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.

BIBLIOGRAFÍAS.

Biomoléculas- Tercera Edición, José M. Macarulla, Félix M. Goñi.

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Bioquímica Quinta Edición - Lubert Stryer, Jeremy M. Berg, John L. Tymoczko.

Biotecnología para ingenieros – Seragg

Principios de bioquímica- H. Robert Horton, Cuarta edición