Исследователи все еще стремятся полностью понять структурные и функциональные детали ферментов, но эти сложные органические молекулы необходимы для большинства биологических реакций. Ферменты катализируют или ускоряют химические реакции. Биологические процессы, поддерживающие организм, зависят от многочисленных химических реакций, а ферменты обеспечивают достаточно быстрое протекание этих реакций для поддержания жизни. Многие ферменты, в свою очередь, зависят от веществ, полученных из витаминов, известных как коферменты.
Активация реакций
Определенное количество энергии, известное как энергия активации, необходимо для начала любой химической реакции. Основная цель ферментов - облегчить реакции за счет снижения энергии активации. Ферменты достигают этого, связываясь с молекулами реагентов и позволяя им взаимодействовать более энергоэффективным образом. Молекулы реагента связываются с ферментами в месте со сложной структурой, известном как активный центр, а молекула, участвующая в этом процессе связывания, называется субстратом. Коферменты, некоторые из которых являются витаминами, а некоторые синтезируются непосредственно из витаминов, активируют ферменты, помогая ферменту связываться с субстратом.
Помощники по ферментам
Коферменты активируют ферменты, прежде всего, способствуя переносу определенных частиц или соединений, участвующих в химической реакции. Например, некоторые коферменты облегчают ферментативные реакции, перенося электроны и ионы водорода от одного атома к другому, в то время как другие участвуют в переносе целых атомов или более крупных молекул. Другими словами, фермент может не идеально подходить для предполагаемого субстрата, если активный центр не модифицирован добавлением кофермента.
Витамины, в которых нуждаются ферменты
Термин «витамин» относится к 13 органическим соединениям, которые необходимы для здоровья человека. В большинстве случаев витамины должны поступать с пищей, потому что организм не может их синтезировать. Витамины делятся на две основные категории: водорастворимые и жирорастворимые. Водорастворимые витамины содержатся в основном в водянистых или крахмалистых продуктах, таких как злаки и овощи, тогда как жирорастворимые витамины в основном содержатся в жирных продуктах, таких как масло, морепродукты и мясные субпродукты. Только водорастворимые витамины действуют как коферменты.
Коэнзимный дефицит
Дефицит витаминов может привести к серьезным нарушениям здоровья, поскольку важные биологические процессы нарушаются, когда недостаток коферментов не позволяет ферментам катализировать важные химические реакции. Два хорошо известных витамина-кофермента - это тиамин и ниацин. Соединения тиамина служат коферментами для различных реакций, включающих выработку клеточной энергии, синтез белка и функцию мозга. Дефицит тиамина вызывает заболевание, известное как бери-бери, с такими симптомами, как раздражительность, слабость и даже сердечная недостаточность. Ниацин необходим для многочисленных реакций, связанных с выработкой энергии и синтезом жирных кислот. Дефицит вызывает пеллагру, которая приводит к деменции, проблемам с кожей, потере веса и, в конечном итоге, к смерти.