Vitaminer är viktiga föreningar som måste förvärvas genom kosten eftersom kroppen inte kan syntetisera dem. En av anledningarna till att vitaminer behövs är att de spelar en indirekt roll i katalys, där enzymer påskyndar kemiska reaktioner. Men de flesta vitaminer kan inte hjälpa enzymer på egen hand. För att kunna delta i katalytiska reaktioner måste de flesta vitaminer förändras till koenzymer som är små "co-pilot" -molekyler som kopplas ihop med enzymer. Dessa koenzymer är extremt användbara eftersom de är desamma efter katalys, så de återvinns och återanvänds flera gånger.
Konvertera vitaminer till koenzymer
De flesta vitaminer måste omvandlas till koenzymer innan de kan kopplas ihop med enzymer. Dessa förändringar adderar små funktionella grupper som fosfater till vitaminstrukturen, eller de involverar reduktionsoxidation eller redoxreaktioner där elektroner antingen tillsätts eller avlägsnas. Till exempel måste vitamin B2 ta tag i och binda till en fosfatgrupp, PO3-, för att bilda koenzymet FMN. Folat är ett vitamin som går igenom en redoxreaktion och minskar två av dess bindningar genom att få elektroner och det får fyra väten att bilda koenzymet THF.
Koenzymreaktionsmekanismer
Koenzymer hjälper enzymer genom att överföra elektroner i redoxreaktioner, eller tillsätta funktionella grupper till substrat, som omvandlas till slutprodukten av enzymet. De funktionella grupperna som koenzymer tillför substratet är relativt små: koenzymet PLP tillför en amingrupp, till exempel -NH2. Coenzymer utför också redoxreaktioner. De tar antingen elektroner från substratet eller ger elektroner till det. Dessa reaktioner är reversibla och beror på koncentrationerna av både oxiderade och reducerade former av koenzymet. Ju mer oxiderade koenzymer är, desto mer minskning blir det och tvärtom.
Koenzymer och ämnesomsättning
Koenzymer utför ganska enkla kemiska reaktioner, men dessa reaktioner har stor inverkan på metaboliska funktioner. K-vitamin förhindrar blodproppar genom att påskynda syntesen av gamma-karboxyglutamat, en molekyl som binder till fritt flytande kalciumjoner. Det finns mycket mindre kalciumuppbyggnad i artärerna och en lägre risk för hjärtsjukdom. Energi lagras också i koenzymer under cellandningen, under vilken celler får energi genom att bryta ner mat. Denna energi frigörs senare genom att de lagrade koenzymerna oxideras.
Återvinning av koenzymer
En av de främsta egenskaperna hos ett koenzym är att det inte förändras permanent genom katalys. Eventuella förändringar i koenzymets struktur vänds innan det återvinns. Koenzymer som deltar i redoxreaktioner, som FAD och NAD +, omvandlas tillbaka till sin tidigare form genom att förlora elektroner. Inte alla koenzymer ändras så snabbt, särskilt koenzymer som överför funktionella grupper. Till exempel binder THF till en CH2-grupp och omvandlas till DHF efter att reaktionen är avslutad. DHF reduceras till THF och enzymet återanvänds.