Información generaleditar
Los cofactores son sustancias químicas inorgánicas y orgánicas que ayudan a las enzimas durante la catálisis de reacciones. Las coenzimas son moléculas orgánicas no proteicas que son en su mayoría derivados de vitaminas solubles en agua por fosforilación; se unen a la apoenzima a las proteínas para producir una holoenzima activa. Las apoenzimas son enzimas que carecen de sus cofactores necesarios para un funcionamiento adecuado; la unión de la enzima a una coenzima forma una holoenzima. Las holoenzimas son las formas activas de las apoenzimas.
Los cofactores pueden ser metales o pequeñas moléculas orgánicas, y su función principal es la de ayudar en la actividad de la enzima. Son capaces de ayudar a realizar ciertas reacciones necesarias que la enzima no puede realizar sola. Se dividen en coenzimas y grupos protésicos. Una holoenzima se refiere a una enzima catalíticamente activa que consiste en apoenzima(enzima sin su cofactor) y cofactor. Hay dos grupos de cofactores: metales y pequeñas moléculas orgánicas llamadas coenzimas. Las coenzimas son pequeñas moléculas orgánicas que generalmente se obtienen de vitaminas. Los grupos protésicos se refieren a coenzimas estrechamente ligadas, mientras que los cosustratos se refieren a coenzimas poco ligadas que se liberan de la misma manera que los sustratos y productos. Las coenzimas poco unidas se diferencian de los sustratos en que las mismas coenzimas pueden ser utilizadas por diferentes enzimas para lograr una actividad enzimática adecuada.
Fórmula general
Cofactores de metaleditar
Los iones metálicos son cofactores enzimáticos comunes. Algunas enzimas, denominadas metaloenzimas, no pueden funcionar sin un ion metálico unido en el sitio activo. En la nutrición diaria, este tipo de cofactor desempeña un papel como oligoelementos esenciales como: hierro (Fe3+), manganeso (Mn2+), cobalto (Co2+), cobre (Cu2+), zinc (Zn2+), selenio (Se2+) y molibdeno (Mo5+). Por ejemplo, Mg2+ se utiliza en la glucólisis. En el primer paso de convertir glucosa en glucosa 6-fosfato, antes de que se use ATP para dar ADP y un grupo fosfato, el ATP se une a Mg2+, lo que estabiliza los otros dos grupos fosfato, por lo que es más fácil liberar solo un grupo fosfato. En algunas bacterias, como el género Azotobacter y el Pyrococcus furiosus, también se descubre que los cofactores metálicos desempeñan un papel importante. Un ejemplo de cofactores en acción es la función mediada por zinc de la anhidrasa carbónica o la función mediada por magnesio de la endonucleasa de restricción.
Coenzimaeditar
Una coenzima es una molécula pequeña, orgánica y no proteica que transporta grupos químicos entre enzimas. Es el cofactor de la enzima y no forma una parte permanente en la estructura de la enzima. A veces, se llaman cosustratos y se consideran sustratos que se unen libremente a la enzima. En el metabolismo, las coenzimas desempeñan un papel en las reacciones de transferencia de grupo, como ATP y coenzima A, y en las reacciones de reducción de oxidación, como NAD+ y coenzima Q10. Las coenzimas se consumen y reciclan con frecuencia. Los grupos químicos son agregados y separados continuamente por una enzima. La enzima ATP sintasa fosforila y convierte el ADP en ATP, mientras que la quinasa defosforila el ATP a ADP a velocidades continuas también. Las moléculas de coenzima se derivan principalmente de vitaminas. También se fabrican comúnmente a partir de nucleótidos como el trifosfato de adenosina y la coenzima A.
A través de investigaciones adicionales sobre la actividad de la coenzima y su efecto de unión a la enzima, se puede revelar más sobre cómo la enzima cambia conformacional y funcionalmente. Un ejemplo es el grupo MAPEG de enzimas integrales de membrana. Estas enzimas son cruciales en la transformación catalítica de sustratos lipofílicos, que participan en la producción de mensajeros derivados del ácido araquidónico y en la desintoxicación xenobiótica. A través del uso de un detergente unido para imitar el cofactor de una enzima MAPEG, el glutatión, se revela un nuevo sitio activo específico para el sustrato lipofílico; por lo tanto, estudios adicionales pueden revelar cómo estos sustratos se unen a esta segunda forma de la enzima .
Important CoenzymesEdit
NADHEdit
nicotinamide adenine dinucleotide is a coenzyme derived from vitamin B3. In NAD+ the functional group of the molecule is only the nicotinamide part. NAD+ is capable of carrying and transferring electrons and functions as oxidizing agent in redox reactions. También funciona como sustrato para las ligasas de ADN en la modificación postraduccional, donde la reacción elimina los grupos acetilo de las proteínas. Además, en la glucólisis y en el ciclo del ácido cítrico, el NAD+ oxida la glucosa y libera energía, que luego se transfiere al NAD+ mediante la reducción al NADH. NADH luego descarga el electrón extra a través de la fosforilación oxidativa para generar ATP, que es la fuente de energía que los humanos usan todos los días. Además de las reacciones catabólicas, el NADH también participa en reacciones anabólicas como la gluconeogénesis, y también ayuda en la producción de neurotransmisores en el cerebro.
FADHEdit
el dinucleótido de adenina flavina es un grupo protésico que, al igual que el NADH, funciona como agente reductor en la respiración celular y dona electrones a la cadena de transporte de electrones.
QuinoneEdit
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1,2-Benzoquinone
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1,4-Benzoquinone
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Antraquinona
compuestos que tienen anillos aromáticos completamente conjugados a los que dos átomos de oxígeno están unidos como grupos carbonilos (es decir, dicetonas). La estructura de la quinona les da la capacidad de formar sustancias con colores. Existen como pigmentos en bacterias, hongos y ciertas plantas, y les dan sus colores característicos. Además, se utilizan para fabricar tintes de diferentes colores para fines industriales. En sistemas biológicos, sirven como aceptores de electrones (agentes oxidantes) en cadenas de transporte de electrones, como las de la fotosíntesis y la respiración aeróbica. Muchas quininas naturales o sintéticas muestran actividades biológicas o farmacológicas, y algunos eventos muestran actividades antitumorales.
CoAEdit
la coenzima A, sintetizada a partir de ATP de ácido pantoténico, funciona como transportadora del grupo acilo para transportar grupos funcionales como acetil (acetil-CoA) o tioésteres en reacciones metabólicas como oxidación de ácidos grasos (síntesis de ácidos grasos) y ciclo de ácido cítrico (respiración celular). También transfiere ácidos grasos del citoplasma a las mitocondrias. Además de su papel transportador en el metabolismo, el CoA también es una molécula importante en sí misma. Por ejemplo, el CoA es un precursor importante del HMG-CoA, una enzima importante en la síntesis metabólica de colesterol y cetonas. Además, contribuye con el grupo acetilo a la estructura de la acetilcolina, que es un importante neurotransmisor responsable de inducir la contracción muscular.
Coenzimas ComunesedItar
Vitamina Aeditar
La vitamina A se subdivide en dos moléculas, Vitamina A1 (retinol) y Vitamina A2 (deshidrorretinol). El retinol es la forma más activa y común. La vitamina A tiene una gran cadena conjugada que sirve como sitio reactivo de la molécula. A diferencia de la mayoría de los cofactores, la vitamina A sufre una secuencia de cambios químicos (oxidaciones, reducciones e isomerizaciones) antes de volver a su forma original. La capacidad de los electrones de la vitamina A para viajar de π a π ∗ {\displaystyle\pi {\text{ to}}\pi ^{*}} 
CEdit de vitamina
También conocida como ácido ascórbico, la vitamina C es bastante abundante en la mayoría de las plantas y animales, excepto en primates, cobayas, murciélagos y algunas aves. A pesar de la incapacidad humana para sintetizar ácido absorbico, es esencial en muchas vías biosintéticas, como la síntesis de colágeno. La deficiencia conduce a una enfermedad llamada escorbuto. La vitamina C ayuda a regular el sistema inmunitario y a aliviar el dolor causado por los músculos cansados. También se necesita en la fabricación de colágeno y norepinefrina. La vitamina C también es un antioxidante que puede mejorar el sistema inmunológico al estimular los glóbulos blancos en el cuerpo. La vitamina C también ayuda a beneficiar la piel, los dientes y los huesos.
Vitamina B1editar
También llamada Tiamina o difosfato de tiamina (TPP), la vitamina B1 es un cofactor para la descarboxilación oxidativa tanto en el ciclo del Kreb como en la conversión del piruvato a acetil-CoA (una molécula importante utilizada en el ciclo metabólico del ácido cítrico). Está ampliamente disponible en la dieta humana y particularmente potente en germen de trigo y levadura. Su funcionalidad resulta de un anillo de tiazol que estabiliza la carga y la transferencia de electrones a través de la resonancia.
Vitamina B2editar
La vitamina B2 se conoce como riboflavina. La vitamina B2 es el precursor del dinucleótido de flavina adenina (FAD) y del mononucleótido de flavina (FMN), que son coenzimas utilizadas en sustratos oxidados. El DCP contiene riboflavina y adenina. FMN contiene riboflavina, por lo que se llama mononucleótido.
Vitamina B3editar
La vitamina B3 es niacina o ácido nicotínico con la fórmula C5H4NCO2H. La vitamina B3 es un precursor de NADH, NAD+, NADP+ y NADPH, que son coenzimas que se encuentran en todas las células vivas. NAD+ y NADP+ son agentes oxidantes. NADH y NADPH son agentes reductores.
Vitamina B6editar
La vitamina B6 es precursora de la coenzima fosfato de piridoxal (PLP), que se requiere en ciertas transformaciones de aminoácidos, incluida la transaminación, la desaminación y la descarboxilación.
Vitamina b12editar
La vitamina B12 es el nombre de una clase de compuestos relacionados que tienen esta actividad vitamínica. Estos compuestos contienen el elemento raro cobalto. Los seres humanos no pueden sintetizar B12 y deben obtenerlo de la dieta.
Vitamina HEdit
También llamada biotina, la vitamina H es un portador carboxilo; se une al CO2 y lo transporta hasta que el CO2 se dona en reacciones de carboxilasa. Es soluble en agua e importante en el metabolismo de los ácidos grasos y el aminoácido Leucina. La deficiencia conduce a dermatitis y pérdida de cabello, por lo que es un ingrediente popular en cosméticos.
Vitamina KEdit
La vitamina K es necesaria para el proceso de coagulación de la sangre y la unión de Ca2+. La vitamina K puede ser sintetizada por bacterias en los intestinos. La vitamina K es necesaria para catalizar la carboxilación del carbono γ de la cadena lateral de glutamato en las proteínas.
Cofactores no enzimáticoseditar
Cofactor también se usa ampliamente en el campo biológico para referirse a moléculas que activan, inhiben o son necesarias para que la proteína funcione. Por ejemplo, los ligandos, como las hormonas que se unen a las proteínas receptoras y las activan, se denominan cofactores o coactivadores, mientras que las moléculas que inhiben las proteínas receptoras se denominan correpresores.
El coactivador puede mejorar la iniciación de la transcripción estabilizando la formación de la holoenzima de ARN polimerasa, lo que permite un aclaramiento más rápido del promotor.
El correpresor puede reprimir la iniciación transcripcional reclutando histonas desacetilasas que catalizan la eliminación de grupos acetilo de residuos de lisina. Esto aumenta la carga positiva en las histonas, lo que fortalece la interacción entre las histonas y el ADN, haciendo que este último sea menos accesible a la transcripción.