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
