Vitaminai yra būtini junginiai, kurių reikia gauti laikantis dietos, nes organizmas negali jų sintetinti. Viena iš priežasčių, kodėl reikalingi vitaminai, yra ta, kad jie atlieka netiesioginį vaidmenį katalizėje, kurioje fermentai pagreitina chemines reakcijas. Tačiau dauguma vitaminų patys negali padėti fermentams. Norint dalyvauti katalitinėse reakcijose, dauguma vitaminų turi pasikeisti į kofermentus, kurie yra mažos „antrinio piloto“ molekulės, kurios jungiasi su fermentais. Šie kofermentai yra labai naudingi, nes po katalizės jie išlieka nepakitę, todėl yra perdirbami ir pakartotinai naudojami kelis kartus.
Vitaminų pavertimas kofermentais
Daugumą vitaminų reikia paversti kofermentais, kad jie galėtų susiporuoti su fermentais. Šie pokyčiai įtraukia mažas funkcines grupes, tokias kaip fosfatai, į vitamino struktūrą, arba jie apima redukcijos-oksidacijos arba redokso reakcijas, kai elektronai yra arba pridėti, arba pašalinti. Pavyzdžiui, vitaminas B2 turi patraukti ir prisijungti prie fosfatų grupės PO3-, kad susidarytų kofermentas FMN. Folatas yra vitaminas, vykstantis per redoksinę reakciją ir sumažinantis du jo ryšius, gaunant elektronus, o kofermentui THF susidaryti jis gauna keturis vandenilius.
Kofermento reakcijos mechanizmai
Kofermentai padeda fermentams, perduodami elektronus redoksinėse reakcijose arba pridėdami funkcines grupes prie substratų, kurias fermentas paverčia galutiniu produktu. Funkcinės grupės, kurias kofermentai prideda prie substrato, yra palyginti mažos: kofermentas PLP prideda, pavyzdžiui, aminogrupę -NH2. Kofermentai taip pat vykdo redokso reakcijas. Jie arba paima iš substrato elektronus, arba atiduoda jam elektronus. Šios reakcijos yra grįžtamos ir priklauso nuo oksiduotų ir sumažintų kofermento formų koncentracijos. Kuo daugiau oksiduotų kofermentų, tuo daugiau bus redukcijos ir atvirkščiai.
Kofermentai ir metabolizmas
Kofermentai vykdo gana paprastas chemines reakcijas, tačiau šios reakcijos daro didelę įtaką medžiagų apykaitos funkcijoms. Vitaminas K apsaugo nuo kraujo krešėjimo, pagreitindamas gama-karboksiglutamato, molekulės, kuri jungiasi prie laisvai plaukiojančių kalcio jonų, sintezę. Arterijose yra daug mažiau kalcio ir mažesnė širdies ligų rizika. Energija kaupiama kofermentuose ir ląstelių kvėpavimo metu, kurio metu ląstelės gauna energiją skaidydamos maistą. Ši energija vėliau išsiskiria oksiduojant sukauptus kofermentus.
Kofermentų perdirbimas
Viena iš pagrindinių kofermento savybių yra ta, kad katalizė jo visam laikui nekeičia. Bet kokie kofermento struktūros pokyčiai panaikinami prieš jį perdirbant. Kofermentai, dalyvaujantys redoksinėse reakcijose, tokie kaip FAD ir NAD +, praradę elektronus, vėl paverčiami ankstesne forma. Ne visi kofermentai greitai keičiami atgal, ypač kofermentai, perkeliantys funkcines grupes. Pvz., THF prisijungia prie CH2 grupės ir, pasibaigus reakcijai, virsta DHF. DHF yra redukuojamas iki THF, o fermentas pakartotinai naudojamas.