Las apoenzimas (sólo proteínas) inactivas requieren de los cofactores para convertirse en
holoenzimas activas. Hay dos tipos de cofactores: los iones esenciales (principalmente
iones metálicos) y los compuestos orgánicos llamados coenzimas.
Muchas enzimas requieren cationes inorgánicos
Estas enzimas se pueden dividir en dos grupos: enzimas activadas por metal y metaloenzimas. Las enzimas activadas por metal tienen necesidad absoluta de iones metálicos adicionales, o son estimuladas por adición de iones metálicos.
Las metaloenzimas contienen iones metálicos firmemente unidos en sus sitios activos. Los iones que más se suelen encontrar en las metaloenzimas son de metales de transición como hierro y zinc, y con menos frecuencia cobre y cobalto.
Los iones metálicos que se unen fuertemente a las enzimas con frecuencia tienen funciones predominantes en la catálisis. Los iones de algunas metaloenzimas pueden funcionar como catalizadores electrofílicos.
Los iones de otras metaloenzimas pueden tener reacciones reversibles de oxidación y
reducción, al transferir electrones de un sustrato reducido a un sustrato oxidado. Por ejemplo, el hierro es parte del grupo hemo de la catalasa, enzima que cataliza la degradación.
Clasificación de las coenzimas
Se puede 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 son sustratos en reacciones catalizadas por enzimas. El segundo tipo de coenzima se llama grupo prostético. Un grupo prostético permanece unido a la enzima durante la reacción.
La mayor parte de esas especies son capaces de sintetizar sus coenzimas a partir de precursores simples. Esto es válido en especial en cuatro de los cinco reinos: procariotas, protistas, hongos y planta.
Los mamíferos (incluyendo los humanos) necesitan una fuente de coenzimas, o de sus precursores inmediatos, para sobrevivir. Son suministradas por los nutrientes, por lo regular en pequeñas cantidades (microgramos
o miligramos por día). Estos compuestos esenciales se llaman vitaminas.
Las fuentes originales de vitaminas suelen ser plantas y microorganismos, aunque los animales carnívoros pueden obtener vitaminas de la carne
Puede sobrevenir una enfermedad por deficiencia nutricional cuando una vitamina es deficiente o está ausente en la dieta de un animal.
La palabra vitamina fue acuñada por Casimir Funk en 1912 para describir una "amina vital" de los hollejos del arroz, que curaba el beriberi, una enfermedad por deficiencia
nutricional que causa degeneración neural
La sustancia anti-beriberi (tiamina) se conoció como vitamina Desde entonces se han identificado dos amplias clases de vitaminas: las hidrosolubles (como las vitaminas B) y las liposolubles (llamadas también vitaminas lípidas). Aunque se demostró que muchas vitaminas son todo menos que amina
Las vitaminas hidrosolubles (solubles en agua) se requieren diariamente en pequeñas cantidades, porque son excretadas con facilidad en la orina y los almacenamientos celulares de sus coenzimas son inestables. Al revés, las vitaminas lípidas (solubles en grasas y aceites) como las vitaminas A, D, E y K, son almacenadas por los animales, y su ingestión exagerada puede causar estados de toxicidad llamados hipervitaminosis.
ATP y otros cosustratos nucleótidos.
el más abundante es el trifosfato de adenosina (ATP, adenosine triphosphate)
Entre otros ejemplos frecuentes están el GTP, la S-adenosilmetionina y azúcares nucleótido.
El ATP es un reactivo versátil que puede donar sus grupos fosforilo, pirofosforilo, adenililo (AMP) o adenosilo en reacciones de transferencia de grupo.
La reacción más común donde interviene el ATP es la transferencia del grupofosforilo
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.
S-adenosilmetionina
NAD+ Y EL NADH
El ácido nicotínico (llamado también niacina) es el factorque 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.
Nótese que el signo “+” en el NAD
sólo indica que el átomo de nitrógeno tiene una carga positiva. Eso no quiere decir que toda la molécula tenga un ion con carga positiva; de hecho, tiene carga negativa debido a los fosfatos.
Casi siempre, el y el actúan como cosustratos para deshidrogenasas. Las deshidrogenasas dependientes de nucleótidos de piridina catalizan la oxidación de sus sustratos, transfiriendo dos electrones y un protón en forma de un ion hidruro (H-).
La mayor parte de las reacciones que forman NADH y NADPH son catabólicas. La oxidación de NADH en las mitocondrias está acoplada a la síntesis del ATP. La mayor parte del NADPH se usa como agente reductor en reacciones de biosíntesis.
La lactato deshidrogenasa es una oxidorreductasa que cataliza la oxidación reversible de lactato. La enzima es una deshidrogenasa típica dependiente de NAD. El lactato libera un protón cuando se reduce el NAD
AD 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
amíferos obtienen riboflavina de su
mamiferos alimento. La riboflavina está formada por ribitol, un alcohol con cinco carbonos unido al átomo N-10 de un sistema de anillo heterocíclico llamado isoaloxazina.
La riboflavina es sintetizada por bacterias, protistas, hongos, plantas y algunos animales. Los
amíferos obtienen riboflavina de su
mamiferos alimento. La riboflavina está formada por ribitol, un alcohol con cinco carbonos unido al átomo N-10 de un sistema de anillo heterocíclico llamado isoaloxazina.
Muchas oxidorreductasas requieren FAD o FMN como grupo prostético. A esas enzimas se les llama flavoenzimas o flavoproteínas.
El FAD y FMN se reducen a FADH2 y FMNH2 omando un protón y dos electrones en forma de un ion hidruro.
Coenzima A
Esta coenzima interviene en reacciones de transferencia de grupo acilo, donde los grupos metabólicos móviles son ácidos carboxílicos y ácidos grasos simples.
Pirofosfato de tiamina
La tiamina (o vitamina B1) contiene un anillo de pirimidina y un anillo de tiazolio con carga positiva. En los mamíferos, la tiamina es una vitamina esencial. Abunda en las cáscaras de arroz y en otros cereales. Las deficiencias de vitamina B1 causan beriberi El TPP se sintetiza a partir de latiamina, por transferencia enzimática de un grupo pirofosforilo del ATP.
Fosfato de piridoxal:
La familia de vitaminas B6 hidrosolubles consiste en tres moléculas estrechamente relacionadas que sólo 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 facilidad en muchas fuentes vegetales y animales. Las deficiencias de B6 inducidas en ratas causan dermatitis y diversas alteraciones relacionadas con el metabolismo de las proteínas, pero en realidad son raras
las deficiencias de B6 en humanos.
Biotina
La biotina es un grupo prostético para enzimas que catalizan reacciones de transferencia del grupo carboxilo y reacciones de carboxilación dependientes de ATP. La biotina se identificó por primera vez como factor esencial para el crecimiento de las levaduras. Como la biotina es sintetizada por las bacterias intestinales, y sólo se requiere en muy pequeñas cantidades (microgramos por día), es rara la deficiencia de biotina en los humanos o animales alimentados con dietas normales. Sin embargo, se puedeinducir una deficiencia de biotina ingiriendo claras de huevo crudas, que contienen unaproteína l lamada avidina. La avidina se une fuertemente a la biotina y la hace no disponible para absorción en el tracto intestinal. Cuando se cocinan los huevos, la avidina se desnaturaliza y pierde su afinidad hacia la biotina.
Tetrahidrofolato:
La vitamina folato se aisló por primera vez a principios de la década de 1940, a partir de
hojas verdes, hígado y levadura. El folato tiene tres componentes principales: pterina (2-amino-4-oxopteridina), una mitad de ácido p-aminobenzoico, y un residuo de glutamato.
Los humanos requieren folato en su dieta, porque no pueden sintetizar el compuestopterina-ácido p-aminobenzoico (PABA, p-aminobenzoic acid), y no se puede adicionar glutamato a PABA exógeno.
La estructura de la coenzima folato, que se llaman tetrahidrofolato en forma colectiva, difieren de la vitamina en dos cosas: son compuestos reducidos.
Cobalamina: La cobalamina (vitamina B2) es la mayor de las vitaminas B, y fue la última que se aisló. La estructura de la cobalamina (tiene un sistema corrin anular que se asemeja al sistema anular de porfirina en el hemo).
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 la vitamina B12
a partir de alimentos de origen animal. Con frecuencia, los vegetarianos logran cantidades adecuadas producidas por microorganismos. La deficiencia de cobalamina puede causar anemia perniciosa, enfermedad potencialmente fatal debida a una disminución en la producción de glóbulos rojos por la médula ósea. La anemia perniciosa también puede causar afecciones neurológicas.
La mala absorción de la cobalamina se combate hoy con inyecciones periódicas de la vitamina.
Lipoamida: La coenzima lipoamida es la forma de ácido lipoico unida a proteína. Aunque a menudo
se dice que el ácido lipoico es una vitamina B, parece que los animales pueden sintetizarlo. Lo requieren ciertas bacterias y protozoarios para crecer.
Vitaminas lipídicas
Las estructuras de las cuatro vitaminas lipídicas (A, D, E y K) contienen anillos y largascadenas laterales alifáticas. Las vitaminas lipídicas son muy hidrofóbicas, aunque cada una posee cuando menos un grupo polar. Al ingerirse son absorbidas en el intestino por un proceso parecido a la absorción de otros nutrientes lípidos. Después de digerir toda la proteína que pueda estar unida a ellas, son arrastradas a la interfase celular del intestino en forma de micelas formadas con sales biliares.
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 b-caroteno. Las zanahorias y otras
verduras amarillas son ricas en b-caroteno, un lípido vegetal con 40 carbonos cuya ruptura oxidante enzimática produce la vitamina A. 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. El ácido retinoico es un compuesto señalador que se une a proteínas receptoras dentro de las células.
El aldehído retinal es un compuesto sensible a la luz, con importante papel en la visión
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 vitamina D3 (colecalciferol) en forma no enzimática, en la piel, a partir del esteroide 7-dehidrocolesterol. La vitamina D2 , compuesto relacionado con la vitamina D3 (la D2 tiene un grupo metilo adicional) es el aditivo en leches fortificadas. La forma activa de la vitamina D3, el 1,25-dihidroxicolecalciferol, se forma a partir de la vitamina D3 mediante dos reacciones de hidroxilación.
la vitamina D regula tanto la absorción intestinal del calcio, como su depósito en los huesos. En enfermedades por deficiencia de vitamina D, como raquitismo en niños y osteomalacia en adultos, los huesos son débiles, porque el fosfato de calcio no cristaliza bien sobre la matriz de colágeno en los huesos.
Vitamina E
La vitamina E, o a-tocoferol es uno de varios tocoferoles estrechamente relacionados; son compuestos que tienen un sistema anular bicíclico oxigenado, con una cadena lateral hidrofóbica
Se cree que la vitamina E funciona como agente reductor que secuestra oxígeno y radicales libres.
Son raras las deficiencias de vitamina E, pero pueden causar glóbulos rojos frágiles y daño eurológico.
Ubiquinona:
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. Algunas bacterias usan menaquinona en vez de ubiquinona.
Proteínas coenzimas:Algunas proteínas funcionan como coenzimas. No catalizan reacciones ellas mismas, pero ciertas enzimas las necesitan. Esas coenzimas se llaman proteínas de transferencia
de grupo, o proteínas coenzimas. Contienen un grupo funcional que es parte de la columna vertebral de la proteína, o bien es un grupo prostético. En general son más pequeñas y más termoestables que la mayor parte de las enzimas. Las proteínas coenzimas se llaman coenzimas porque participan en muchas y diversas reacciones, y se asocian a una variedad de enzimas diferentes.
Citocromos:
Los citocromos son proteínas coenzimas que contienen hemo, cuyos átomos de Fe(III)
sufren reducción reversible de un electrón. Los citocromos pueden ser de clase a, b y c, de acuerdo con sus espectros de absorción visibe.
VITAMINA B6
• Nombre genérico y comercial
• Genérico: piridoxina o vitamina B6.
• Comercial: BenadonRroche
VITAMINA B12
• Nombre genérico y comercial
• Genérico; Vitamina B12 o cobalaminas (hidroxocobalamina, cianocobalamina).
• Comercial; Dalamon, Vitafardi-C-B12, Neurodavur, Neurodavur Plus, Reticulogen fortificado, Optovite B12 1000 gammas, Nervobion, Hidroxil.
El FAD y FMN se reducen a FADH2 y FMNH2 omando un protón y dos electrones en forma de un ion hidruro.
Esta coenzima interviene en reacciones de transferencia de grupo acilo, donde los grupos metabólicos móviles son ácidos carboxílicos y ácidos grasos simples.
Pirofosfato de tiamina
La tiamina (o vitamina B1) contiene un anillo de pirimidina y un anillo de tiazolio con carga positiva. En los mamíferos, la tiamina es una vitamina esencial. Abunda en las cáscaras de arroz y en otros cereales. Las deficiencias de vitamina B1 causan beriberi El TPP se sintetiza a partir de latiamina, por transferencia enzimática de un grupo pirofosforilo del ATP.
Fosfato de piridoxal:
La familia de vitaminas B6 hidrosolubles consiste en tres moléculas estrechamente relacionadas que sólo 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 facilidad en muchas fuentes vegetales y animales. Las deficiencias de B6 inducidas en ratas causan dermatitis y diversas alteraciones relacionadas con el metabolismo de las proteínas, pero en realidad son raras
las deficiencias de B6 en humanos.
Biotina
La biotina es un grupo prostético para enzimas que catalizan reacciones de transferencia del grupo carboxilo y reacciones de carboxilación dependientes de ATP. La biotina se identificó por primera vez como factor esencial para el crecimiento de las levaduras. Como la biotina es sintetizada por las bacterias intestinales, y sólo se requiere en muy pequeñas cantidades (microgramos por día), es rara la deficiencia de biotina en los humanos o animales alimentados con dietas normales. Sin embargo, se puedeinducir una deficiencia de biotina ingiriendo claras de huevo crudas, que contienen unaproteína l lamada avidina. La avidina se une fuertemente a la biotina y la hace no disponible para absorción en el tracto intestinal. Cuando se cocinan los huevos, la avidina se desnaturaliza y pierde su afinidad hacia la biotina.
Tetrahidrofolato:
La vitamina folato se aisló por primera vez a principios de la década de 1940, a partir de
hojas verdes, hígado y levadura. El folato tiene tres componentes principales: pterina (2-amino-4-oxopteridina), una mitad de ácido p-aminobenzoico, y un residuo de glutamato.
Los humanos requieren folato en su dieta, porque no pueden sintetizar el compuestopterina-ácido p-aminobenzoico (PABA, p-aminobenzoic acid), y no se puede adicionar glutamato a PABA exógeno.
La estructura de la coenzima folato, que se llaman tetrahidrofolato en forma colectiva, difieren de la vitamina en dos cosas: son compuestos reducidos.
Cobalamina: La cobalamina (vitamina B2) es la mayor de las vitaminas B, y fue la última que se aisló. La estructura de la cobalamina (tiene un sistema corrin anular que se asemeja al sistema anular de porfirina en el hemo).
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 la vitamina B12
a partir de alimentos de origen animal. Con frecuencia, los vegetarianos logran cantidades adecuadas producidas por microorganismos. La deficiencia de cobalamina puede causar anemia perniciosa, enfermedad potencialmente fatal debida a una disminución en la producción de glóbulos rojos por la médula ósea. La anemia perniciosa también puede causar afecciones neurológicas.
La mala absorción de la cobalamina se combate hoy con inyecciones periódicas de la vitamina.
Lipoamida: La coenzima lipoamida es la forma de ácido lipoico unida a proteína. Aunque a menudo
se dice que el ácido lipoico es una vitamina B, parece que los animales pueden sintetizarlo. Lo requieren ciertas bacterias y protozoarios para crecer.
Vitaminas lipídicas
Las estructuras de las cuatro vitaminas lipídicas (A, D, E y K) contienen anillos y largascadenas laterales alifáticas. Las vitaminas lipídicas son muy hidrofóbicas, aunque cada una posee cuando menos un grupo polar. Al ingerirse son absorbidas en el intestino por un proceso parecido a la absorción de otros nutrientes lípidos. Después de digerir toda la proteína que pueda estar unida a ellas, son arrastradas a la interfase celular del intestino en forma de micelas formadas con sales biliares.
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 b-caroteno. Las zanahorias y otras
verduras amarillas son ricas en b-caroteno, un lípido vegetal con 40 carbonos cuya ruptura oxidante enzimática produce la vitamina A. 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. El ácido retinoico es un compuesto señalador que se une a proteínas receptoras dentro de las células.
El aldehído retinal es un compuesto sensible a la luz, con importante papel en la visión
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 vitamina D3 (colecalciferol) en forma no enzimática, en la piel, a partir del esteroide 7-dehidrocolesterol. La vitamina D2 , compuesto relacionado con la vitamina D3 (la D2 tiene un grupo metilo adicional) es el aditivo en leches fortificadas. La forma activa de la vitamina D3, el 1,25-dihidroxicolecalciferol, se forma a partir de la vitamina D3 mediante dos reacciones de hidroxilación.
la vitamina D regula tanto la absorción intestinal del calcio, como su depósito en los huesos. En enfermedades por deficiencia de vitamina D, como raquitismo en niños y osteomalacia en adultos, los huesos son débiles, porque el fosfato de calcio no cristaliza bien sobre la matriz de colágeno en los huesos.
Vitamina E
La vitamina E, o a-tocoferol es uno de varios tocoferoles estrechamente relacionados; son compuestos que tienen un sistema anular bicíclico oxigenado, con una cadena lateral hidrofóbica
Se cree que la vitamina E funciona como agente reductor que secuestra oxígeno y radicales libres.
Son raras las deficiencias de vitamina E, pero pueden causar glóbulos rojos frágiles y daño eurológico.
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. Algunas bacterias usan menaquinona en vez de ubiquinona.
Proteínas coenzimas:Algunas proteínas funcionan como coenzimas. No catalizan reacciones ellas mismas, pero ciertas enzimas las necesitan. Esas coenzimas se llaman proteínas de transferencia
de grupo, o proteínas coenzimas. Contienen un grupo funcional que es parte de la columna vertebral de la proteína, o bien es un grupo prostético. En general son más pequeñas y más termoestables que la mayor parte de las enzimas. Las proteínas coenzimas se llaman coenzimas porque participan en muchas y diversas reacciones, y se asocian a una variedad de enzimas diferentes.
Citocromos:
Los citocromos son proteínas coenzimas que contienen hemo, cuyos átomos de Fe(III)
sufren reducción reversible de un electrón. Los citocromos pueden ser de clase a, b y c, de acuerdo con sus espectros de absorción visibe.
Medicamentos que contienen vitaminas
VITAMINA
B1
• Nombre generico y comercial
• Genérico: Tiamina
• Comercial: NeurodavurR
• Nombre generico y comercial
• Genérico: Tiamina
• Comercial: NeurodavurR
VITAMINA B6
• Nombre genérico y comercial
• Genérico: piridoxina o vitamina B6.
• Comercial: BenadonRroche
VITAMINA B12
• Nombre genérico y comercial
• Genérico; Vitamina B12 o cobalaminas (hidroxocobalamina, cianocobalamina).
• Comercial; Dalamon, Vitafardi-C-B12, Neurodavur, Neurodavur Plus, Reticulogen fortificado, Optovite B12 1000 gammas, Nervobion, Hidroxil.
HIDROXIL
B1 - B6 - B12
• Existe un fármaco que contiene las tres vitaminas:
• Nombre comercial: BenexolRroche B1+B6+B12
• Existe un fármaco que contiene las tres vitaminas:
• Nombre comercial: BenexolRroche B1+B6+B12
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