Coenzima

Los coenzimas son cofactores orgánicos no proteicos, termoestables, que unidos a una apoenzima constituyen la holoenzima o forma catalíticamente activa de la enzima. Tienen en general baja masa molecular (al menos comparada con la apoenzima) y son claves en el mecanismo de catálisis, por ejemplo, aceptando o donando electrones o grupos funcionales, que transportan de un enzima a otro.

A diferencia de las enzimas, los coenzimas se modifican y consumen 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.

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Mecanismo de acción de las coenzimas

El mecanismo de acción básico de las coenzimas es el siguiente:

1. La coenzima se une a un enzima,
2. La enzima capta su substrato específico,
3. La enzima ataca a dicho substrato, arrancándole algunos de sus átomos,
4. La enzima cede a la coenzima dichos átomos provenientes del substrato,
5. La coenzima acepta dichos átomos y se desprende de la enzima.
6. La coenzima no es el aceptor final de esos átomos, sino que debe liberarlos tarde o temprano,
7. La coenzima transporta dichos átomos y acaba cediéndolos, recuperando así su capacidad para aceptar nuevos átomos.

Este último paso es esencial para no agotar la dotación de coenzimas de una célula ya que las enzimas junto con las que actúa no pueden realizar la reacción química sin el concurso de su coenzima.

Algunas coenzimas están fuerte y permanentemente unidas a su enzima, constituyendo en la práctica un grupo prostético; tal es el caso del FMN a la enzima NADH deshidrogenasa o el FAD a la succinato deshidrogenasa.

Cada coenzima está especializada en aceptar y transportar un tipo de átomos determinado; unos aceptan hidrógenos, otros grupos acetilo, amino, etc. No obstante, las coenzimas no son nada específicas respecto a las enzimas a las 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.

Principales coenzimas

• FAD (flavín-adenín dinucleótido): transferencia de electrones y protones.
• FMN (Flavín mononucleótido): transferencia de electrones y protones.
• NAD⁺(nicotín-adenín dinucleótido): transferencia de electrones y protones.
• NADP⁺ (nicotín-adenín dinucleótido fosfato): transferencia de electrones y protones.
• Coenzima A: transferencia de grupos acetilo (por ejemplo, en la descarboxilación del ácido pirúvico).
• Coenzima Q: transferencia de electrones en la cadena respiratoria.
• Coenzima B₁₂: transferencia de grupos metilo o hidrógenos entre moléculas.
• TPP (Pirofosfato de tiamina): transferencia de grupos aldehido; forma parte, entre otros, del complejo piruvato deshidrogenasa.
• Vitamina C
• 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.

Coenzimas y vitaminas

Muchas vitaminas, o sus derivados, actúan como coenzimas:

• 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.
• Vitamina E y Vitamina K: químicamente similares al coenzima Q.

Véase también

• Cofactor
• Grupo prostético