Витамини су неопходна једињења која се морају стећи храном, јер их тело не може синтетизовати. Један од разлога зашто су витамини потребни је тај што играју индиректну улогу у катализи, у којој ензими убрзавају хемијске реакције. Међутим, већина витамина не може сама да помогне ензимима. Да би учествовали у каталитичким реакцијама, већина витамина мора да се претвори у коензиме који су мали „копилот“ молекули који се удружују са ензимима. Ови коензими су изузетно корисни јер остају исти након катализе, па се више пута рециклирају и поново користе.
Претварање витамина у коензиме
Већина витамина мора да се претвори у коензиме пре него што се упари са ензимима. Ове промене додају мале функционалне групе попут фосфата у структуру витамина или укључују редукционо-оксидационе или редокс реакције где се електрони додају или уклањају. На пример, витамин Б2 мора да зграби и веже се за фосфатну групу, ПО3-, да би формирао коензим ФМН. Фолат је витамин који пролази кроз редокс реакцију и смањује две своје везе добијањем електрона и добија четири водоника да формира коензим ТХФ.
Механизми реакције коензима
Коензими помажу ензимима преношењем електрона у редокс реакцијама или додавањем функционалних група у подлоге које ензим претвара у коначни производ. Функционалне групе које коензими додају у супстрат су релативно мале: коензим ПЛП додаје аминску групу, -НХ2, на пример. Коензими такође изводе редокс реакције. Они или узимају електроне из подлоге или јој дају електроне. Ове реакције су реверзибилне и зависе од концентрације оксидованих и редукованих облика коензима. Што је више оксидованих коензима, то ће бити више редукције и обрнуто.
Коензими и метаболизам
Коензими спроводе прилично једноставне хемијске реакције, али ове реакције имају велики утицај на метаболичке функције. Витамин К спречава згрушавање крви убрзавајући синтезу гама-карбоксигглутамата, молекула који се везује за слободно плутајуће јоне калцијума. Много је мање накупина калцијума у артеријама и мањи је ризик од срчаних болести. Енергија се такође складишти у коензимима током ћелијског дисања, током којег ћелије добијају енергију разградњом хране. Ова енергија се ослобађа касније оксидацијом ускладиштених коензима.
Рециклажа коензима
Једна од примарних карактеристика коензима је да се трајно не мења катализом. Све промене у структури коензима се поништавају пре него што се он рециклира. Коензими који учествују у редокс реакцијама, попут ФАД и НАД +, претварају се назад у свој претходни облик губљењем електрона. Нису сви коензими враћени тако брзо, посебно коензими који преносе функционалне групе. На пример, ТХФ се везује за ЦХ2 групу и претвара се у ДХФ након завршетка реакције. ДХФ се редукује на ТХФ и ензим се поново користи.