Cofactores (1)

Cofactores enzimáticos
COFACTORES ENZIMATICOS
Proteína simple
Apoenzima (proteína)
Orgánico:
ENZIMAS
Coenzimas
(vitaminas)
Proteína conjugada
(Holoenzima)
COFACTOR
Grupo prostético
Ion metálico:
Zn2+,Mg2+,Mn2+
VITAMINAS Y COENZIMAS
Hay coenzimas que no pueden ser sintetizados integramente en el
organismo, sino que alguno de sus componentes o precursores debe
ser incorporado a partir de la dieta.
Las vitaminas son compuestos orgánicos esenciales en los procesos
biológicos de organismos superiores y que debemos tomar en la
alimentación.
La importancia que tienen en la dieta las vitaminas es la de
participar en las catálisis. Se requieren en tan pequeña cantidad,
porque no se consumen en las reacciones
Todas las vitaminas hidrosolubles (B y C) y algunas liposoluble, son
precursores o coenzimas.
Características
No se modifican irreversiblemente
No son específicos
Son termoestables
Muchos tienen estructura de nucleótidos
En general la unión E-Co es temporal y débil, salvo en los grupos
prostéticos donde la unión es permante
En general los coenzimas actúan como portadores transitorios de
grupos químicos, actuando alternativamente como aceptores y
donadores.
Las enzimas pueden tener varios cofactores
COFACTORES DE LAS REACCIONES ENZIMÁTICAS
CLASIFICACION DE COFACTORES ORGÁNICOS
PROCESOS REDOX
•PIRIDIN NUCLEOTIDOS (NAD+ Y NADP+)
•FLAVIN NUCLEOTIDOS (FMN Y FAD)
•VITAMINA C
TRANSFERENCIA DE GRUPOS
• BIOTINA (grupo carboxilo)
•DERIVADOS DEL Ac. FOLICO (grupo formilo y metilo
•DERIVADOS DE LA VITAMINA B12 (grupo metilo)
•S-ADENOSIL METIONINA (grupo metilo)
•PIRIDOXAL FOSFATO (grupo amino)
•PIROFOSFATO DE TIAMINA (grupo aldehido)
•COENZIMA A (grupo acilo)
FUNCION MIXTA
•ACIDO LIPOICO
CH2 CH2OH
TIAMINA (B1)
H3C
CH2 N
N
+
S
tiazol
metileno
H3C
N
pirimidina
O
O
CH2 CH2 O P O P OO-
H3 C
CH2 N
N
H 3C
N
+
O-
S
Tiamina pirofosfato, TPP
TIAMINA PIROFOSFATO
DESCARBOXILACIONES:
) Piruvato
) α-cetoglutarato
Acetil-CoA
(PDH)
Succinil-CoA (α−CGDH)
TRANSCETOLACIONES:
) Síntesis de nucleótidos y ácidos nucleicos
) Formación de NADPH2 para biosíntesis de lípidos
) Transformación de hexosas en pentosas
Cereales enteros, legumbres, nueces, cerdo, leche y huevos, pan
1.0- 1.5 mg
DEFICIENCIA: reducción de producción de energía con alteraciones neurológicas
(Beri-beri). Necesario su administración en pacientes alcohólicos
RIBOFLAVINA (B2)
Flavina (Isoaloxazina)
O
Riboflavina
(vit. B2)
H3C
N
H3C
N
NH
N
O
CH2
H C OH
Ribitol
H C OH
H C OH
CH2
Se destruye fácilmente por la luz
O
O
O P
Hígado,
vegetales verdes,
legumbres,
leche, queso, huevo
O1.2-1.8 mg
FMN
Flavin mononucleótido
Flavina (Isoaloxazina)
O
Riboflavina
(vit. B2)
H3C
N
H3C
N
NH
N
O
CH2
H C OH
Ribitol
H C OH
H C OH
CH2
O
O P OO-
Fosfato
FAD
Flavin Adenin Dinucleótido
O
H 3C
N
H 3C
N
NH
O
N
CH2
H C OH
H C OH
H C OH
CH2
O
N
O
O P O P O CH2
O-
NH2
O-
H
H
O
N
H
H
OH
N
N
OH
Transfieren 2 protones y 2 electrones
O
H3 C
N
H3 C
N
NH
N
Forma oxidada
O
O
H 3C
N
H 3C
N
NH
NH
O
2 H+
+
2 e-
Semiquinona
(Radical libre)
O
H3 C
NH
H3 C
N
NH
NH
O
Forma reducida
FLAVIN NUCLEOTIDOS (FMN Y FAD)
FLAVOPROTEINAS IMPORTANTES
NADH-citocromo c reductasa (FMN)
L-amino-oxidasa (FMN)
Destoxificación
Oxidación de aminoácidos
Succinato Deshidrogenasa (FAD)
Cadena respiratoria
Acil-CoA deshidrogenasas (FAD)
Oxidación de lípidos
Xantina oxidasa (FAD)
Formación de ácido úrico
NICOTINAMIDA
HO
(vit. B3 o vit. PP)
O
N
A C ID O N IC O T IN IC O
Carne, pescado, levadura de cerveza,
albaricoques,verduras, queso, leche,
huevos
H
2
10-20 mg
N
O
N
NICOTINAMIDA
Es la más resistente de todas las vitaminas hidrosolubles
FUNCION: Cofactor de óxidoreducción (deshidrogenasas) , NAD+,
NADP+
DEFICIENCIA: pelagra (dermatitis, diarreas y demencia)
USO TERAPEUTICO: Hipolipemiante (reduce un 40%los triglicéridos y el colesterol
de las VLDL, disminuye un 20% el colesterol de las LDL y eleva un 20% el
colesterol de las HDL)
CONH2
+
N
O
CH2
OH
OH
NAD+
N
O
O P O P O CH2
O-
NH2
O-
O
H
O
N
N
N
H
H
H
OH
OH
Nicotinamida - Ribosa - P - P - Ribosa - Adenina
CONH2
+
N
O
CH2
OH
OH
O
NADP+
N
O
O P O P O CH2
O-
NH2
O-
O
H
N
H
H
H
OH
N
N
O
-
O P O
O-
El anillo de nicotinamida es la parte activo de la molécula
de NAD y NADP, e interviene como transportador de
dos electrones y un H+.
NAD+, NADP+
(Formas oxidadas)
CONH2
N
NADH, NADPH
(Formas reducidas)
H
H
CONH2
N
AH2
AH2 + NAD(P)+
A + H+
A + NAD(P)H + H+
ACIDO PANTOTENICO (B5)
Precursor del CoA
La parte activa de la molécula es el grupo tiol.
Participa en la trasferencia de grupos acilos.
Importante en la biosíntesis y degradación de ácidos
grasos.
Deficiencia: poco frecuente, está ampliamente
distribuida en los alimentos (2-10 mg diarios). Puede
haber hipovitaminosis debido a altas cantidades de fibra
en la dieta que reducen su absorción digestiva
ACIDO PANTOTENICO (B5)
Ác. Pantoico
β-Alanina
CH3
CH2OH C CHOH CO NH CH2 CH2 COOH
Ác. Pantoténico
CH3
Ác. Pantoténico
Cisteamina
CH3
CH2OH C CHOH CO NH CH2 CH2 CO NH CH2 CH2 SH
CH3
Pantoteína
Coenzima A
Pantoteína
H
HS
N
C
O
ADP
H HO H
O
O
N
C
O P O P O CH2
OOO H3C CH3
H
H
OH
H: CoA: CoA-SH
CH3CO: AcetilCoA: CoA-SAc
NH2
N
N
N
O
N
H
H
OH
PIRIDOXAL (B6)
FUNCION: metabolismo de aminoácidos.
DEFICIENCIA:
lesión mucosas
convulsiones,
anemia,
neuropatía,
Otros usos: tratamiento de intoxicación etílica,
antioxidante (para síntesis de homicisteína y
cisteína, aumenta los grupos -SH)
Hígado, pollo, bacalao, cerdo, queso, huevo, cereales, frutas
1.4 - 2.0 mg
Resistente al calor, sensible a la luz y cambios de pH
PIRIDOXAL (B6)
CHO
CHO
HOH2C
OH
O
O P O-
HOH2C
ON
CH3
CH2NH2 O
O
O P O-
HOH2C
O P O-
HOH2C
O-
ON
CH3
Piridoxal fosfato
Piridoxal
CHO
N
CH3
Piridoxal fosfato
N
CH3
Piridoxamina fosfato
MECANISMO DE ACCION DE LA VITAMINA B6
TRANSAMINACIONES:
Aminoácido 1 + Cetoácido 2
Cetoácido 1 + Aminoácido 2
DESCARBOXILACIONES DE AMINOACIDOS.
Glutámico
Acido γ-aminobutirato (GABA)
FORMACION DE NICOTINAMIDA A PARTIR DE TRIPTÓFANO
Otras: síntesis del grupo hemo, transporte de aas a la célula, etc
BIOTINA (H ó B8)
FUNCION: Cofactor de carboxilaciones
HIPOVITAMINOSIS: tras largos tratamientos
con antibióticos o por consumo excesivo de huevos
crudos (avidina).
Hígado, nueces, judias verdes, huevo, síntesis intestinal
100 - 200 mg
Vitamina H: grupo prostético
Vitamina H “Haut” piel
Estabilidad similar a la B6
BIOTINA (H ó B8)
HN
NH
Biotina
COOH
S
CO2
O
HO
C N
NH
S
Carboxibiotina
COOH
Reacciones metabólicas en las que participa la biotina
ACIDO FOLICO (B9)
Brócoli, espinaca, hígado, naranjas
100-200 µg
Sensible a la luz, oxidantes, pH extremos
-El ácido fólico se produce en bacterias y plantas y es
esencial en la dieta.
- La deficiencia de ácido fólico es muy grave para nuestro
organismo, causando una reducción de la síntesis de ADN. Su
falta origina anemia megaloblástica.
ACIDO FOLICO (B9)
Pteridina
H 2N
N
N
H
N
N
N
CO OH
OH
CH2
4-amino benzoico
O
CH2
C NH C H
COOn
Poliglutamato
H 2N
N
N
H
N
N
N
CO OH
OH
CH2
Ác. Fólico
CH2
C NH C H
O
COOn
Folato
reductasa
Ác.Tetrahidrofólico, THF
H 2N
N
H2N
N
N
NH
H
H
N
NH
N
N
NH
CO OH
OH
N
CO OH
OH
CH2
CH2
CH2
CH2
C NH C H
O
Ác.Dihidrofólico, DHF
DHF Reductasa
-
COO
n
C NH C H
O
COOn
El tetrahidrofolato transfiere grupos metilo y formilo a
nivel del anillo pteridina.
- la síntesis de metionina.
- la síntesis de ácidos desoxirribonucleicos.
- la síntesis de proteínas (formilación de tRNA).
COBALAMINAS (B12)
Alimentos de origen animal:
carne, pescado, productos
lácteos
2 µg
CH2CONH2
H
H3C
H
CH3
NH2COCH2
NC
Co+
N
H3C
NH2COCH2CH2 CH3 H
NH2COCH2
CH2CH2CONH2
N
CH3
N
H
N
H 3C
CH2CH2CONH2
CH3
H
CH2
N
CH3
CH2
N
Participa en la transferencia de grupos alquilos.
CH3
CO
OH
NH
H
Su falta produce anemia perniciosa.
OH
CH2
P
H3C
H
O
CH
O
O
O
H
CH3
CH2OH
VITAMINA C
ó
ACIDO ASCORBICO
Cofactor hidroxilaciones
•Síntesis de colágeno (escorbuto)
•De catecolaminas.
•Metabolismo de hormonas esteroideas
•Síntesis de ácidos biliares.
•Síntesis de carnitina.
y drogas.
VITAMINA C
OH H
H 2C C
OH H
H 2C C
O
O
O
O
HO
HO
HO
O
OH
A
AH2
O
VITAMINA K ó MENADIONAS
Liposoluble
Cofactor de Carboxilasas
Carboxila ácidos glutámicos de
ciertas proteínas, aumentando la
posibilidad de las mismas de
unirse a CALCIO.
Coagulación sanguínea
Protrombina (Factor II , VII, IX
y X)
Hortalizas: coles, brócoli, coliflor, espinaca, lechuga.
Bacterias intestinales
Cofactor mixto
Forma oxidada
Acido lipóico
Forma reducida
Forma
acetilada
Participa en transferencia de
grupos acilo y en procesos
redox
El organismo sintetiza muy pocas cantidades de ácido lipoico.
Alimentos: espinacas, brócoli, carne y levadura y ciertos órganos
(como riñón y corazón).
Antioxidante, hipoglucemiante y energizante.
Carboxipeptidasa
Cofactores
Cofactores de naturaleza vitamínica. Ejemplos
1. Hidrosolubles
Tiamina
Tiamina pirofosfato
Riboflavina
Flavinas: FAD, FMN
Piridoxal
Piridoxal fosfato
Cobalamina
Coenzimas cobamídicos
Ác.Ascórbico
Ac. Ascórbico
Nicotinamida
NAD+, NADP+
Ác.Lipoico
Lipoamida
Ác.Fólico
Coenzimas folínicos
Ác.Pantoténico Panteteínas (CoA, p.e.)
B1
B2
B6
B12
C
PP
2. Liposolubles
Naftoquinonas
γ-Carboxilación
K
Cofactores de naturaleza no vitamínica. Ejemplos
Ácido lipoico
Hemo
Complejos Fe-S
Quinonas
Glutatión
ATP
UTP
PAPS
S-AM
Carnitina
Hemoenzimas, citocromos
Ferredoxinas
Tr.electrónico mitocondrial y fotosintético
Redox; transporte de aminoácidos
Transf.de fosfato y/o de energía
Transf.de grupos glicosídicos
Transf.de grupos sulfato
Transf.de grupos metilo
Transportador de grupos acil-
Vitaminas que no forman parte de cofactores enzimáticos
Liposolubles
Retinoides
Calciferoles
Tocoferoles
Vitamina A
Vitamina D
Vitamina E
Cofactores redox
Operan en procesos de transferencia electrónica, a veces
como aceptores, a veces como donadores.
- Cofactores piridínicos (NAD+, NADP+)
- Cofactores flavínicos
- Cofactores hemínicos
- Ferredoxinas
- Quinonas
- Ác. Ascórbico
- Ác. Lipoico
- Glutatión