Naukowcy wciąż starają się w pełni zrozumieć szczegóły strukturalne i funkcjonalne enzymów, jednak te złożone cząsteczki organiczne są niezbędne w większości reakcji biologicznych. Enzymy katalizują lub przyspieszają reakcje chemiczne. Procesy biologiczne podtrzymujące organizm zależą od wielu reakcji chemicznych, a enzymy zapewniają, że reakcje te zachodzą wystarczająco szybko, aby podtrzymać życie. Z kolei wiele enzymów jest zależnych od substancji pochodzenia witaminowego, znanych jako koenzymy.
Aktywacja reakcji
Do zainicjowania jakiejkolwiek reakcji chemicznej potrzebna jest pewna ilość energii, zwana energią aktywacji. Podstawowym celem enzymów jest ułatwienie reakcji poprzez obniżenie tej energii aktywacji. Enzymy osiągają to poprzez wiązanie się z cząsteczkami reagentów i umożliwienie im interakcji w bardziej energooszczędny sposób. Cząsteczki reagujące wiążą się z enzymami w misternie ustrukturyzowanej lokalizacji zwanej miejscem aktywnym, a cząsteczka zaangażowana w ten proces wiązania nazywana jest substratem. Koenzymy, z których niektóre są witaminami, a niektóre są syntetyzowane bezpośrednio z witamin, aktywują enzymy, pomagając enzymowi wiązać się z jego substratem.
Asystenci enzymatyczni
Koenzymy aktywują enzymy głównie poprzez pomoc w przenoszeniu określonych cząstek lub związków biorących udział w reakcji chemicznej. Na przykład niektóre koenzymy ułatwiają reakcje enzymatyczne, przenosząc elektrony i jony wodorowe z jednego atomu na drugi, podczas gdy inne biorą udział w transporcie całych atomów lub większych cząsteczek. Inaczej mówiąc, enzym może nie być idealnie dopasowany do zamierzonego substratu, chyba że miejsce aktywne zostanie zmodyfikowane przez dodanie koenzymu.
Witaminy, których potrzebują enzymy
Termin „witamina” odnosi się do 13 związków organicznych, które są niezbędne dla zdrowia człowieka. W większości przypadków witaminy muszą być dostarczane z dietą, ponieważ organizm nie jest w stanie ich syntetyzować. Witaminy dzielą się na dwie ogólne kategorie: rozpuszczalne w wodzie i rozpuszczalne w tłuszczach. Witaminy rozpuszczalne w wodzie znajdują się głównie w wodnistej lub skrobiowej żywności, takiej jak zboża i warzywa, podczas gdy witaminy rozpuszczalne w tłuszczach znajdują się głównie w tłustych produktach, takich jak masło, owoce morza i podroby. Tylko witaminy rozpuszczalne w wodzie działają jako koenzymy.
Niedobór koenzymu
Niedobory witamin mogą prowadzić do poważnych zaburzeń zdrowotnych, ponieważ ważne procesy biologiczne załamują się, gdy brak koenzymów uniemożliwia enzymom katalizowanie istotnych reakcji chemicznych. Dwie dobrze znane witaminy koenzymowe to tiamina i niacyna. Związki tiaminy służą jako koenzymy w różnych reakcjach obejmujących wytwarzanie energii komórkowej, syntezę białek i funkcjonowanie mózgu. Niedobór tiaminy powoduje zaburzenie znane jako beri-beri, z objawami takimi jak drażliwość, osłabienie, a nawet niewydolność serca. Niacyna jest potrzebna w wielu reakcjach związanych z produkcją energii i syntezą kwasów tłuszczowych. Niedobór powoduje pelagrę, która prowadzi do demencji, problemów skórnych, utraty wagi i ostatecznie śmierci.