Función de las coenzimas.

Según (Lehninger, 2006) las coenzimas actúan como trasportadores  transitorios de grupos funcionales específicos. Muchas vitaminas que son nutrientes  orgánicos  requeridos en pequeñas cantidades en la dieta  son precursores de coenzimas. Las coenzimas se consideran más detalladamente  a medida  que se encuentran  en la discusión de las rutas metabólicas.

Finalmente, algunas proteínas enzimáticas  son modificadas  covalentemente por fosforilacion, glucosilacion y    otros procesos. Gran parte de estas alteraciones intervienen en la regulación de la actividad enzimática. 

Algunas coenzimas que actúan como portadores transitorios de átomos  o grupos funcionales específicos *

Coenzima	Ejemplos de grupos químicos  trasferidos	Precursor en la dieta para  los mamíferos
Biocitina Coenzima  A	CO2 grupo acilo	Biotina Ácido pantotenico y otros compuestos
5’desoxiadenosilcobalamina (coenzima b 12) Flavina adenina  dinucleotido lipoato.	Átomo de H y grupo alquilo Electrones Electrones y grupos acilo	Riboflavina ( vitamina  B2) No necesario en la dieta
Nicotinamina adenina dinucleotido Piridoxal  fosfato Tetrahidrofolato Pirofosfato	Ion hidruro (:H-) Grupo amino Grupos monocarbonados Aldehídos	Ácido  nicotínico (niacina) Píridoxina ( vitamina B6) Folato Tiamina(vitamina B1)

*la estructura  y modo  de acción  de estos  coenzimas  de describen  en la  parte lll del libro Principios de Bioquímica de Lehninger. 

Unos cuantos tipos de coenzimas  y proteínas  actúan  como trasportadores  universales de electrones

La magnitud de enzimas que catalizan las oxidaciones celulares catalizan los electrones desde centenares  de sustratos  diferentes  a solo unos cuantos tipos de trasportadores universales de electrones. La reducción de estos en los proceso catabólicos permiten la conservación de la energía libre que se produce en la oxidación de los sustratos. El NAD +, NADP+, FMN+, y FAD son coenzimas hidrosolubles  que experimentan oxidación y reducción reversible en muchas de las reacciones de transferencia de electrones del metabolismo.

Los nucleótidos DNA+ y NADP+  se trasladan  fácilmente  de un enzima  a otro; los nucleótidos de Flavina FMN y FAD  suelen estar fuertemente unidos a las enzimas, llamadas, flavo proteínas  en los que actúan grupos prostético.

Las quinonas  liposolubles  como la  ubiquinona y la plastoquinona  actúan como trasportadores   de electrones y donadores  de protones en el medio no acoso  de las membranas. Las  proteínas ferro- sifaradas  y los citocromos, con grupos prostéticos fuertemente unidos que experimentan oxidación –reducción  reversible.

También actúa como trasportadores de   electrones muchas  reacciones  de óxido- reducción. Algunas   son hidrosolubles pero otras son proteínas  periféricas  o integrales  de la membrana. 

El NADH Y EL NADP actúan con las deshidrogenaasa como transportadores electrónicos solubles.

La nicotinamina adenina dinucleótido (NAD+ en su forma oxidada) y su análogo próximo nicotinamida adenina dinucleótido fosfato (NADP+) están compuestos por dos nucleótidos unidos mediante sus grupos fosfato por un enlace anhídrido ácido fosfórico. Debido a que su anillo de nicotinamida e parece a la piridina, a estos compuestos se les llama a veces nucleótidos de piridina. 

Ambos nucleótidos experimentan reducción reversible del anillo de la nicotinamida. Mientras una molécula de sustrato es oxidada (deshidrogenación), cediendo dos átomos de hidrógeno, la forma oxidada del nucleótido (NAD+ o NADP+) acepta un ion hidruri (: H-, el equivalente de un protón y dos electrones) transformándose en la forma reducida (NADH o NADPH). El segundo H+ eliminado del sustrato se libera al disolvente acuoso. 

Se conocen más de 200 enzimas que catalizan reacciones en las que el NAD+ o el NADP+ aceptan un ion hidruro desde algún sustrato reducido o en el que el NADH o el NADPH donan un ion hidruro a un saturado oxidado.

La asociación entre una deshidrogenasa y el NAD o NADP es relativamente débil; el cofactor difunde fácilmente desde la superficie del enzima a la de otro actuando como transportador de electrones hidrosolubles desde un metabolito a otro. 

Vitaminas y coenzimas.

Según (Lehninger, 1967) además de sus componentes mayoritarios (proteínas, ácidos nucleicos, lípidos y glúcidos) las células vivas contienen también unas sustancias orgánicas que actúan en cantidades mínimas, las vitaminas. Aunque estas sustancias son vitales para muchas formas de vida, su importancia biológica se manifestó debido a que algunos organismos no las pueden sintetizar, y deben adquirirlas, por tanto, de procedencia exógena.

La historia de las vitaminas, uno de los episodios más importantes en la historia de la bioquímica, ha afectado profundamente a la salud y al bienestar humanos así como nuestra comprensión de los procesos catalíticos que se desarrollan en el metabolismo de los organismos vivientes. Pero no fue hasta 1912 en el que el inglés F.G. Hopkins demostró experimentalmente que los animales necesitan algo más que proteínas, grasas y glúcidos en la dieta para su normal crecimiento. Postuló que uno o más "factores accesorios" presentes en los alimentos naturales eran también necesarios para la nutrición animal.

En el mismo año, Casimir Funk obtuvo un concentrado de una amina a partir de cascarilla del arroz que aliviaba los síntomas del beriberi, enfermedad corriente entonces entre los marineros japoneses limitados a una dieta de arroz molido o descascarillado. Acuñó el nombre de vitamina, indicativo de amina esencial para la vida (conservamos el nombre en la actualidad aunque muchas de las sustancias de esta clase no son aminas). Poco tiempo después se puso claramente de manifiesto que deberían existir varias vitaminas, cuando el norteamericano E.V. McCollum descubrió que las ratas jóvenes  precisan tanto de factores liposolubles como hidrosolubles para su crecimiento.  

Estos descubrimientos iniciales condujeron en el último término al desarrollo de un abordaje sistemático del aislamiento de los factores necesarios en cantidades mínimas para la alimentación de la rata y de otros animales de laboratorio.

Se produjo un cambio profundo a mediados de los años 30, en que fueron aisladas por primera vez algunas vitaminas y se establecieron sus estructuras moleculares, hazaña de laboratorio de proporciones heroicas en aquella época, ya que solamente podían obtenerse cantidades miligramáticas de las sustancias puras, a menudo partiendo de centenares de kilogramos del material de partida. Se identificaron en unos años la tiamina (Vitamina B1), que es la sustancia antiberiberi, la riboflavina (Vitamina B2) y el ácido nicotínico, que es el factor antipelagra. Poco después se descubrió que estas vitaminas actúan como componentes fundamentales de algunas coenzimas. Por ejemplo, el enzima que ahora recibe el nombre de piruvato-descarboxilasa, que catalia la descarboxilación del ácido pirúvico a acetaldehído y CO2, una etapa en la fermentación alcoholica del azúcar por la levadura, precisa de un cofactor orgánico termoestable llamado cocarboxilasa, cuyo aislamiento consiguieron J. Lohmann y P. Schuster en 1936. Poco tiempo después descubrieron que la cocarboxilasa contiene una molécula de tiamina, o vitamina B, Muy pronto identificaron a la riboflavina y el ácido nicotínico como componentes importantes de otros coenzimas, necesarios para la oxidación enzimática de los glúcidos. Estos descubrimientos demostraron no solamente el papel biológico de muchas vitaminas y por qué actúan en cantidades mínimas, sino que han señalado además el camino para la comprensión molecular del mecanismo mediante el cual los coenzimas y los enzimas aceleran la velocidad de las reacciones químicas.

CLASIFICACIÓN DE LAS VITAMINAS. 

Las vitaminas se clasifican en dos grandes grupos, las hidrosolubles y las liposolubles. La función coenzimática de todas las vitaminas hidrosolubles es razonablemente bien conocida con exepción de la vitamina C. Se necesitan además otras varias sustancias hidrosolubles como factores de crecimiento para algunos organismos, pero se encuentran en cantidades mayores que ellas; se incuyen en este grupo el inositol, la colina y la carnitina. 

Las vitaminas liposolubles comprenden a las vitaminas A, D, E y K. Solamente los animales superiores parecen precisarlas de procedencia exógena; no se ha podido establecer todavía claramente el papel escencial de las vitaminas liposolubles en los vegetales y en los microorganismos. No parece que sirvan de componentes de los coenzimas, sino que actúan por otros caminos que precisan solamente cantidades mínimas de ellas. 

A continuación se presentan varios cuadros sobre la clasificación anterior.

• El primero fue extraído del libro de Bioquímica de Lehninger:

• Los  siguientes fueron  copiados del libro de libro de Bioquímica de Stryer-Berg-Tymoczko:

Uno para vitaminas liposolubles.

Vitamina.	Función	Deficiencia.
A	En la visión, el crecimiento, reproducción.	Ceguera nocturna, lesión en la córnea daños en el tubo digestivo y en el aparato digestivo.
D	Regulación del metabolismo de calcio y del fosfato.	Raquitismo (niños): deformaciones en el esqueleto, crecimiento retrasado.
E	Antioxidante	Inhibición de la producción de esperma; lesiones en músculos y nervios (poco común).
K	Coagulación sanguínea.	Hemorragias subdérmicas.

Y el otro para vitaminas hidrosolubles:

Vitamina	Coenzima	Tipo de reacción química	Consecuencias de la deficiencia.
Tiamina (B1)	Tiamina pirofosfato	Transferencia  de aldehído	Beriberi (pérdida de peso, problemas de corazón, disfunción neurológica).
Riboflavina ( B2)	Flavina adenina dinicleótido (FAD)	Oxidación reducción	Queliosis y estomatitis angular (lesiones de la boca); dermatitis.
Píridoxina (B6)	Piridoxal fosfato	Transferencia de grupos hacia o desde los aminoácidos	Depresión, confusión, convulsiones
Ácido nicotínico (niacina)	Nicotinamida adenina dinucleótido (NAD+ )	Oxidación-reducción	Pelagra (dermatitis, depresión, diarrea)
Ácido panténoico	Coenzima A	Transferencia de grupos acilo	Hipertensión
Biotina	Complejos biotina-lisina (biocitina)	Carboxilación dependiente de ATP y transferencia de grupos carboxilo	Salpullido en las cejas, dolor muscular, fatiga (poco común).
Ácido fólico	Tetrahidrofolato	Transferencia de compuestos de un carbón; síntesis de timina	Anemia, defectos en el tubo neural (en el desarrollo)
B12	5´-Desoxiadenosil-cobalamida.	Transferencia de grupos metilo; reestructuraciones intermoleculares	Anemia perniciosa, anemia, acidosis metilmalónica.
C (Ácido ascórbico)		Antioxidantes	Escorbuto (encías inflamadas y sangrantes, hemorragias subdérmicas).

Introducción: Enzimas y cofactores.

Según (Voet, 2006) las enzimas catalizan una amplia variedad de reacciones químicas. Sus grupos funcionales participan con facilidad de reacciones ácido-base, forman deteminados tipos de enlaces covalentes transitorios e intervienen en interacciones entre cargas. No obstante, también sostiene que son menos adecuados como catalizadores de las reacciones de oxidorreducción y muchos tipo de procesos de transferencia de grupos. Aunque las enzimas catalizan estas reacciones, por lo general lo hacen asociadas con cofactores moleculares pequeños, que en esencia actúan como "dientes químicos" de las enzimas. Dichos cofactores pueden ser iones metálicos o moléculas orgánicas, denominadas coenzimas.

Las coenzimas presentan una trasformación química debida a las reacciones químicas en las que participan. En consecuencia, para completar el ciclo catalítico la coenzima debe volver a su estado original.

En el siguiente cuadro, extraído del libro de Bioquímica de Voet se enumeran las coenzimas más comunes, junto con los tipos de reacciones en las que participan.