Cofactores y Vitaminas: Impulsores Clave de la Actividad Enzimática y el Metabolismo

Cofactores y Coenzimas: Esenciales para la Actividad Catalítica Enzimática

Muchas enzimas requieren cofactores o coenzimas para realizar su función catalítica. Los cofactores pueden ser iones metálicos o moléculas orgánicas complejas (coenzimas) que asisten a las enzimas.

Los cofactores pueden estar unidos establemente a la enzima (conocidos como grupos prostéticos) o asociarse transitoriamente y disociarse después de la reacción (típicamente las coenzimas).

NAD+ y NADP+

Son coenzimas derivadas de la niacina. El ácido nicotínico o la nicotinamida son precursores de NAD+ y NADP+. Los humanos obtienen niacina de la carne, cereales, legumbres y nueces.

• NAD+: Coenzima asociada a deshidrogenasas.
• NADPH: Coenzima asociada a reductasas.

La oxidación en estos procesos siempre ocurre con transferencias de dos electrones. Las deshidrogenasas transfieren un ión hidruro (H⁻) de un sustrato al C-4 del NAD+. Las reductasas, por su parte, catalizan la reacción inversa, utilizando NADPH para reducir sustratos.

FAD y FMN

La Flavina Adenina Dinucleótido (FAD) y la Flavina Mononucleótido (FMN) son derivados de la riboflavina. Se encuentran en vegetales de hojas verdes, carne y leche.

Las coenzimas de flavina participan en reacciones de óxido-reducción con muchas enzimas (conocidas como flavoenzimas o flavoproteínas). Estas enzimas están involucradas en el metabolismo de carbohidratos, proteínas y lípidos.

Coenzima A (CoA o HS-CoA)

Derivada de la vitamina pantotenato, la Coenzima A participa en la transferencia de grupos acilo en reacciones con ácidos carboxílicos y ácidos grasos. Las reacciones dependientes de CoA incluyen la oxidación de moléculas de combustibles y la biosíntesis de ácidos carboxílicos y ácidos grasos.

Los grupos acilo quedan unidos covalentemente al grupo -SH de la CoA, formando tioésteres. Se encuentra en hígado, riñón, huevos y leche. Participa en importantes reacciones transportando grupos acetilo.

Tiamina Pirofosfato (TPP)

Es un derivado de la tiamina. Se encuentra en cereales integrales, granos y carne (especialmente órganos internos).

Reacciones catalizadas:

• Descarboxilación
• Descarboxilación Oxidativa

Enzimas que utilizan Tiamina Pirofosfato como Cofactor

• Piruvato descarboxilasa: Implicada en la fermentación alcohólica, convirtiendo piruvato en acetaldehído.
• Piruvato deshidrogenasa: Esencial para la síntesis de acetil-CoA.
• α-Cetoglutarato deshidrogenasa: Parte clave del ciclo del ácido cítrico.
• Transcetolasa: Participa en reacciones de fijación de carbono en la fotosíntesis.

Piridoxal Fosfato (PLP)

Es un derivado de la Vitamina B6 (un grupo de compuestos). La Vitamina B6 es fosforilada para formar PLP, que actúa como un grupo prostético (unido covalentemente a una lisina) para enzimas que catalizan reacciones involucradas en el metabolismo de aminoácidos (como isomerizaciones, descarboxilaciones y eliminaciones de cadena lateral).

Funciones Bioquímicas de la Vitamina B6

• Descarboxilación de aminoácidos
• Reacciones de transaminación
• Reacciones de racemización
• Conversión de ácido linoleico en ácido araquidónico (precursor de prostaglandinas)

Biotina

Es un grupo prostético en enzimas que catalizan:

• Reacciones de transferencia de grupos carboxilo
• Reacciones de carboxilación dependientes de ATP

Se encuentra en leche, hígado y riñón. Gran parte del requerimiento diario es aportado por la flora bacteriana del intestino.

Vitamina B12 (Cianocobalamina, Hidroxocobalamina)

Presente en alimentos como hígado, pescado, huevos y leche. Funciona como coenzima de importantes enzimas en el metabolismo de lípidos, aminoácidos y ácidos nucleicos. Su deficiencia puede causar secuelas hematológicas y neurológicas.

Ácido Fólico

Ampliamente distribuido en las hojas de plantas y también se encuentra en el hígado.

Actúa en la transferencia de grupos con un átomo de carbono (metilo, formilo, hidroximetilo). Está involucrado en el metabolismo de nucleótidos y aminoácidos.

Vitaminas Hidrosolubles

Funcionan como coenzimas en el metabolismo de carbohidratos, lípidos y proteínas. También pueden servir como antioxidantes.

Vitaminas Liposolubles

Incluyen las vitaminas A, D, E y K. Poseen diversas funciones, estando involucradas en la regulación del metabolismo. Algunas también sirven como antioxidantes.