Introducción de Coenzimas

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 subministrados por los residuos de aminoácidos en las enzimas. Hay otras especies químicas, llamadas cofactores, que participan con frecuencia en la catálisis. Hay dos tipos de cofactores: los iones esenciales y los compuestos orgánicos llamados coenzimas.

El cofactor puede ser un ion metálico o bien  una molécula orgánica llamada coenzimas.

Cada uno de las coenzimas catalogadas contiene como parte de una estructura  una molécula de algunas de las moléculas de alguna de las vitaminas. Las principales coenzimas conocidas y los tipos de reacciones en las partículas.

  TABLA. Coenzima de reacciones de transferencia de grupos 

     

COENZIMAS	ENTIDAD TRANSFEREDA
Nicotinamida-adenina-dinucleotido	Átomos de hidrogeno (electrones)
Fosfato de  nicotinamida-adenina-dinucleotido	Átomos de hidrogeno (electrones)
Flavin-mononucleotido	Átomos de hidrogeno (electrones)
Flavin-adenina-dinucleotido	Átomos de hidrogeno (electrones)
Coenzima Q	Átomos de hidrogeno (electrones)
Pirofosfato de tiamina	Aldehído
Coenzima A	Grupos acilo
Lipoamida	Grupos acilo
Coenzima cobamidicos	Grupos alquilo
Biocitina	Dióxido de carbono
Fosfato de piridoxal	Grupos amino
Coenzima tetrahidrofolicos	Grupos metilo, metileno, formilo o formimino

Las coenzimas actúan por lo general como transportadores intermediarios de grupos funcionales de átomos específicos o de electrones los cuales son transferidos en la reacción enzimático global. Cuando el coenzima se hallan unido íntimamente a la molécula del enzima recibe normalmente el nombre de grupo prostético; por ejemplo el grupo biocitina de la acetil-CoA-carboxilasa, que se halla incorporado  covalentemente en la cadena polipeptidica. Sin embargo en algunos casos el coenzima está unido débilmente y actúa esencialmente, como uno de los sustratos específicos de aquel enzima.

Las coenzimas funcionan como reactivos 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.

Clasificación de las coenzimas  

Se pueden clasificar a las coenzimas en dos tipos, según la forma en que interactuán con la apoenzima. las coenzimas de tipo, llamadas cosustratos, con frecuencia en realidad son 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 segundo tipo de coenzima se llama grupo prostético. Un grupo prostético permanece unido a la coenzima 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. Igual que  los residuos iónicos de aminoácidos del sitio activo, un grupo prostético debe regresar a su forma original durante cada evento catalítico total, o la holoenzima no seguirá siendo catalíticamente activa. Los cosustratos y los grupos prostéticos son parte del sitio activo de las enzimas. Suministran grupos reactivos que no están disponibles en las cadenas laterales de los residuos de aminoácidos. 

Cada especie viviente usa coenzimas en una cantidad variada de reacciones importantes catalizadas por enzimas. 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 plantas. Los animales, en general, han perdido  la capacidad de sintetizar algunas coenzimas. 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. Los mamíferos y otros animales se basan en que otros organismos les suministren esos micronutrientes. Las fuentes originales de vitaminas suelen ser plantas y microorganismos, aunque los animales carnívoros pueden obtener vitaminas de la carne. La mayor parte de las vitaminas deben transferirse, en forma enzimática, a sus coenzimas correspondientes. La mayor parte de ellas se convierten en coenzimas, a veces después de una reacción  con ATP. La parte de la molécula de ATP que es transferida a la vitamina es un grupo que  enlaza a coenzimas con los sitios activos de las enzimas.

 Las coenzimas  más  comunes se muestran en la tabla 7.2, junto  con   su  papel  metabólico y su  fuente  vitamínica.