Vitaminen zijn essentiële verbindingen die via het dieet moeten worden verkregen omdat het lichaam ze niet kan synthetiseren. Een van de redenen waarom vitamines nodig zijn, is omdat ze een indirecte rol spelen bij de katalyse, waarbij enzymen chemische reacties versnellen. De meeste vitamines kunnen echter niet alleen enzymen helpen. Om deel te nemen aan katalytische reacties, moeten de meeste vitamines veranderen in co-enzymen die kleine "co-piloot" -moleculen zijn die zich combineren met enzymen. Deze co-enzymen zijn uiterst nuttig omdat ze hetzelfde blijven na de katalyse, dus ze worden meerdere keren gerecycled en hergebruikt.

Vitaminen converteren naar co-enzymen

De meeste vitamines moeten worden omgezet in co-enzymen voordat ze kunnen Combineer met enzymen. Deze veranderingen voegen kleine functionele groepen zoals fosfaten aan de vitaminestructuur toe, of ze omvatten reductie-oxidatie of redoxreacties waarbij elektronen worden toegevoegd of verwijderd. Vitamine B2 moet bijvoorbeeld een fosfaatgroep, PO3-, vasthouden en binden om het co-enzym FMN te vormen. Foliumzuur is een vitamine die een redoxreactie doormaakt en twee van zijn bindingen verlaagt door elektronen te winnen en krijgt vier waterstofatomen om het co-enzym THF te vormen.

Coënzymreactiemechanismen

Coënzymen helpen enzymen door overbrenging elektronen in redoxreacties, of het toevoegen van functionele groepen aan substraten, die door het enzym in het eindproduct worden omgezet. De functionele groepen die co-enzymen toevoegen aan het substraat zijn relatief klein: het co-enzym PLP voegt een aminegroep toe, bijvoorbeeld -NH2. Coenzymen voeren ook redoxreacties uit. Ze nemen elektronen van het substraat of geven er elektronen aan. Deze reacties zijn reversibel en zijn afhankelijk van de concentraties van zowel geoxideerde als gereduceerde vormen van het co-enzym. Hoe meer geoxideerde co-enzymen zijn, hoe meer reductie er zal zijn, en omgekeerd.

Coënzymen en metabolisme

Coenzymes voeren vrij eenvoudige chemische reacties uit, maar deze reacties hebben een grote invloed op de metabole functies . Vitamine K voorkomt bloedstolling door de synthese van gamma-carboxyglutamaat te versnellen, een molecuul dat zich bindt aan vrij zwevende calciumionen. Er is veel minder calciumophoping in de bloedvaten en een lager risico op hartaandoeningen. Energie wordt ook opgeslagen in co-enzymen tijdens cellulaire ademhaling, waarbij cellen energie verkrijgen van het afbreken van voedsel. Deze energie komt later vrij door de opgeslagen co-enzymen te oxideren.

Co-enzymen recycleren

Een van de belangrijkste kenmerken van een co-enzym is dat het niet permanent wordt veranderd door katalyse. Alle veranderingen in de structuur van het co-enzym worden omgekeerd voordat het wordt gerecycled. Coënzymen die deelnemen aan redoxreacties, zoals FAD en NAD +, worden terug omgezet naar hun vorige vorm door elektronen te verliezen. Niet alle co-enzymen zijn hier snel van terug veranderd, vooral co-enzymen die functionele groepen overbrengen. THF bindt bijvoorbeeld aan een CH2-groep en wordt omgezet in DHF nadat de reactie is voltooid. DHF wordt teruggebracht tot THF en het enzym wordt opnieuw gebruikt.