Vedci sa stále snažia plne pochopiť štrukturálne a funkčné detaily enzýmov, napriek tomu sú tieto zložité organické molekuly nevyhnutné pre väčšinu biologických reakcií. Enzýmy katalyzujú alebo urýchľujú chemické reakcie. Biologické procesy, ktoré udržiavajú organizmus, závisia od mnohých chemických reakcií a enzýmy zabezpečujú, aby tieto reakcie prebiehali dostatočne rýchlo na to, aby udržali život. Mnoho enzýmov je zase závislých na látkach odvodených z vitamínov známych ako koenzýmy.
Aktivácia reakcií
Na zahájenie akejkoľvek chemickej reakcie je potrebné určité množstvo energie, známe ako aktivačná energia. Základným účelom enzýmov je uľahčenie reakcií znížením tejto aktivačnej energie. Enzýmy to dosahujú väzbou na molekuly reaktantov a umožňujú im interakciu energeticky efektívnejším spôsobom. Molekuly reaktantu sa viažu na enzýmy v zložito štruktúrovanom mieste známom ako aktívne miesto a molekula zapojená do tohto procesu väzby sa nazýva substrát. Koenzýmy, z ktorých niektoré sú vitamíny a niektoré sa syntetizujú priamo z vitamínov, aktivujú enzýmy tým, že pomáhajú enzýmu viazať sa na svoj substrát.
Enzýmoví asistenti
Koenzýmy aktivujú enzýmy predovšetkým pomocou pri prenose špecifických častíc alebo zlúčenín zapojených do chemickej reakcie. Niektoré koenzýmy napríklad uľahčujú enzymatické reakcie prenášaním elektrónov a vodíkových iónov z jedného atómu na druhý, zatiaľ čo iné sa podieľajú na transporte celých atómov alebo väčších molekúl. Vysvetlené iným spôsobom, enzým nemusí byť vhodný pre zamýšľaný substrát, pokiaľ nie je aktívne miesto upravené pridaním koenzýmu.
Vitamíny, ktoré enzýmy potrebujú
Pojem „vitamín“ označuje 13 organických zlúčenín, ktoré sú nevyhnutné pre ľudské zdravie. Vo väčšine prípadov musia byť vitamíny dodávané stravou, pretože telo si ich nedokáže syntetizovať. Vitamíny spadajú do dvoch všeobecných kategórií: rozpustné vo vode a rozpustné v tukoch. Vitamíny rozpustné vo vode sa nachádzajú hlavne vo vodnatých alebo škrobových potravinách, ako sú obilniny a zelenina, zatiaľ čo vitamíny rozpustné v tukoch sa nachádzajú hlavne v tučných potravinách, ako sú maslo, morské plody a mäso z orgánov. Ako koenzýmy fungujú iba vitamíny rozpustné vo vode.
Nedostatok koenzýmu
Nedostatok vitamínov môže viesť k vážnym zdravotným poruchám, pretože dôležité biologické procesy sa rozkladajú, keď nedostatok koenzýmov zabraňuje enzýmom katalyzovať základné chemické reakcie. Dva známe vitamíny koenzýmu sú tiamín a niacín. Tiamínové zlúčeniny slúžia ako koenzýmy pre rôzne reakcie zahŕňajúce produkciu bunkovej energie, syntézu bielkovín a funkciu mozgu. Nedostatok tiamínu spôsobuje poruchu známu ako beriberi s príznakmi ako podráždenosť, slabosť alebo dokonca zlyhanie srdca. Niacín je potrebný pre početné reakcie spojené s výrobou energie a syntézou mastných kyselín. Nedostatok spôsobuje pelagru, ktorá vedie k demencii, kožným problémom, chudnutiu a nakoniec k smrti.