Витамины - это важные соединения, которые необходимо получать с пищей, потому что организм не может их синтезировать. Одна из причин, по которой витамины необходимы, заключается в том, что они играют косвенную роль в катализе, в котором ферменты ускоряют химические реакции. Однако большинство витаминов не могут помочь ферментам сами по себе. Чтобы участвовать в каталитических реакциях, большинство витаминов должно превратиться в коферменты, которые представляют собой небольшие «второстепенные» молекулы, которые соединяются с ферментами. Эти коферменты чрезвычайно полезны, потому что они остаются неизменными после катализа, поэтому их повторно используют и повторно используют несколько раз.
Превращение витаминов в коферменты
Большинство витаминов необходимо преобразовать в коферменты, прежде чем они смогут соединиться с ферментами. Эти изменения добавляют к структуре витамина небольшие функциональные группы, такие как фосфаты, или включают окислительно-восстановительные или окислительно-восстановительные реакции, при которых электроны либо добавляются, либо удаляются. Например, витамин B2 должен захватить и связать фосфатную группу PO3-, чтобы сформировать кофермент FMN. Фолат - это витамин, который проходит окислительно-восстановительную реакцию и восстанавливает две свои связи за счет получения электронов, и он получает четыре атома водорода для образования кофермента ТГФ.
Механизмы коферментной реакции
Коферменты помогают ферментам, передавая электроны в окислительно-восстановительных реакциях или добавляя функциональные группы к субстратам, которые ферментом превращаются в конечный продукт. Функциональные группы, которые коферменты добавляют к субстрату, относительно малы: например, кофермент PLP добавляет аминогруппу, -NH2. Коферменты также выполняют окислительно-восстановительные реакции. Они либо забирают электроны с подложки, либо отдают ей электроны. Эти реакции обратимы и зависят от концентраций как окисленной, так и восстановленной форм кофермента. Чем больше окисленных коферментов, тем сильнее будет восстановление, и наоборот.
Коферменты и метаболизм
Коферменты проводят довольно простые химические реакции, но эти реакции имеют большое влияние на метаболические функции. Витамин К предотвращает свертывание крови, ускоряя синтез гамма-карбоксиглутамата, молекулы, которая связывается со свободно плавающими ионами кальция. В артериях накапливается намного меньше кальция и снижается риск сердечных заболеваний. Энергия также сохраняется в коферментах во время клеточного дыхания, во время которого клетки получают энергию от расщепления пищи. Эта энергия высвобождается позже за счет окисления накопленных коферментов.
Переработка коферментов
Одна из основных характеристик кофермента заключается в том, что он не изменяется постоянно под действием катализа. Любые изменения в структуре кофермента отменяются перед переработкой. Коферменты, которые участвуют в окислительно-восстановительных реакциях, такие как FAD и NAD +, превращаются обратно в свою прежнюю форму за счет потери электронов. Не все коферменты меняются так быстро, особенно коферменты, передающие функциональные группы. Например, THF связывается с группой CH2 и превращается в DHF после завершения реакции. ДГФ восстанавливается до ТГФ, и фермент используется повторно.