3- الرايبوفلافين والمرافقات الفلافينية Riboflavin and Flavine Coenzymes 

يتألف الرايبوفلافين – وهو فيتامين B2 – من السكر الكحولي ريبيتول Ribitol – D (المشتق من الرايبوز) متحداً مع حلقة ايسواللوكسازين Isoalloxazine مستبدلة. 

عرف هذا الفيتامين كعامل نمو للفئران وذلك أثناء الدراسات المختلفة التي أجريت لمعرفة المواد التي يمكن اعتبارها عوامل نمو لتلك الحيوانات. ويحصل على الفيتامين تجارياً من بيئات بعض أنواع الكائنات الحية الدقيقة التي تنتجه بنسبة عالية، ومن أهم الخصائص الكيميائية للرايبوفلافين هو تحوله من اللون الأصفر إلى عديم اللون لدى اختزاله، ثم عودة اللون الأصفر إليه إذا ما عرض للهواء ثانية (أكسدة).

وقد أمكن معرفة التركيب البنائي لكل من الصورتين المؤكسدة والمختزلة، وفي كل منهما يمثل الحرف R سكر الريبيتول: كما يظهر من هاتين الصيغتين، فإن عملية الاختزال تتم بإضافة ذرتي هيدروجين ( 2  بروتون + 2 الكترون) إلى "منطقة العمل" في مرافق الانزيم وهي ذرتي النتروجين في الحلقتين المتجاورتين.

يوجد هذا الفيتامين في الطبيعة كأحد مكونات المرافقات الانزيمية المعروفة بالمرافقات الغلافينية، والتي هي عبارة عن مركبين:

الأول: يسمى فلافين وحدي النيوكليوتايد Flavine mononucleotide الذي يرمز له بالأحرف FMN اختصاراً. فلافين وحيد النيوكليوتايد (رايبوفلافين احادي الفوسفات) FMN

والثاني: يسمى فلافين ادينين ثنائي النيوكليوتايد Flavine Adenine Dinucleotide الذي يرمز له بالأحرف FAD اختصاراً. 

وتجدر ملاحظة أن الأسماء المعطاة للمرافقين الانزيميين السابقين ليست دقيقة من لناحية الكيميائية لأن اسم (نيوكليوتايد) لا بد أن يشتمل – حسب التعريف – على سكر لارايبوز وليس المشتق الكحولي منه أي ريبيتول.

الوظيفة الحيوية: عرف المركب FAD لأول مرة كمركب للانزيم الذي يؤكسد الأحماض الامينية من النوع          (D-Amino –Acid Oxidase) D. وينتمي هذا الانزيم إلى مجموعة من البروتينات تسمى البروتينات الفلافينية Flavoproteins التي تلامس تفاعلات التأكسد والاختزال الحيوية. ومن الصعف تحديد انواع التفاعلات التي تشترك فيها تلك البروتينات (الانزيمات) بشكل عام.

والجدول التالي يبين أهم التفاعلات التي تشترك فيها تلك الانزيمات.

ومن المهم أن تعرف أنه يعكس الانزيمات النازعة للهيدروجين والتي تحتاج إلى مرافقات بيريدينية (NADP⁺, NAD⁺) فإن المجموعة اللابروتينية FMN و FAD ترتبط بجزيء الانزيم البروتيني ارتباطاً وثيقاً بحيث أنها – أي تلك المرافقات – تبقى مرتبطة مع الانزيم إلا بالمعاملة بحمض على البارد أو ربما مع الغليان، وهذه العملية تحطم الطبيعة البروتينية للانزيم، وبسبب ذلك فإن فصل مرافق الانزيم بهذه الطريقة عملية غير عكسية. أما المعاملة بحمض على البارد فإنها عملية عكسية، يعود بعدها نشاط الانزيم بإضافة المرافق إليه.

مادة التفاعل (معطي الالكترونات)	ناتج التفاعل	المستقبل الالكتروني	الانزيم	مرافق الانزيم
أحماض أمينية - D	أحماض ألفا كيتونية NH3+	O2	D-Amino Acid Oxidase	FAD
NADH	NAD+	سيتوكروم	NAD+ - Cytochrome (C) Reductase	FAD
الدهيدات	أحماض كربوكسيلية	O2	Aldehyde Oxydase	FAD
حمض سكسينيك	حمض فيوماريك	صبغات مؤكسدة	Succinic Dehydrogenase	FAD
NADPH	NADP	NO3	Nitrate Reduclase	FAD
حمض جليكوليك	حمض جليوكسيليك	O2	Glycolic Acid Oxidase	FMN
NADPH	NADP	NO2-	Nitrite Reductase	FAD

جدول يبين أهم التفاعلات التي تلامسها انزيمات تحتاج إلى المرافقات الفلافينية 

ومن المؤكد أن الانزيمات الفلافينية ومرافقاتها تعمل كمستقبل لذرات الهيدروجين من المرافقات البيريدينية المختزلة NADH، NADPH، كما سبق ذكره، وثمة تفاعل أكسدة  هيدروجين من ذرتي كربون متجاورتين (وبذلك تتكون رابطة زوجية)، ويبدو أنه يحتاج إلى انزيمات ومرافقات انزيمات فلافينية. هذا التفاعل يلامسه الانزيم النازع للهيدروجين من حمض السكسينيك، الذي يتأكسد إلى حمض الفيوماريك. 

وقد عرفنا فيما سبق منطقة العمل في المرافقات الفلافينية FAD، FMN، أي المكان الذي تحدث فيه إضافة ذرتي الهيدروجين. وقد أثبتت الأدلة المختلفة أن اختزال تلك المرافقات يتم في خطوتين منفصلتين، في كل خطوة تحدث إضافة ذرة هيدروجين واحدة على إحدى ذرتي النتروجين في الحلقتين المتجاورتين في الايسواللوكسازين الداخل في تركيب الرايبوفلافين. 

4- فيتامين B1 ( ثايامين) Thiamin 

لقد أمكن عزل هذا الفيتامين على الصورة الحرة، يوجد الفيتامين في الطبيعة بالصورة الحرة بتركيزات عالية نسبياً في محاصيل الحبوب (مثل القمح والرز..)، أما في الأنسجة الحيوانية وفي الخميرة فإنه يوجد بشكل رئيسي بصورة مرافق الانزيم ثايامين بيروفوسفات الذي اكتشف تركيبه البنائي الباحث Lohman عام 1937. وينتشر المرض الناتج عن نقص هذا الفيتامين (والذي يسمى beri – beri) بصورة خاصة في الشرق الأقصى بسبب العادة المتبعة هناك والخاصة بإزالة الطبقة الخارجية لبذور الأرز وهي الغنية بالفيتامين.

الوظيفة الحيوية: يشترك الثيامين بيروفوسفات كمرافق للانزيمات التالية:

1- الأنزيمات النازعة لمجموعة الكربوكسيل من الأحماض الالفا – كيتونية.

α – Keto Acid Decarboxylase

2- الأنزيمات المؤكسدة للأحماض الفا – كيتونية α - Keto Acid Oxidase.

3- الأنزيمات الناقلة لمجموعة الكربونيل Transketolase.

4- الأنزيمات Phosphoketolase. 

وفي جميع هذه التفاعلات نجد أن "منطقة عمل" مرافق الانزيم هي ذرة الكربون رقم 2 في حلقة الثيازول Thiazole Ring، لأن ذرة الهيدروجين في هذا الموضع تنفصل بسهولة على صورة بروتون مخلفة مركزاً للشحنة السالبة على ذرة الكربون وبذلك يتكون ما يسمى كربانيون Carbanion، وهو الذي يشترك في نزع مجموعة الكربوكسيل من الأحماض ألفا – كيتونية. وهذا الأيون الكربوني السالب – كما ذكرنا – هو الذي يشترك في نزع مجموعة الكربوكسيل من الأحماض الفلكيتونية. ويبين التفاعل ميكانيكية قيام المرافق الانزيمي توظيفته الحيوية، وهي نزع مجموعة الكربوكسيل من حمض البيروفيك (على صورة CO₂) متحولاً بذلك إلى اسيتالدهيد. 

5- فيتامين B6

ينتمي إلى مجموعة الفيتامين B6 ثلاثة مركبات وهي بيريدوكسال وبيريدوكسين، وبيريدوكسامين. توجد الصور الثلاث لفيتامين B6 موزعة بكثرة في الطبيعة في مصادر نباتبة وحيوانية على حد سواء. وتعتبر محاصيل الحبوب من المصادر الغنية بهذا الفيتامين. ويوجد البيريدوكسال والبيريدوكسابين في الطبيعة على صورة مشتقات فوسفاتية، وهي صورة مرافق الانزيم من ذلك الفيتامين، وهما فوسفات البيريدوكسال وفوسفات البيريدوكسامين. وتعتبر مختلف الصور التي تمثل فيتامين B6 عوامل نمو للعديد من أنواع البكتيريا.

الوظيفة الحيوية: يشترك فوسفات البيريدوكسال كمرافق انزيم في العديد من التفاعلات الحيوية الخاصة بتمثيل الاحماض الامينية، مثل نقل مجموعة الامينو Transamination ونزع مجموعة الكربوكسيل Decarboxylation وكذلك تكوين المخاليط الراسيمية (من النوعين L,D)  Racemization.

وفيما يلي مثال على كل نوع من هذه التفاعلات:

أ- نقل مجموعة الامينو من حمض اميني إلى حمض الفلكيتوني وبذلك يتكون حمض اميني جديد.

ب- نزع مجموعة الكربوكسيل

ج- تكوين المخلوط الراسيمي

وتعتبر ميكانيكية قيام فوسفات البيريدوكسال بعمله كمرافق للانزيمات التي تلامس التفاعلات السابقة من العمليات المعقدة، ومع ذلك فقد تمكن العالم SNELL ومساعدوه في جامعة كاليفورنيا من معرفة دور هذا المرافق الانزيمي في كل من التفاعلات السابقة مما ساعدهم على اقتراح مخطط يفسر ميكانيكية تلك التفاعلات، ولا يتسع المجال للدخول في التفاصيل المعقدة لها.

6- حمض لايبويك Lipoic Acid

يوجد هذا الفيتامين على صورتين، مؤكسدة ومختزلة. اكتشف حمض اللايبويك كعامل نمو (فيتامين) لبعض الكائنات الدقيقة. ويعتبر الكبد والخميرة من المصادر الغنية بهذا الفيتامين. وان تواجده بالصورتين المؤكسدة والمختزلة ناتج عن إمكانية اختزال رابطة الكبريتيد الثنائية – كما هي الحال في حمض السيستين. وعندما يكون مرتبطاً إلى البروتين، فمن السهولة بمكان تحليله – وبالتالي تحريره من سطح الانزيم – في وسط حامضي أو قلوي أو بالتحليل الانزيمي بواسطة الانزيمات المحللة لبروتينات. وقد تبين أن حمض اللايبويك يوجد مرتبطاً مع حمض لايسين بروابط تشاركية عندما يتواجد في معقدات روتينية ويجري تحليلها بعناية فائقة. يعتبر حمض لايبويك عاملاً مرافقاً Cofactor للمعقدات المتعددة الأنزيمات النازعة للهيدروجين من حمض البيروفيك (Pyruvic dehydrogenase) ومن حمض الفلكيتوجلوتاريك (α- Ketoglutaric dehydrogenase). وفي مثل هذه المعقدات فإن الانزيمات المحتوية على جذر اللايبويل تلامس عملية توليد ونقل مجموعات الأسيل (جذور الأحماض العضوية)، وأثناء تلك العملية يجري اختزالها ثم إعادة أكسدتها (بواسطة العامل المرافق الذي يتحول إلى الصورة المختزلة ثم إلى الصورة المؤكسدة ثانية). 

وهناك بعض الفيتامينات الأخرى التي تقوم بدور مرافقات انزيمية (مثل البيوتين Biotein وحمض الفوليك Folic acid وفيتامين B_{1 2} وحمض Pantothenic) ولكن المجال لا يتسع لدراستها. 

القسم الثاني: الفيتامينات التي لا تقوم بدور مرافقات أنزيمات: سيقتصر البحث على دراسة مختصرة تشمل اسم الفيتامين وتركيبه البنائي ووظيفته الحيوية (إذا كانت معروفة) وتصنف الفيتامينات التي ستدرس في هذا القسم تحت الاسم "الفيتامينات التي تذوب في الدهون "Lipid – Soluble Vitamins" حيث أن الفيتامينات التي سبقت دراستها تصنف تحت اسم "الفيتامينات التي تذوب في الماء Water – Soluble Vitamins".

وفيما يلي أهم الفيتامينات التي تذوب في الدهون أي التي لا تقوم بدور مرافقات للانزيمات: