元反応を伴います。 たとえば、ビタミンB2は、補酵素FMNを形成するために、リン酸基PO3-をつかんで結合する必要があります。 葉酸は、酸化還元反応を経て、電子を獲得することによってその結合の2つを減らし、4つの水素を取得して補酵素THFを形成するビタミンです。
補酵素反応機構
補酵素は、酸化還元反応で電子を移動したり、基質に官能基を追加したりすることで酵素を助けます。基質は酵素によって最終生成物に変換されます。 補酵素が基質に付加する官能基は比較的小さい：補酵素PLPはアミン基、例えば-NH2を付加する。 補酵素もレドックス反応を行います。 それらは基板から電子を受け取るか、基板に電子を与えます。 これらの反応は可逆的であり、補酵素の酸化型と還元型の両方の濃度に依存します。 酸化された補酵素が多ければ多いほど、より多くの還元があり、逆もまた同様です。
補酵素と代謝
補酵素はかなり単純な化学反応を実行しますが、これらの反応は代謝機能に大きな影響を及ぼします。 ビタミンKは、浮遊カルシウムイオンに結合する分子であるガンマカルボキシグルタミン酸の合成を加速することにより、血液凝固を防ぎます。 動脈内のカルシウムの蓄積がはるかに少なく、心臓病のリスクが低くなります。 エネルギーはまた、細胞呼吸中に補酵素に蓄えられ、その間に細胞は食物を分解することからエネルギーを獲得します。 このエネルギーは、保存された補酵素を酸化することによって後で放出されます。
補酵素のリサイクル
補酵素の主な特徴の1つは、触媒作用によって恒久的に変化しないことです。 補酵素の構造の変化は、リサイクルされる前に元に戻されます。 FADやNAD +のような酸化還元反応に関与する補酵素は、電子を失うことによって以前の形に変換されます。 すべての補酵素、特に官能基を転移する補酵素がこれほど迅速に戻されるわけではありません。 たとえば、THFはCH2基に結合し、反応が終了した後にDHFに変換されます。 DHFはTHFに還元され、酵素は再利用されます。