Historia de las coenzimas Hans von Euler-Chelpin, Premio Nobel La primera coenzima que se descubrió fue el NAD+, que fue identificado por Arthur Harden y William Youndin en 1906. Observaron que añadiendo un extracto de levadura hervida y filtrada se aceleraba la fermentación alcohólica en extractos de levadura sin hervir. Al factor no identificado responsable de este efecto le llamaron cofermento. A través de una purificación larga y difícil de extractos de levadura, este factor estable al calor fue identificado como un nucleótido azúcar fosfato por Hans von Euler-Chelpin. Otras coenzimas fueron identificadas a principios del siglo 20, siendo aislado el ATP en 1929 por Karl Lohmann, y la coenzima A descubierta en 1945 por Fritz Albert Lipmann. Las funciones de las coenzimas no se conocían bien al principio pero, en 1936, Otto Heinrich Warburg identificó la función del NAD+ en la transferencia de hidruro. Este descubrimiento fue continuado a comienzos de 1940 con los trabajos de Herman Kalckar, que estableció el vínculo entre la oxidación de los azúcares y la generación de ATP. Esto confirmó el papel central del ATP en la transferencia de energía, algo que había sido propuesto por Fritz Albert Lipmann en 1941. Más tarde, en 1949, Morris Friedkin y Albert L. Lehninger demostraron que la coenzima NAD+ estaba vinculada a rutas metabólicas tales como el ciclo de Krebs y la síntesis de ATP. Las coenzimas Estructura 3D de la coenzima NAD+ Las coenzimas son pequeñas moléculas orgánicas no proteicas que transportan grupos químicos entre enzimas. A veces se denominan cosustratos. Estas moléculas son sustratos de las enzimas y no forman parte permanente de la estructura enzimática. Esto distingue a las coenzimas de los grupos prostéticos, que son componentes no protéicos que se enlazan estrechamente a las enzimas, tales como los centros hierro-azufre, la flavina o los grupos hemo. Tanto coenzimas como grupos prostéticos pertenecen a un grupo más amplio, los cofactores, que son moléculas no protéicas (por lo general, moléculas orgánicas o iones metálicos) que requieren las enzimas para su actividad. En el metabolismo, las coenzimas están involucradas en reacciones de transferencia de grupos (como la coenzima A y la adenosina trifosfato (ATP)), y las reacciones redox (como la coenzima Q10 y la nicotinamida adenina dinucleótido (NAD+)). Las coenzimas se consumen y se reciclan continuamente en el metabolismo; un conjunto de enzimas añade un grupo químico a la coenzima y otro conjunto de enzimas lo extrae. Por ejemplo, las enzimas como la ATP sintasa fosforilan continuamente la adenosina difosfato (ADP), convirtiéndola en ATP, mientras que enzimas como las quinasas desfosforilan el ATP y lo convierten de nuevo en ADP. Las moléculas de coenzima son a menudo vitaminas o se hacen a partir de vitaminas. Muchas coenzimas contienen el nucleótido adenosina como parte de su estructura, como el ATP, la coenzima A y el NAD+. Esta estructura común puede reflejar un origen evolutivo como parte de los ribozimas en un antiguo mundo de ARN. VITAMINAS Y DERIVADOS Coenzima Vitamina Componente adicional Grupo químico transferido Distribución NAD+ y NADP+ Niacina (B3) ADP Electrones Bacterias, arqueas y eucariotas Coenzima A Ácido pantoténico (B5) ADP Grupo acetilo y otros grupos acilo Bacterias, arqueas y eucariotas Ácido tetrahidrofólico Ácido fólico (B9) Residuos de glutamato Grupos metilo, formilo, metileno y formimino Bacterias, arqueas y eucariotas Filoquinona (K1) Menaquinona (K2) Menadiona(K3)* Vitamina K Ninguno Grupo carbonilo y electrones Bacterias, arqueas y eucariotas * Sintética Ácido ascórbico Vitamina C Ninguno Electrones Bacterias, arqueas y eucariotas Coenzima F420 Riboflavina (B2) Aminoácidos Electrones Metanógenos y algunas bacterias NO VITAMINAS Coenzima Grupo químico transferido Distribución Adenosina trifosfato (ATP) Grupo fosfato Bacterias, arqueas y eucariotas S-Adenosil metionina Grupo metilo Bacterias, arqueas y eucariotas 3'-Fosfoadenosina-5'-fosfosulfato Grupo sulfato Bacterias, arqueas y eucariotas Coenzima Q Electrones Bacterias, arqueas y eucariotas Tetrahidrobiopterina Átomo de oxígeno y electrones Bacterias, arqueas y eucariotas Citidina trifosfato Diacilgliceroles y grupos lipídicos Bacterias, arqueas y eucariotas Azúcares nucleótidos Monosacáridos Bacterias, arqueas y eucariotas Glutatión Electrones Algunas bacterias y la mayoría de eucariotas Coenzima M Grupo metilo Metanógenos Coenzima B Electrones Metanógenos Metanofurano Grupo formilo Metanógenos Tetrahidrometanopterina Grupo metilo Metanógenos Funciones de las coenzimas La principal función de las coenzimas es actuar como intermediarios metabólicos. El metabolismo conlleva una amplia gama de reacciones químicas, pero la mayoría corresponden a unos tipos básicos de reacciones que implican la transferencia de grupos funcionales. Esta química común permite a las células utilizar un pequeño conjunto de intermediarios metabólicos para transportar grupos químicos entre las diferentes reacciones . Estos intermediarios en la transferencia de grupos son las coenzimas. Cada clase de reacción de transferencia de grupo se lleva a cabo por una coenzima particular, que es el sustrato de un conjunto de enzimas que la producen, y un conjunto de enzimas que la consumen. Un ejemplo de esto son las deshidrogenasas, que utilizan la nicotinamida adenina dinucleótido (NADH) como cofactor. Aquí, cientos de enzimas diferentes eliminan los electrones de sus sustratos y reducen el NAD+ a NADH. Esta coenzima reducida es entonces un sustrato para cualquiera de las reductasas presentes en la célula que necesitan reducir sus sustratos. Las coenzimas se reciclan continuamente, por lo tanto, como parte del metabolismo. A modo de ejemplo, la cantidad total de ATP en el cuerpo humano es aproximadamente 0,1 moles. Este ATP se ve constantemente degradado en ADP, y luego se convierte de nuevo en ATP. Así, en un momento determinado, el importe total de ATP más ADP se mantiene relativamente constante. La energía utilizada por las células humanas requiere la hidrólisis de 100 a 150 moles de ATP diario que es alrededor de 50 a 75 kg. Típicamente, un ser humano usará su peso corporal de ATP en el transcurso del día. Esto significa que cada molécula de ATP se recicla de 1000 a 1500 veces al día. El principal papel de las vitaminas es actuar como coenzimas en el organismo, aunque las vitaminas tienen otras funciones en el cuerpo. Las coenzimas también se fabrican a partir de nucleótidos, como la adenosina trifosfato (que es el transportador bioquímico de los grupos fosfato), o la coenzima A (que transporta grupos acilo). La mayoría de las coenzimas se encuentran en una enorme variedad de especies, y algunas son universales para todas las formas de vida. Una excepción a esta amplia distribución es un grupo único de coenzimas que evolucionaron en metanógenas, y que se limitan al grupo de las arqueas. Coenzimas y evolución Las coenzimas, como el ATP y el NADH, están presentes en todas las formas conocidas de vida y forman parte esencial del metabolismo. Tal conservación universal indica que estas moléculas evolucionaron muy pronto en el desarrollo de los seres vivos. Algunos de los actuales conjuntos de coenzimas pueden haber estado presentes en el último ancestro universal, que vivió hace unos 4 billones de años. Las coenzimas pueden haber estado presentes incluso antes de que hubiera vida sobre la Tierra. Es interesante señalar que los nucleótidos adenosina están presente ens las coenzimas que catalizan muchas reacciones metabólicas básicas, como las transferencias de grupos metilo, acilo y fosforilo, así como reacciones redox. Este andamio químico omnipresente ha sido propuesto como un vestigio del ARN, con los ribozimas evolucionando en un principio para enlazarse con un grupo restringido de nucleótidos y compuestos relacionados. Las coenzimas basadas en adenosina se piensa que han actuado como adaptadores intercambiables que permitieron a las enzimas y ribozimas enlazarse a nuevas coenzimas a través de pequeñas modificaciones en los dominios de enlace de la adenosina, que habría evolucionado originalmente para enlazarse a un cofactor diferente. Este proceso de adaptar una estructura pre-evolucionada para un nuevo uso se conoce como exaptación. ENZIMAS.  Son proteínas, que actúan como catalizadores naturales, es decir alteran la velocidad de una reacción química, disminuyendo la energía de activación de las moléculas que participan en la misma. Presentan un alto grado de especificidad y eficiencia. Las enzimas actúan en pequeña cantidad y se recuperan indefinidamente. No llevan a cabo reacciones que sean energéticamente desfavorables, no modifican el sentido de los equilibrios químicos, sino que aceleran  su consecución.  Características de la acción enzimática 1. Especificidad de sustrato. El sustrato (S) es la molécula sobre la que el enzima ejerce su acción catalítica. 2. Especificidad de acción. Cada reacción está catalizada por un enzima específica. La acción enzimática se lleva a cabo por las débiles interacciones entre el sustrato y la enzima, a través de un centro activo. Este centro es una pequeña porción de la enzima formada por aminoácidos. Tipos de enzimas * Apoenzimas: enzimas simples formadas sólo por un grupo proteico. * Holoenzimas: Enzimas compuestas formadas por un grupo proteico ( apoenzima) y uno prostético    llamado coenzima. * Cofactores: Tipo de enzima que interacciona con iones o moléculas inorgánicas. * Coenzimas: Tipo de enzima que interacciona con moléculas orgánicas. Las muchas vitaminas funcionan como coenzimas; y realmente las deficiencias producidas por la falta de vitaminas responde más bien a que no se puede sintetizar un determinada enzima en el que la vitamina es la coenzima. Factores que influyen en la acción enzimática *Efecto del pH. La actividad de las enzimas presentan un pH óptimo de actividad. Por ejemplo la pepsina del estómago, presenta un óptimo a pH=2, y la fosfatasa alcalina del intestino un pH= 12. El pH puede afectar de varias maneras: a)Aminoácidos con grupos ionizados en el centro activo b) La ionización de aminoácidos que no están en el centro activo. c) Variaciones en el pH afectan al sustrato. * La temperatura. Influye en la actividad. El punto óptimo representa el máximo de actividad. A temperaturas bajas, los enzimas se hallan "muy rígidos", y la enzima se inactiva (esto es reversible al aumentar la temperatura) y cuando se supera un valor considerable (mayor de 50:) la actividad cae bruscamente porque, como proteína, el enzima se desnaturaliza ( es irreversible, ya que cambia la estructura química) VITAMINAS Se llaman Vitaminas al grupo de compuestos orgánicos esenciales en el metabolismo y necesarios para el crecimiento y buen funcionamiento del organismo. Las vitaminas participan en la formación de hormonas, células sanguíneas, sustancias químicas del sistema nervioso y material genético. Algunas vitaminas son necesarias para la actuación de determinados enzimas, ya que funcionan como coenzimas que intervienen en distintas rutas metabólicas y , por ello, una deficiencia en una vitamina puede originar importantes defectos metabólicos, como puede verse en la tabla.