Pētnieki joprojām cenšas pilnībā izprast enzīmu strukturālās un funkcionālās detaļas, tomēr šīs sarežģītās organiskās molekulas ir būtiskas lielākajai daļai bioloģisko reakciju. Fermenti katalizē vai paātrina ķīmiskās reakcijas. Bioloģiskie procesi, kas uztur organismu, ir atkarīgi no daudzām ķīmiskām reakcijām, un fermenti nodrošina, ka šīs reakcijas notiek pietiekami ātri, lai uzturētu dzīvību. Daudzi fermenti savukārt ir atkarīgi no vitamīnu atvasinātām vielām, kas pazīstamas kā koenzīmi.
Reakciju aktivizēšana
Jebkuras ķīmiskās reakcijas uzsākšanai ir vajadzīgs noteikts enerģijas daudzums, kas pazīstams kā aktivācijas enerģija. Fermentu pamatmērķis ir atvieglot reakcijas, pazeminot šo aktivācijas enerģiju. Fermenti to panāk, piesaistoties reaģenta molekulām un ļaujot tām mijiedarboties energoefektīvāk. Reaģējošās molekulas saistās ar fermentiem sarežģīti strukturētā vietā, kas pazīstama kā aktīvā vieta, un molekulu, kas iesaistīta šajā saistīšanās procesā, sauc par substrātu. Koenzīmi, no kuriem daži ir vitamīni, un daži no tiem tiek sintezēti tieši no vitamīniem, aktivizē fermentus, palīdzot fermentam saistīties ar tā substrātu.
Fermentu palīgi
Koenzīmi fermentus galvenokārt aktivizē, palīdzot nodot īpašas daļiņas vai savienojumus, kas iesaistīti ķīmiskajā reakcijā. Piemēram, daži koenzīmi atvieglo fermentatīvās reakcijas, pārvadājot elektronus un ūdeņraža jonus no viena atoma uz otru, bet citi ir iesaistīti veselu atomu vai lielāku molekulu transportēšanā. Skaidrojot citādi, ferments var nebūt ideāli piemērots paredzētajam substrātam, ja vien aktīvā vieta nav modificēta, pievienojot koenzīmu.
Vitamīni, kas nepieciešami fermentiem
Termins "vitamīns" attiecas uz 13 organiskiem savienojumiem, kas ir būtiski cilvēka veselībai. Vairumā gadījumu vitamīni jāpiegādā ar diētu, jo organisms tos nespēj sintezēt. Vitamīni iedalās divās vispārējās kategorijās: ūdenī šķīstošie un taukos šķīstošie. Ūdenī šķīstošie vitamīni galvenokārt ir ūdeņainos vai cieti saturošos pārtikas produktos, piemēram, graudos un dārzeņos, savukārt taukos šķīstošie vitamīni galvenokārt atrodami taukainos pārtikas produktos, piemēram, sviestā, jūras veltēs un orgānu gaļā. Kā koenzīmi darbojas tikai ūdenī šķīstošie vitamīni.
Koenzīma deficīts
Vitamīnu trūkums var izraisīt nopietnus veselības traucējumus, jo svarīgi bioloģiskie procesi sabojājas, kad koenzīmu trūkums neļauj fermentiem katalizēt būtiskas ķīmiskās reakcijas. Divi labi zināmi koenzīma vitamīni ir tiamīns un niacīns. Tiamīna savienojumi kalpo kā koenzīmi dažādām reakcijām, ieskaitot šūnu enerģijas ražošanu, olbaltumvielu sintēzi un smadzeņu darbību. Tiamīna deficīts izraisa traucējumus, kas pazīstami kā beriberi, ar tādiem simptomiem kā aizkaitināmība, vājums un pat sirds mazspēja. Niacīns ir nepieciešams daudzām reakcijām, kas saistītas ar enerģijas ražošanu un taukskābju sintēzi. Trūkums izraisa pelagru, kas izraisa demenci, ādas problēmas, svara zudumu un galu galā nāvi.