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Cofactores, vitaminas y
antioxidantes
Definiciones
• La actividad de algunas enzimas depende solamente de su estructura
peptídica, mientras que otras necesitan, además, uno o más componentes
no proteicos, llamados cofactores.
• El cofactor puede ser un ion metálico o bien una molécula orgánica,
llamada coenzima, aunque algunas enzimas requieren de ambos.
• El cofactor puede estar fuertemente unido a la proteína y recibe entonces
el nombre de grupo prostético, o débilmente unido, por lo que en realidad
actúa como un sustrato específico de la enzima (co-sustrato; suele ser
una molécula orgánica o coenzima).
• El complejo enzima-cofactor catalíticamente activo recibe el nombre de
holoenzima.
• Cuando se separa el cofactor, la proteína restante, que por sí misma es
inactiva, se designa con el nombre de apoenzima.
HOLOENZIMA = APOENZIMA + COFACTOR
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Mecanismo de acción de los coenzimas • La coenzima se une a una enzima
• La enzima capta su substrato específico
• La enzima ataca a dicho substrato, tomando algunos de sus átomos/electrones
• La enzima cede a la coenzima dichos átomos/electrones provenientes del substrato
• La coenzima acepta dichos átomos/electrones y se desprende de la enzima
• La coenzima no es el aceptor final de esos átomos/electrones, sino que debe liberarlos
• La coenzima transporta dichos átomos/electrones y acaba cediéndolos, recuperando así su capacidad para aceptar nuevos átomos.
Las coenzimas participan a menudo en la transferencia de
electrones o de grupos funcionales. Generalmente son derivados de
vitaminas, las cuales no pueden ser sintetizadas en las células de los
organismos superiores, por lo que deben ser adquiridas en la dieta.
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Cada coenzima está especializado en aceptar y transportar un tipo de átomos o grupo determinado; no obstante, las coenzimas no son específicos respecto a las enzimas a los que se unen, de modo que una misma coenzima puede unirse a un gran número de enzimas distintas y es por ello que el número de coenzimas diferentes es relativamente bajo.
A diferencia de los enzimas, las coenzimas se modifican durante la reacción química; por ejemplo, el NAD+ se reduce a NADH cuando acepta dos electrones (y un protón) y por tanto se agota; cuando el NADH libera sus electrones se recupera el NAD+, que de nuevo puede actuar como coenzima.
Coenzima A y -oxidación
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Principales coenzimas Transferencia de electrones y protones
• FAD (flavín-adenín dinucleótido)
• FMN (flavín mononucleótido)
• NAD+(nicotín-adenín dinucleótido)
• NADP+ (nicotín-adenín dinucleótido fosfato)
Transferencia de grupos
• acetil Coenzima A (ej.: en la descarboxilación del ácido pirúvico)
Transferencia de electrones
• Coenzima Q
Transferencia de grupos metilo o hidrógenos entre moléculas
• Coenzima B12
Transferencia de grupos aldehído
• TPP pirofosfato de tiamina (ej.: complejo piruvato deshidrogenasa)
Otros
• PLP (fosfato de piridoxal): transferencia de grupos amino.
• PMP (fosfato de piridoxamina): transferencia de grupos amino.
• FH4 (ácido tetrahidrofólico): transferencia de grupos formilo, metenilo y metileno.
• Biocitina: transferencia de dióxido de carbono.
• Ácido lipoico: transferencia de hidrógenos, grupos acilo y metilamina.
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TRANSPORTADORES DE ELECTRONES DE
INTERÉS BIOLÓGICO: CENTROS REDOX
• Piridín nucleótidos: NAD+ y NADP+
• Flavín nucleótidos: FMN y FAD
• Quinonas
• Metales y Centros metálicos
Adenosina
• Coenzima A
• NAD+ y NADP+
• FAD
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Coenzima A
(vitamina B5)
Nicotinamida adenina dinucleótido
NADP+ NAD+
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NAD+
NAD+ + 2e- + 2H+ NADH + H+
NADP+ + 2e- + 2H+ NADPH + H+
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Flavin Adenine Dinucleótido
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Quinona ciclohexanodionas
dicetonas cíclicas dietilénicas
derivadas de los hidrocarburos aromáticos
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http://www.ebi.ac.uk/msd/
Flavín mononucleótido
El enzima peptidil-cisteína
descarboxilasa, que posee una
molécula de FMN en el centro de
su estructura
Centro de estructura Rossman fold
interconversión reversible entre la
forma oxidada (FMN),
semireducida (FMNH•) y
reducida (FMNH2)
El FAD está unido covalentemente a la enzima
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Coenzima Q
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Coenzimas y vitaminas • Vitamina B1 o tiamina: su derivado, el pirofosfato de tiamina es esencial para el
metabolismo energético de los glúcidos.
• Vitamina B2 o riboflavina: sus derivados son nucleótidos coenzimáticos con gran
poder reductor como el FAD y el FMN.
• Vitamina B3 o niacina: sus derivados son nucleótidos coenzimáticos con gran poder
reductor como el NAD+ o el NADP+.
• Vitamina B5 o ácido pantoténico: su principal derivado es la coenzima A (Co-A), con
gran importancia en diveros procesos metabólicos.
• Vitamina B6 o piridoxina. Sus principales derivados son los coenzimas PLP (fosfato de
piridoxal) y PMP (fosfato de piridoxamina), esenciales en el metabolismo de los
aminoácidos.
• Vitamina B7 o biotina (vitamina H). Su derivado, la biocitina, es esencial para el
funcionamiento de numerosas carboxilasas (enzimas).
• Vitamina B9 o ácido fólico (vitamina M). Su derivado, el FH4 es esencial en la
síntesis de purinas.
• Vitamina B12 o cianocobalamina: coenzima B12.
• Vitaminas E y K: químicamente similares al coenzima Q.
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Vitamina B2
Riboflavina
Los tres anillos forman la isoaloxacina y el ribitol es
la cadena de 5 carbonos en la parte superior
Vitamina B3
niacina
Estructura química del ácido nicotínico y a nicotinamida
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Antioxidante
Cualquier molécula que cuando está
presente en bajas concentraciones
comparada con un sustrato oxidable
(lípidos, proteínas, hidratos de carbono y
ADN), retrasa o previene la oxidación del
mismo.
Scavengers
• El término scavenger se usa en inglés
para designar a una persona que
recolecta chatarra o desperdicios de
cualquier tipo, y en el Reino unido para
designar a los barrenderos.
• Significa carroñero o animal que consume
formas de vida orgánicas ya muertas.
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Antioxidantes
• Los antioxidantes son un conjunto heterogéneo de sustancias formado por vitaminas, minerales, pigmentos naturales y otros compuestos vegetales y enzimas, que bloquean el efecto nocivo de los radicales libres y especies reactivas.
• El término antioxidante significa que impide la oxidación perjudicial de otras sustancias químicas, ocasionada por desbalances metabólicos o factores exógenos como las radiaciones ionizantes.
• Determinados alimentos son ricos en antioxidantes.
Fuente de antioxidantes
• Endógenos: las células producen naturalmente antioxidantes que favorecen al
organismo en la defensa ante agresiones externas y el envejecimiento. El ejercicio
moderado induce la formación de antioxidantes.
• De la dieta, sobre todo en los alimentos vegetales: frutas, legumbres, hortalizas y
cereales integrales.
• Suplementos dietarios.
Suplementación diaria vs. Alimentación variada y equilibrada
Principales tipos de antioxidantes
Vitamina C Vitamina E β-caroteno Flavonoides
Selenio Zinc Licopeno Cobre Coenzima Q10
Enzimas (glutation peroxidasa, superóxido dismutasa y catalasas)
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Algunos antioxidantes son utilizados como aditivos
conservantes en los alimentos
Catálogo de Antioxidantes
E 300 Ácido ascórbico.
E 301 Ascorbato sódico
E 302 Ascorbato cálcico
E 304 i Palmitato de ascorbilo
E 304 ii Estearato de ascorbilo
E 306 Extractos ricos en tocoferoles
E 307 Alfa tocoferol
E 308 Gamma tocoferol
E 309 Delta tocoferol
E 310 Galato de propilo
E 311 Galato de octilo
E 312 Galato de dodecilo
E 315 Ácido eritorbico
E 316 Eritorbato sódico
E 320 Butilhidroxianisol, BHA
E 321 Butilhidroxitolueno, BHT
E 322 Lecitinas
E 325 Lactato sódico
E 326 Lactato potásico
E 327 Lactato cálcico
E 330 Ácido cítrico
E 331 Citratos de sodio
E 332 Citratos de potasio
E 333 Citratos de calcio
E 334 Ácido tartárico
E 335 Tartratos de sodio
E 336 Tartratos de potasio
E 337 Tartrato de sodio y potasio
E 338 Ácido ortofosfórico
E 339 Ortofosfatos de sodio
E 340 Ortofosfatos de potasio
E 341 Ortofosfatos de calcio
E 350 i Malato sódico
E 350 ii Malato ácido de sodio
E 351 Malatos de potasio
E 352 Malatos de calcio
E 352 i Malato cálcico
E 352 ii Malato ácido de calcio
E 353 Ácido metatartárico
E 354 Tartrato cálcico
E 355 Ácido adípico
E 356 Adipato sódico
E 357 Adipato potásico
E 363 Ácido succínico
E-372 c Éster cítrico de los mono y diglicéridos de los
ácidos grasos alimentarios
E 375 Ácido nicotínico
E 380 Citrato triamónico
E 385 EDTA CaNa2
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Tipos de antioxidantes
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Ácido ascórbico Ácido dehidroascórbico
Humanos
carecen de la
enzima L-
gulonolactona
oxidasa que
participa en la
Vía del Acido
Urónico
1937
Nobel de química a W.
Haworth (estructura)
Nobel de medicina a A.von
Szent-Gyorgyi Nagyrapolt
(funciones )
Ácido úrico
Metabolito derivado de las purinas que
contribuye en aproximadamente el 60% de
la capacidad antioxidante total del suero
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Glutatión (GSH)
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Vitamina B1
Tiamina Es una molécula formada por un
anillo de pirimidina y otro de tiazol.
Su forma activa, el pirofosfato de
tiamina (TPP) o difosfato de
tiamina.
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Tiamina pirofosfato
El TPP actúa como transportador transitorio de dichos grupos aldehido,
que se unen al anillo de tiazol.
El TPP es coenzima de muchas enzimas: complejo piruvato
deshidrogenasa; complejo alfa-cetoglutarato deshidrogenasa.
La tiamina pirofosfato (TPP) o difosfato de tiamina, actúa como
coenzima en el metabolismo de los hidratos de carbono, permitiendo
metabolizar el ácido pirúvico o el ácido alfa-cetoglutárico. Además
participa en la síntesis de sustancias que regulan el sistema nervioso.