INTRODUCCION A LAS COENZIMAS
La evolución ha producido un conjunto espectacular de
proteínas catalizadoras, pero el repertorio catalítico de un organismo no se
limita por la reactividad de grupos suministrados por los residuos de
aminoácido en las enzimas. Hay otras especies químicas, llamadas cofactores,
que participan con frecuencia en la catálisis. Las apoenzimas (solo proteínas)
inactivas requieren de los cofactores
para convertirse en holoenzimas activas. Hay dos tipos cofactores: los iones esenciales y los compuestos
orgánicos llamados coenzimas.
Tipos de cofactores.
Los iones y las coenzimas esenciales se pueden distinguir además por la fuerza
de interacción con sus apoenzimas.
CONCEPTOS DE COENZIMAS
Compuestos de masa molecular que son partes esencial de muchas reacciones catalizadas
enzimáticamente y también iones inorgánicos.
Muchas coenzimas son derivadas de vitaminas, que son compuestos esenciales
en la dieta de los animales. Las coenzimas son críticos para los mecanismos de
reacción en los que participan. Las coenzimas actúan como transportadores
transitorios de grupos funcionales específicos.
FUNCION DE LAS COENZIMAS.
Las coenzimas funcionan como reactivas de transferencia de
grupos. Son específicas para los grupos químicos que aceptan y donan. Para
algunas coenzimas, el grupo es hidrógeno o un electrón; otras coenzimas transportan grupos químicos
mayores, unidos en forma covalente. Estos grupos metabólicos móviles están
unidos en el centro reactivo de la
coenzima. El estudio de las coenzimas se podrá simplificar concentrándose en
las propiedades químicas de sus centros reactivos.
CLASIFICACION DE LAS COENZIMAS
Se pueden clasificar a las coenzimas en dos tipos, según la
forma en que interactúan con la apoenzima. Las coenzimas de un tipo, llamadas cosustratos, con frecuencia en realidad
con sustratos en reacciones catalizadas
por enzimas. Un cosustrato se altera durante la reacción y se disocia del sitio
activo. La estructura original del cosustrato se regenera en una reacción posterior,
catalizada por otra enzima. El cosustrato se recicla en forma repetida dentro
de la célula, a diferencia de un sustrato ordinario, cuyo producto, en el caso
típico, sufre una transformación posterior.
El segundo tipo de coenzima se llama grupo prostético. Un grupo prostético permanece
unido a la enzima durante la reacción. En algunos casos, el grupo prostético se
une en forma covalente a su apoenzima, en tanto que en otros casos está
firmemente unido al sitio activo por muchas interacciones débiles.
Las
coenzimas más comunes se muestran en la siguiente tabla, junto con su papel
metabolico y su fuente vitaminica.
ATP Y OTROS COSUSTRATOS NUCLEOTIDOS
Hay varios trifosfatos
nucleosidos que son coenzimas. Con mucho, el mas abundante es el
trifosfato de adenosina. Entre otros ejemplos frecuentes estan el GTP, la
adenosilmetionina y azucares nucleotido, como la difosfato de uridina glucosa.
El ATP es un reactivo versatil que puede donar sus grupos fosforilo, adenililo
o adenosilo en reacciones de transferencia de grupo.
La reaccion mas comun donde interviene el ATP es la
transferencia del grupo fosforilo. La segunda reaccion mas comun es la
transferencia del grupo nucleotidilo dejando pirofosfato . El ATP tiene una
funcion central en el metabolismo.
COMO ACTÚAN LAS COENZIMAS
Las coenzimas actúan como transportadores transitorios de grupos
funcionales específicos. La mayoría de ellos son derivados de las vitaminas,
nutrientes orgánicos requeridos en pequeñas cantidades de la dieta. Los
coenzimas se consideran más detalladamente a medida que se encuentren en la
discusión de las rutas metabólicas.
UNOS TIPOS DE COENZIMAS ACTÚAN COMO TRASPORTADORAS UNIVERSALES DE
ELECTRONES.
El NAD+, NADP+, FMN y FAD son coenzimas hidrosolubles que experimentan
oxidación y reducción reversible en muchos los nucleótidos NAD+ y NADP+ se trasladan fácilmente de una
coenzima a otra.
Los nucleótidos de falvina FMN y FAD están normalmente muy
fuertemente unidos a enzimas denominadas flavoproteinas
El nicotinamida adenina dinucleotido (NAD) en su forma oxidativa y su
análogo próximo nicotinamida adenina dinucleotido fosfato (NADP +) están
compuestos por dos nucleótidos unidos atraves de sus grupos fosfatos por un
enlace fosfoanhidrido debido a que el anillo de nicotinamida se parece a la
piridina, a estos compuestos se les llama a veces nucleótidos de piridina.
Nucleótidos de flavina:
Provienen de la vitamina riboflavina. La estructura de anillos fusionados
de los nucleótidos de flavina (el anillo isoaloxazina) se reduce de manera
reversible aceptando de uno a dos electrones en forma de uno o dos átomos de
hidrogeno desde un sustrato reducido.
LOS COFACTORES DE LAS COENZIMAS
Los cofactores que son moléculas orgánicas pequeñas se llaman coenzimas.
Con frecuencia derivados de las vitaminas, estos coenzimas pueden ser unidos al
enzima fuerte o débilmente. Si la unión es muy fuerte se denominan grupos
prostéticos. Las coenzimas asociadas débilmente son más bien cosustrados, ya
que se enlazan al enzima y son liberados de él como lo hacen los sustratos y
los productos.
La función biológica del coenzima denominado ácido lipoico consiste en el
paso reversible de dos grupos tiol a un grupo disulfuro.
NUCLEÓTIDOS LIBRES CON FUNCIÓN ESPECÍFICA.
La energía libre producida en los procesos metabólicos se almacena, en
general, en forma de enlaces anhídrido entre moléculas de ácido fosfórico, que
se unen a los mononucleotidos a través de su grupo fosfato. Por este
procedimiento, el AMP da lugar al ADP y al ATP. La energía libre almacenada en
el ATP se utiliza para desarrollar trabajo mecánico, osmótico, químico y
eléctrico.
El AMP y el ATP son con frecuencia moduladores alostericos que pueden
modificar la formación de determinados enzimas y, en consecuencia, variar su
actividad catalítica. El llamado coenzima A, integrado en parte por la victima
ácido pantoténico contiene también AMP. Es un coenzima importante en reacciones
de acilacion, en las que el grupo acilo entrante se incorpora al coenzima por
un enlace tioester, muy reactivo.
NAD+ y
NADP+
Las coenzimas de nicotinamida son nicotinamida
adenina dinucleotido ( NAD +)
y el fosfato de nicotinamida adenina (NADP+), muy
relacionado. Fueron las primeras coenzimas que se conocieron.
Ambas contienen
nicotidamida, la amida del acido nicotínico. El acido nicotínico es el factor
que falta en la pelagra. Es esencial como precursor de NAD+ y NADP+
. En consecuencia, el triptófano en la dieta puede suplir algo de los
requisitos de niacina o nicotidamina. Como el acido nicotínico es el derivado
de piridina con tres carboxilo, con frecuencia se llaman coenzimas nucleótidos
de piridina a las coenzimas de nicotidamida.
Las coenzimas de nicotidamida participan en
muchas reacciones de oxidación-reduccion. Ayuda en la transferencia de
electrones así a metabolitos y desde estos. Las dos coenzimas contiene un
enlace fosfo anhídrido que une dos 5-nucleótidos: AMP y el ribonucleotido de la
nicotidamida, llamado nicotinamida monucleotido. En el caso del NADP, hay un
grupo fosforilo en el átomo de oxigeno 2 de anelidato.
FAD Y FMN
Las coenzimas flavina y adenina dinucleotido
(FAD) y flavinas monucleotido (FMN) se derivan de la riboflavina o vitamina B2.
La riboflavina es sintetizada por bacterias protistas, hongos, plantas y alguno
animales los mamíferos obtiene riboflavina de su alimento. La riboflavina esta
formada por ribitol, un alcohol con 5 carbonos unidos al atomo de un sistema de
anillos heterocíclico llamadoisoalcatazina.
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