Les vitamines sont des composés essentiels qui doivent être acquis par l'alimentation parce que le corps ne peut pas les synthétiser. L'une des raisons pour lesquelles les vitamines sont nécessaires est qu'elles jouent un rôle indirect dans la catalyse, dans laquelle les enzymes accélèrent les réactions chimiques. Cependant, la plupart des vitamines ne peuvent pas aider les enzymes par leurs propres moyens. Afin de participer à des réactions catalytiques, la plupart des vitamines doivent se transformer en coenzymes qui sont de petites molécules «copilotes» qui s'associent aux enzymes. Ces coenzymes sont extrêmement utiles car elles restent les mêmes après la catalyse, elles sont donc recyclées et réutilisées plusieurs fois.
Conversion des vitamines en coenzymes
La plupart des vitamines doivent être transformées en coenzymes avant qu'elles ne puissent jumeler avec des enzymes. Ces changements ajoutent de petits groupes fonctionnels comme les phosphates à la structure de la vitamine, ou ils impliquent des réactions d'oxydo-réduction, ou redox, où des électrons sont ajoutés ou éliminés. Par exemple, la vitamine B2 doit saisir et se lier à un groupe phosphate, PO3-, pour former la coenzyme FMN. Le folate est une vitamine qui passe par une réaction redox et réduit deux de ses liaisons en gagnant des électrons et obtient quatre hydrogènes pour former le coenzyme THF.
Mécanismes de réaction de coenzyme
Les coenzymes aident les enzymes en transférant électrons dans des réactions redox, ou en ajoutant des groupes fonctionnels à des substrats, qui sont convertis en produit final par l'enzyme. Les groupes fonctionnels que les coenzymes ajoutent au substrat sont relativement faibles: la coenzyme PLP ajoute un groupe aminé, -NH2, par exemple. Les coenzymes effectuent également des réactions redox. Ils prennent des électrons du substrat ou lui donnent des électrons. Ces réactions sont réversibles et dépendent des concentrations des formes oxydées et réduites de la coenzyme. Plus les coenzymes sont oxydés, plus il y aura de réduction, et vice versa.
Coenzymes et métabolisme
Les coenzymes effectuent des réactions chimiques assez simples, mais ces réactions ont un impact majeur sur les fonctions métaboliques . La vitamine K empêche la coagulation du sang en accélérant la synthèse du gamma-carboxyglutamate, une molécule qui se lie aux ions calcium flottant librement. Il y a beaucoup moins d'accumulation de calcium dans les artères et un risque moindre de maladie cardiaque. L'énergie est également stockée dans les coenzymes pendant la respiration cellulaire, au cours de laquelle les cellules obtiennent de l'énergie à partir de la décomposition des aliments. Cette énergie est libérée plus tard en oxydant les coenzymes stockées.
Coenzymes de recyclage
L'une des principales caractéristiques d'une coenzyme est qu'elle n'est pas modifiée de façon permanente par la catalyse. Toute modification de la structure de la coenzyme est inversée avant d'être recyclée. Les coenzymes qui participent à des réactions redox, comme FAD et NAD +, sont reconverties en leur forme précédente en perdant des électrons. Toutes les coenzymes ne sont pas modifiées rapidement, en particulier les coenzymes qui transfèrent des groupes fonctionnels. Par exemple, le THF se lie à un groupe CH2 et est converti en DHF après la fin de la réaction. Le DHF est réduit en THF et l'enzyme est réutilisée.
