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COENZIMAS
Básicamente esta materia se centra en el estudio del metabolismo celular, que es el conjunto de
reacciones bioquímicas y procesos fisicoquímicos que ocurren en una célula y por lo tanto, en un
organismo que básicamente está compuesto por dos tipos de reacciones, las reacciones anabólicas o el
anabolismo y las reacciones catabólicas o el catabolismo.
Las reacciones anabólicas son reacciones que utilizan la energía del ambiente tanto intracelular como
extracelular, para recomponer enlaces químicos y construir nutrientes.
Después tenemos las reacciones catabólicas, es decir que estamos hablando del catabolismo de la
célula, en donde son reacciones químicas que liberan energía al romper enlace de moléculas y un
ejemplo muy claro de esto es la glucólisis, es decir, la ruptura de la glucosa que, en definitiva, las
reacciones químicas que llevan son a la formación de ATP y por lo tanto de energía,
Cuando hablamos de metabolismo celular podemos estar hablando de reacciones anabólicas o de
reacciones catabólicas, según los requerimientos energéticos que tenga la célula.
Tenemos enzimas simples y enzimas conjugadas. Las enzimas simples son esa estructura proteica que
van a ser activa perse, pero existen otros tipos de enzimas que son las enzimas conjugadas que
necesitan si o si de un cofactor para poder ser activas.
Entonces la enzima completa, es decir que va a estar la estructura proteica con su cofactor le llamamos
holoenzima, es decir, es la enzima activa. La apoenzima es la estructura proteica sin el cofactor y, por lo
tanto, la apoenzima es inactiva.
Y el cofactor puede ser un ion inorgánico o puede ser una molécula orgánica que tenga unión no
covalente o una molécula orgánica que tenga una unión covalente con esa parte proteica de la enzima.
Coenzimas: Son cofactores orgánicos no proteicos que son claves en el mecanismo de catálisis de una
reacción enzimática. Su acción la ejercen donando o recibiendo electrones o grupos funcionales. Son
más ubicuos que las enzimas.
La apoenzima es la estructura proteica que es inactiva, necesita sí o sí de un cofactor o esta coenzima
para poder estar completa esa holoenzima y ahora sí ser activa y poder reaccionar o poder actuar en
una reacción química.
Las coenzimas pueden llevar a cabo reacciones de oxidación, por lo tanto, se reducen. O pueden llevar
reacciones de reducción, por lo tanto, se oxidan. El sustrato siempre se va a reducir cuando la reacción
es de reducción y se lo explico acá con este ejemplo.
Acá tenemos en este gráfico la enzima E1 con su coenzima que es el pentágono superior y el sustrato
que está representado en el rectángulo rosa como S1. Fíjense que el sustrato en este caso está reducido,
por lo tanto, va a haber una reacción de oxidación, la apoenzima 1 cataliza la oxidación del sustrato 1 y la
coenzima se reduce y está bien clarito en el gráfico. Hay una interacción cofactor-enzima, se lleva a cabo
la reacción, el sustrato se oxida y la enzima o coenzima se reduce y la reacción es de oxidación.
Por lo contrario, si las reacciones de reducción, quién se va a estar reduciendo es el sustrato que en este
caso es el gráfico que figura como S2 en verde claro. La coenzima es la que está reducida. Cuando se
cataliza la reacción, el sustrato se reduce, por lo tanto, la coenzima se oxida. La reacción es de
reducción y la coenzima se está oxidando.
Resumen de todas las reacciones que ocurren.
1. La coenzima se une a una enzima.
2. La enzima capta su sustrato específico.
3. La enzima ataca a dicho sustrato, transfiriendo algunos de sus electrones (intermediario)
4. enzima, producto, y la forma reducida de la coenzima, que se quedó con algunos electrones (al
oxidar el sustrato esta se reduce) por presentar mayor fuerza de atracción molecular.
5. La enzima cede a la coenzima dichos electrones provenientes del sustrato.
6. La coenzima acepta dichos electrones y se desprende de la enzima.
7. La coenzima reducida va a la cadena de transporte de electrones, en la cual se genera ATP y H2O
(respiración celular), al "dejar" allí sus electrones esta mediante unas lanzaderas, vuelve a su
estado inicial.
Coenzimas de oxidoreducción:
Nicotinamida adenina dinucleótido (NAD),
NAD es coenzima de algunas desidrogenasas las cuales oxidan sustratos como Piruvato, malato,
isocitrato, α-cetoglutamato, , glutamato, etc.
NAD deriva de piridina, está relacionada con ac nicotínico (vitamina del complejo B). En las células
existen NAD, NADP (nicotinamida nucleótido dinucleótido fosfato).
La porcion nicotinamina actúa como aceptor de H y e
-
Reducidas están unidas a H a un e, cuando se
oxidan queda un protón en el medio.
AH
2
+ NAD
+
A + NADH + H
+
AH
2
+ NADP
+
A + NADPH + H
+
El sustrato que está reducido viene NAD
+
lo oxida
y toma los electrones, quedando NADH. Lo
mismo pasa con el que está fosforilado.
Datos importantes
NADH es el 1
ER
aceptor de la cadena de transporte de electrones. se oxida nuevamente a NAD.
NADPH (fosforilado reducido) están en la matriz mitocondrial. No forman parte de la cadena de
transporte de electrones (al menos directamente).
flavina adenina dinucleótido (FAD)
Es una coenzima de la matriz mitocondral, está en la matriz mitocondrial.
Tiene como sustratos, succinato, acil-coenzima A glicerol3 fosfato.
FAD se reduce a FADH
2
El FAD es una molécula compuesta por una unidad de RIBOFLAVINA (VITAMINA B2), unidad
pirofosfato (PPi), éste unido a ribosa y ésta unida a una adenina.
coenzima Q (CoQ) o ubiquinona
CoQ10, CoQ, Oq10
La Q se refiere al grupo químico quinona, y el 10 se refiere al número de
subunidades del producto químico isoprelino en su cola.
Es un componente de la cadena de trasporte de electrones y participa en la respiración aeróbica.
Los órganos con los requisitos más altos de energía-tales como el corazón, hígado y riñon tienen las
concentraciones más altas de CoQ10.
Hay tres estados de oxidación:
• redox de la CoQ10: totalmente oxidado (ubiquinona),
• semiquinona (ubisemiquinona),
• y totalmente reducida (ubiquinol). Lo que le da la capacidad de desempeñar sus funciones en la
cadena de transporte de electrones, y como antioxidante.
Coenzima que transfiere fosfato: adenosin-trifosfato (ATP)
¿Qué es ATP? Es una coezima
El ATP es el nucleótido adenosina trifosfato y es el intermediario rico en energía más común y universal.
Como indica su nombre está formado por un grupo adenosina (adenina + ribosa) y un grupo trifosfato.
La principal función del ATP es servir de aporte energético en las reacciones bioquímicas que se
producen en el interior de la célula para mantener sus funciones activas como, por ejemplo, la síntesis
de ADN y ARN, las proteínas y el transporte de determinadas moléculas a través de la membrana
celular.
¿Cómo almacena la energía el ATP?
Para mantener unidos los fosfatos en un grupo trifosfato hace falta mucha energía (7,7 kcal de energía
libre por mol de ATP) que es la misma cantidad de energía que se libera cuando el ATP se hidroliza a
ADP.
El ATP cede su grupo fosfato terminal de gran contenido energético a un gran número de moléculas
aceptoras como los azúcares, aminoácidos y nucleótidos. Cuando el ATP cede su grupo terminal se
convierte en ADP (adenosíndifosfato) y libera un grupo fosfato que se enlaza en la molécula aceptora.
Este proceso se llama transferencia de grupo fosfato o fosforilación
Muchas reacciones químicas ocurren en la fosforilación. Tener en cuenta que es una coenzima que
almacena alta energía. Por tal motivo, para poder producirla, se necesita de las mitocondrias.
que transfiere grupo acilo: coenzima A (CoA);
La coenzima A (CoA) es una coenzima de transferencia de grupos acilo.
Participa en diversas rutas metabólicas (ciclo de krebs, síntesis y oxidación de ácido grasos).
Se deriva de una vitamina: el ácido pantoténico (vitamina B5).
Fosfato de piridoxal o piridoxamina. intervienen en reacciones de transaminación:
Las aminotransferasas transfieren grupos aminos
Su reacción es reversible. Su actividad puede aumentarse por la acción de diversas hormonas
(hormonas como la tiroxina o los glucocorticoides).
Las transaminasas necesitan una coenzima llamada piridoxal fosfato (derivado de la
piridoxina o vitamina B6) para ejercer su función; actúa como transportador del grupo amino entre los
sustratos.
Entonces, en el siguiente cuadro hay una síntesis y fíjense que en muchas de las coenzimas que de
dependen de las vitaminas, entonces fíjense la importancia del consumo de ciertas vitaminas para
poder tener estas coenzimas y tener una homeostasis celular en las reacciones catabólicas y anabólicas.
Entonces, para resumir:
- Coenzimas de oxidoreducción: nicotinamida adenina dinucleótido (NAD), flavina adenina dinucleótido
(FAD), coenzima Q (CoQ).
- Coenzima que transfiere grupo fosfato: adenosin-trifosfato (ATP).
- Coenzima que transfiere grupo acilo: coenzima A (CoA)
- Coenzima que interviene en reacciones de transaminación: fosfato de piridoxal o piridoxamina.
- Coenzimas que transfieren otros grupos.
- Vitaminas que forman parte de la molécula de coenzima.
Las enzimas son “catalizadores biológicos”:
1- Oxidorreductasas
2- Transferasas
3- Hidrolasas
4- Liasas
5- Isomerasas
6- Ligasas
Principales coenzimas
Resumen de las principales coenzimas.
-FAD (flavín-adenín dinucleótido): transferencia de electrones y protones.
-FMN (flavín mononucleótido): transferencia de electrones y protones.
- NAD
+
(nicotín-adenín dinucleótido): transferencia de electrones y protones.
- NADP
+
(nicotín-adenín dinucleótido fosfato): transferencia de electrones y protones.
- Coenzima A: transferencia de grupos acetilo y de grupos acilo.
- Coenzima Q: transferencia de electrones.
- Coenzima B
12
: transferencia de grupos metilo o hidrógenos.
- TPP (pirofosfato de tiamina): transferencia de grupos aldehído.
- PLP (fosfato de piridoxal): transferencia de grupos amino.
- PMP (fosfato de piridoxamina): transferencia de grupos amino.
- FH
4
(ácido tetrahidrofólico): transferencia de grupos formilo, metinilo y metileno.
- Biocitina: transferencia de dióxido de carbono.
- Ácido lipoico: transferencia de hidrógenos, grupos acilo y metilamina.
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