miércoles, 11 de marzo de 2015

Ø  ATP y otros cosustratos nucleótidos

Hay varios trifosfatos nucleósidos que son coenzimas. Con mucho, el más abundante es el Trifosfato de adenosina (ATP, adenosine triphosphate). El ATP es un reactivo versátil que puede donar sus grupos fosforilo, pirofosforilo, adenilo (AMP) o adenosilo en reacciones de transferencia de grupo.
La reacción más común donde interviene el ATP es la transferencia del grupo fosforilo. Por ejemplo, en reacciones catalizadas por cinasas, el grupo ɣ-fosforil del ATP se transfiere a un nucleófilo y queda ADP. La segunda reacción más común es la transferencia del grupo nucleótido (transferencia de la mitad de AMP), dejando pirofosfato (PPi). El ATP tiene una función central en el metabolismo.
El ATP también es la fuente de otras coenzimas metabólicas. Una es la S-adenosilmetionina y es sintetizada por la reacción de metionina con ATP.

Metionina + ATP → S- Adenosilmetionina + Pi + PPi

Ø  NAD+ y NADP+

Las coenzimas de nicotinamida son nicotinamida adenina dinucleótido (NAD+) y el fosfato de nicotinamida adenina dinucleótido (NADP+), muy relacionado. Fueron las primeras coenzimas que se conocieron. Ambas contienen nicotinamida, la amida del ácido nicotínico. El ácido nicotínico (llamado también niacina) es el factor que falta en la pelagra. Es esencial como precursor de NAD+ y NADP+.
Las coenzimas de nicotinamida participan en muchas reacciones de oxidación- reducción. Ayudan en la transferencia de electrones hacia metabolitos y desde éstos. Las formas oxidadas, NAD+ y NADP+, carecen de electrones, y las formas reducidas NADH y NADPH, tienen un par adicional de electrones en forma de un ion hidruro unido en forma covalente.
Las dos coenzimas contienen un enlace fosfoanhídrido que une dos 5´-nucleotidos: AMP y el ribonucleótido de la nicotinamida, llamado nicotinamida monucleótido (NMN) (formado a partir del ácido nicotínico). En el caso del NADP, hay grupos de fosforilo en el átomo de oxígeno 2´ del adenilato.
En la forma oxidada de la coenzima (NAD+ y NADP+), al nitrógeno de la nicotinamida le falta uno de sus electrones. Casi siempre, el NAD+ y NADP+ actúan como cosustratos para deshidrogenasas.
Se dice que el NADH y el NADPH, que son estables en soluciones que contienen oxígeno, tienen poder reductor (es decir, son reductores biológicos). La mayor parte de las reacciones que forman NADH y NADPH son catabólicas. La oxidación de NADH en las mitocondrias esta acoplada a la síntesis del ATP. La mayor parte del NADPH se usa como agente reductor en reacciones de biosíntesis.
NADH y NADPH tienen un máximo de absorción ultravioleta a 340 nm, debido al anillo de dihidropiridina, en tanto que NAD+ y NADP+ no absorben luz en esa longitud de onda.


Ø  FAD y FMN

Las coenzimas flavina adenina dinucleótido (FAD) y flavina mononucleótido (FMN) se derivan de la riboflavina o vitamina B2. La riboflavina es sintetizada por bacterias, protistas, hongos, plantas y algunos animales. Los mamíferos obtienen riboflavina de su alimento. La riboflavina está formada por ribitol, un alcohol con cinco carbonos.
Muchas oxirreductasas requieren FAD y FMN como grupo prostético. A esas enzimas se les llama flavoenzimas o flavoproteínas. El grupo prostético está unido muy firmemente, casi siempre en forma no covalente. Las coenzimas de Flavina reducida se pueden oxidar rápidamente en presencia de oxígeno.
El FAD y FMN se reducen a FADH2 y FMNH2 tomando un protón y dos electrones en forma de un ion hidruro, las coenzimas pierden el color. Las FADH2 y FMNH2 donan electrones, uno por uno, o dos al mismo tiempo.

Ø  Coenzima A

Muchos procesos metabólicos dependen de la coenzima A (CoA o HS-CoA), como la oxidación de moléculas de combustible y la biosíntesis de algunos carbohidratos y lípidos. Esta coenzima interviene en reacciones de transferencia de grupos acilo, donde los grupos metabólicos móviles son ácidos carboxílicos y ácidos grasos simples. La coenzima A tiene dos componentes principales: una unidad de 2-mercaptoetilamina y una mitad de ADP.


Ø  Pirofosfato de tiamina

La tiamina (o vitamina B1) contiene un anillo de pirimidina y un anillo de tiazolio. En los mamíferos, la tiamina es una vitamina esencial. Abunda en las cascaras de arroz y en otros cereales.
La coenzima es el pirofosfato de tiamina (TPP, thiamine pyrophosphate). El TPP se sintetiza a partir de la tiamina, por transferencia enzimática de un grupo pirofosfilo del ATP.
Además el TPP es un grupo prostético para las enzimas llamadas trascelotasas, que catalizan la transferencia de grupos de dos carbonos que contiene un anillo ceto, entre moléculas de azúcar.

Ø  Fosfato de piridoxal

La familia de vitaminas B6 hidrosolubles consiste en tres moléculas estrechamente relacionadas que solo difieren en el estado de oxidación o aminación en el carbono unido a la posición 4 del anillo de piridina. La vitamina B6 con mayor frecuencia piridoxal o piridoxamina, se encuentra con mucha facilidad en muchas fuentes vegetales y animales.
El fosfato de piridoxal es un grupo prostético de muchas enzimas que catalizan diversas reacciones donde intervienen aminoácidos, como isomeraciones, descarboxilaciones y eliminaciones o sustituciones de cadena lateral.

Ø  Biotina

La biotina es un grupo prostético para enzimas que catalizan reacciones de transferencia del grupo carboxilo y reacciones de carboxilación dependientes del ATP.
La biotina se identificó por primera vez como factor esencia, para el crecimiento de las levaduras. Como la biotina es sintetizada por las bacterias intestinales, y solo se requiere en muy pequeñas cantidades, es rara la deficiencia de biotina en humanos o animales alimentados con dietas normales.

Ø  Tetrahidrofolato

La vitamina folato se aisló por primera vez a principios de la década de 1940, a partir de hojas verdes, hígado y levadura.
La estructura de la coenzima folato, que se llama tetrahidrofolato en forma colectiva, difieren de la vitamina en dos cosas: son compuestos reducidos y están modificadas por adición de residuos de glutamato unidos entre sí mediante enlaces de—glutamilamida.

Ø  Cobalamina

La Cobalamina (vitamina B12) es la mayor parte de las vitaminas B, y fue la última que se aisló. Algunas especies de bacterias sintetizan la cobalamina. Todos los animales la requieren como micronutriente, y también algunas bacterias y algas. Las plantas no requieren cobalamina, por lo que no la sintetizan. En consecuencia y en el caso normal, los humanos obtienen vitamina B12 a partir de alimentos de origen animal. La deficiencia de cobalamina puede causar anemia perniciosa, enfermedad potencialmente fatal debido a la disminución en la producción de glóbulos rojos por la médula ósea. La anemia perniciosa también puede causar afectaciones neurológicas. La mayoría de las víctimas de la anemia perniciosa no secretan una glucoproteína necesaria (llamada factor intrínseco) en la mucosa estomacal. Esta proteína se une en forma específica a la cobalamina, y el complejo de cobalamina- factor intrínseco es absorbido por las células del intestino delgado. La mala absorción de la cobalamina se combate hoy con inyecciones periódicas de la vitamina.

Ø  Lipoamida

La coenzima lipoamida es la forma de ácido lipoico unida a una proteína. Aunque a menudo se dice que el ácido lipoico es una vitamina B1, parece que los animales pueden sintetizarlo. Lo requieren ciertas bacterias y protozoarios para crecer. El ácido lipoico es un ácido carboxílico con ocho carbonos (ácido octanoico) en el que se han sustituido dos átomos de hidrógeno, uno en el C-6 y otro en el C-8, por grupos sulfhidrilo en enlaces de disulfuro.
Se cree que la lipoamida funciona como brazo giratorio que lleva y trae grupos acilo entre sitios activos, en complejos de varias enzimas.

Ø  Vitaminas lipídicas

Las estructuras de las cuatro vitaminas lipídicas (A, D, E y K) contienen anillos y largas cadenas alifáticas. Las vitaminas lipídicas son muy hidrofóbicas, aunque cada una posee cuando menos un grupo polar.
           
Vitamina A

La vitamina A o retinol, es una molécula lipídica con 20 carbonos, que se obtiene en la dieta, ya sea en forma directa o indirecta como β-caroteno. Las zanahorias y otras verduras amarillas son ricas en β-caroteno, un lípido vegetal con 40mcarbonos cuya ruptura enzimática produce la vitamina A. existe en tres formas que difieren en estado de oxidación del grupo funcional terminal: el retinol, un alcohol estable, el retinal, un aldehído y el ácido retinoico.

Vitamina D

La vitamina D es un nombre colectivo de un grupo de lípidos relacionados. Cuando los humanos se exponen a suficiente luz solar, se forma la vitamina D3 (colecalciferol) en forma no enzimática en la piel, a partir del esteroide 7-dehidrocolesterol.

Vitamina E

La vitamina E o α-tocoferol, son compuestos que contienen un sistema anular bicíclico oxigenado, con una cadena literal hidrofóbica, el grupo fenol de la vitamina E puede oxidarse y formar un radical libre estable .Se cree que funciona como agente reductor que secuestra oxígeno y radicales libres; esta acción oxidante podría evitar daños a los ácidos grasos en las membranas biológicas.

Vitamina K

La vitamina K (filoquinona) es una vitamina lipídica procedente de plantas, necesaria en la síntesis de algunas de las proteínas que intervienen en la coagulación sanguínea.

Ø  Ubiquinona

 La ubiquinona llamada también Coenzima Q, es una coenzima soluble en lípidos, sintetizada por casi todas las especies. Es una benzoquinona con cuatro sustituyentes, uno de los cuales es una larga cadena hidrofóbica. Esta cadena, formada por 6 a 10 unidades de isoprenoides, permite que la ubiquinona se disuelva en los lípidos de las membranas. En la membrana la ubiquinona transporta electrones entre complejos enzimáticos embebidos en la membrana.
La Ubiquinona es un agente oxidante más energético que NAD+ o que las coenzimas de flavina. Es responsable de mover protones de uno a otro lado de la membrana, por un proceso llamado ciclo Q. el gradiente de protones que resulta impulsa la síntesis del ATP.
Bibliografía: Moran, L., Scrimgeur, K., Perry, M., Rawn, J., & Horton, H. (2008). Principios de Bioquímica (Cuarta ed.). México: Pearson Educación.Páginas 192-215


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