Qual o papel das vitaminas na atividade enzimática?

As vitaminas são compostos essenciais que devem ser adquiridos por meio da dieta, pois o corpo não consegue sintetizá-los. Uma das razões pelas quais as vitaminas são necessárias é porque elas desempenham um papel indireto na catálise, na qual as enzimas aceleram as reações químicas. No entanto, a maioria das vitaminas não pode ajudar as enzimas por conta própria. Para participar das reações catalíticas, a maioria das vitaminas precisa se transformar em coenzimas, que são pequenas moléculas "co-piloto" que emparelham com as enzimas. Essas coenzimas são extremamente úteis porque permanecem as mesmas após a catálise, portanto, são recicladas e reutilizadas várias vezes.

A maioria das vitaminas precisa ser convertida em coenzimas antes de se emparelharem com as enzimas. Essas mudanças adicionam pequenos grupos funcionais, como fosfatos, à estrutura da vitamina, ou envolvem redução-oxidação, ou redox, reações em que os elétrons são adicionados ou removidos. Por exemplo, a vitamina B2 precisa se agarrar e se ligar a um grupo fosfato, PO3-, para formar a coenzima FMN. O folato é uma vitamina que passa por uma reação redox e reduz duas de suas ligações ganhando elétrons e recebe quatro hidrogênios para formar a coenzima THF.

As coenzimas ajudam as enzimas transferindo elétrons em reações redox ou adicionando grupos funcionais a substratos, que são convertidos no produto final pela enzima. Os grupos funcionais que as coenzimas adicionam ao substrato são relativamente pequenos: a coenzima PLP adiciona um grupo amina, -NH2, por exemplo. As coenzimas também realizam reações redox. Eles retiram elétrons do substrato ou fornecem elétrons a ele. Essas reações são reversíveis e dependem das concentrações das formas oxidadas e reduzidas da coenzima. Quanto mais oxidadas forem as coenzimas, maior será a redução e vice-versa.

As coenzimas realizam reações químicas bastante simples, mas essas reações têm um grande impacto nas funções metabólicas. A vitamina K previne a coagulação do sangue ao acelerar a síntese de gama-carboxiglutamato, uma molécula que se liga a íons de cálcio flutuantes. O acúmulo de cálcio nas artérias é muito menor e o risco de doenças cardíacas é menor. A energia também é armazenada em coenzimas durante a respiração celular, durante a qual as células obtêm energia ao quebrar os alimentos. Essa energia é liberada posteriormente pela oxidação das coenzimas armazenadas.

Uma das principais características de uma coenzima é que ela não é alterada permanentemente por catálise. Quaisquer alterações na estrutura da coenzima são revertidas antes de ser reciclada. As coenzimas que participam das reações redox, como FAD e NAD +, são convertidas de volta à sua forma anterior com a perda de elétrons. Nem todas as coenzimas são alteradas de volta tão rapidamente, especialmente as coenzimas que transferem grupos funcionais. Por exemplo, o THF se liga a um grupo CH2 e é convertido em DHF após o término da reação. O DHF é reduzido a THF e a enzima é reutilizada.