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    COFACTORES Y COENZIMAS

    Cofactores

    Algunas enzimas no precisan ningún componente adicional para mostrar una total actividad. Sin embargo, otras enzimas requieren la unión de moléculas no proteicas denominadas cofactores para poder ejercer su actividad.45 Los cofactores pueden ser compuestos inorgánicos, como los iones metálicos y los complejos ferrosulfurosos, o compuestos orgánicos, como la flavina o el grupo hemo. Los cofactores orgánicos pueden ser a su vez grupos prostéticos, que se unen fuertemente a la enzima, o coenzimas, que son liberados del sitio activo de la enzima durante la reacción. Las coenzimas incluyen compuestos como el NADH, el NADPH y el adenosín trifosfato. Estas moléculas transfieren grupos funcionales entre enzimas.

    Un ejemplo de una enzima que contiene un cofactor es la anhidrasa carbónica, en la cual el zinc (cofactor) se mantiene unido al sitio activo, tal y como se muestra en la figura anterior (situada al inicio de la sección "Estructuras y mecanismos"). Estas moléculas suelen encontrarse unidas al sitio activo y están implicadas en la catálisis. Por ejemplo, la flavina y el grupo hemo suelen estar implicados en reacciones redox.

    Las enzimas que requieren un cofactor pero no lo tienen unido son denominadas apoenzimas o apoproteínas. Una apoenzima junto con cofactor(es) es denominada holoenzima (que es la forma activa). La mayoría de los cofactores no se unen covalentemente a sus enzimas, pero sí lo hacen fuertemente. Sin embargo, los grupos prostéticos pueden estar covalentemente unidos, como en el caso de la tiamina pirofosfato en la enzima piruvato deshidrogenasa. El término "holoenzima" también puede ser aplicado a aquellas enzimas que contienen múltiples subunidades, como en el caso de la ADN polimerasa, donde la holoenzima es el complejo con todas las subunidades necesarias para llevar a cabo la actividad enzimática.

    Coenzimas 

    Modelo tridimensional de esferas de la coenzima NADH.

    Las coenzimas son pequeñas moléculas orgánicas que transportan grupos químicos de una enzima a otra.48 Algunos de estos compuestos, como lariboflavina, la tiamina y el ácido fólico son vitaminas (las cuales no pueden ser sintetizados en cantidad suficiente por el cuerpo humano y deben ser incorporados en la dieta). Los grupos químicos intercambiados incluyen el ion hidruro (H-) transportado por NAD o NADP+, el grupo fosfato transportado por el ATP, el grupo acetilo transportado por la coenzima A, los grupos formil, metenil o metil transportados por el ácido fólico y el grupo metil transportado por la S-Adenosil metionina.

    Debido a que las coenzimas sufren una modificación química como consecuencia de la actividad enzimática, es útil considerar a las coenzimas como una clase especial de sustratos, o como segundos sustratos, que son comunes a muchas enzimas diferentes. Por ejemplo, se conocen alrededor de 700 enzimas que utilizan la coenzima NADH.

    Las coenzimas suelen estar continuamente regenerándose y sus concentraciones suelen mantenerse a unos niveles fijos en el interior de la célula: por ejemplo, el NADPH es regenerado a través de la ruta de las pentosas fosfato y la S-Adenosil metionina por medio de la metionina adenosiltransferasa. Esta regeneración continua significa que incluso pequeñas cantidades de coenzimas son utilizadas intensivamente. Por ejemplo, el cuerpo humano gasta su propio peso en ATP cada día.

    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.


    Tipos de coenzimas


    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
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