Onderzoekers proberen nog steeds de structurele en functionele details van enzymen volledig te begrijpen, maar deze complexe organische moleculen zijn essentieel voor de meeste biologische reacties. Enzymen katalyseren of versnellen chemische reacties. De biologische processen die een organisme in stand houden, zijn afhankelijk van talrijke chemische reacties, en enzymen zorgen ervoor dat deze reacties snel genoeg plaatsvinden om het leven in stand te houden. Veel enzymen zijn op hun beurt afhankelijk van vitamine-afgeleide stoffen die bekend staan als co-enzymen.
Reacties activeren
Een bepaalde hoeveelheid energie, ook wel activeringsenergie genoemd, is nodig om een chemische reactie op gang te brengen. Het fundamentele doel van enzymen is om reacties te vergemakkelijken door deze activeringsenergie te verlagen. Enzymen bereiken dit door zich te binden aan reactantmoleculen en ze op een meer energie-efficiënte manier te laten interageren. Reactantmoleculen binden aan enzymen op een ingewikkeld gestructureerde locatie die bekend staat als een actieve plaats, en het molecuul dat bij dit bindingsproces betrokken is, wordt het substraat genoemd. Co-enzymen, waarvan sommige vitamines zijn en waarvan sommige rechtstreeks uit vitamines worden gesynthetiseerd, activeren enzymen door het enzym te helpen zich aan zijn substraat te binden.
Enzym-assistenten
Co-enzymen activeren enzymen voornamelijk door te helpen bij de overdracht van specifieke deeltjes of verbindingen die betrokken zijn bij de chemische reactie. Sommige co-enzymen vergemakkelijken bijvoorbeeld enzymatische reacties door elektronen en waterstofionen van het ene atoom naar het andere te transporteren, terwijl andere betrokken zijn bij het transporteren van hele atomen of grotere moleculen. Op een andere manier uitgelegd: een enzym is misschien niet perfect geschikt voor het beoogde substraat, tenzij de actieve plaats wordt gemodificeerd door de toevoeging van een co-enzym.
De vitamines die enzymen nodig hebben
De term "vitamine" verwijst naar 13 organische verbindingen die essentieel zijn voor de menselijke gezondheid. In de meeste gevallen moeten vitamines via de voeding worden toegediend omdat het lichaam ze niet kan synthetiseren. Vitaminen vallen in twee algemene categorieën: in water oplosbaar en in vet oplosbaar. In water oplosbare vitamines komen vooral voor in waterige of zetmeelrijke voedingsmiddelen zoals granen en groenten, terwijl vetoplosbare vitamines vooral worden aangetroffen in vette voedingsmiddelen zoals boter, zeevruchten en orgaanvlees. Alleen in water oplosbare vitamines functioneren als co-enzymen.
Co-enzymdeficiëntie
Vitaminetekorten kunnen leiden tot ernstige gezondheidsproblemen omdat belangrijke biologische processen afbreken wanneer een gebrek aan co-enzymen verhindert dat enzymen essentiële chemische reacties katalyseren. Twee bekende co-enzymvitamines zijn thiamine en niacine. Thiamineverbindingen dienen als co-enzymen voor een verscheidenheid aan reacties waarbij cellulaire energieproductie, eiwitsynthese en hersenfunctie betrokken zijn. Thiaminedeficiëntie veroorzaakt een aandoening die bekend staat als beriberi, met symptomen zoals prikkelbaarheid, zwakte en zelfs hartfalen. Niacine is nodig voor tal van reacties die verband houden met energieproductie en vetzuursynthese. Een tekort veroorzaakt pellagra, wat leidt tot dementie, huidproblemen, gewichtsverlies en uiteindelijk de dood.
