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Tema 11. Cofactores enzimáticos.
Introducción.
Cofactores orgánicos: relación con las vitaminas.
Cofactores inorgánicos.
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COFACTORES ENZIMATICOS
Proteína simple
Proteína conjugada
(Holoenzima)
Apoenzima (proteína)
COFACTOR
Orgánico:
Ion metálico:
Zn2+,Mg2+,Mn2+
Coenzimasvitaminas
Grupo prostético
ENZIMAS
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VITAMINAS Y COENZIMAS
Hay coenzimas que no pueden ser sintetizados integramente en elorganismo, sino que alguno de sus componentes o precursores debeser incorporado a partir de la dieta.
Las vitaminas son compuestos orgánicos esenciales en los procesosbiológicos de organismos superiores y que debemos tomar en laalimentación.
La importancia que tienen en la dieta las vitaminas es la departicipar en las catálisis. Se requieren en tan pequeña cantidad,
porque no se consumen en las reacciones
Todas las vitaminas hidrosolubles (B y C) y algunas liposoluble, sonprecursores o coenzimas.
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Características
No se modifican irreversiblementeNo son específicos
Son termoestablesMuchos tienen estructura de nucleótidos
En general la unión E-Co es temporal y débil, salvo en los gruposprostéticos donde la unión es permante
En general los coenzimas actúan como portadores transitorios degrupos químicos, actuando alternativamente como aceptores ydonadores.
Las enzimas pueden tener varios cofactores
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COFACTORES DE LAS REACCIONES ENZIMÁTICAS
Á
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FUNCION MIXTA
CLASIFICACION DE COFACTORES ORGÁNICOS
PROCESOS REDOX•PIRIDIN NUCLEOTIDOS (NAD+ Y NADP+)•FLAVIN NUCLEOTIDOS (FMN Y FAD)
•VITAMINA C
• BIOTINA (grupo carboxilo)
•DERIVADOS DEL Ac. FOLICO (grupo formilo y metilo•DERIVADOS DE LA VITAMINA B12 (grupo metilo)•S-ADENOSIL METIONINA (grupo metilo)•PIRIDOXAL FOSFATO (grupo amino)
•PIROFOSFATO DE TIAMINA (grupo aldehido)•COENZIMA A (grupo acilo)
TRANSFERENCIA DE GRUPOS
•ACIDO LIPOICO
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TIAMINA (B1)
N
N
H3C
CH2 N+S
H3C
CH2 CH2OH
pirimidina
tiazol
metileno
N
N
H3C
CH2 N+
S
H3C
CH2 CH2 O P O P O-
O-O-
O O
Tiamina pirofosfato, TPPN
N
H3C
CH2 N+
S
H3C
CH2 CH2 O P O P O-
O-O-
O O
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TIAMINA PIROFOSFATO
DESCARBOXILACIONES: Piruvato Acetil-CoA (PDH)
α-cetoglutarato Succinil-CoA (α−CGDH)
TRANSCETOLACIONES:
Síntesis de nucleótidos y ácidos nucleicos
Formación de NADPH2 para biosíntesis de lípidos Transformación de hexosas en pentosas
Cereales enteros, legumbres, nueces, cerdo, leche y huevos, pan
1.0- 1.5 mg
DEFICIENCIA: reducción de producción de energía con alteraciones neurológicas(Beri-beri). Necesario su administración en pacientes alcohólicos
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RIBOFLAVINA (B2)
Flavina (Isoaloxazina)
Ribitol
Riboflavina
(vit. B2)
O-P
O
O-
OCH2
CC
C
CH2
OHH
OHHOHH
N
NNH
N
H3C
H3C
O
O
Se destruye fácilmente por la luz
Hígado, vegetales verdes,
legumbres, leche, queso, huevo1.2-1.8 mg
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FMNFlavin mononucleótido
O
-
P
O
O-OCH2
C
C
C
CH2
OHH
OHH
OHH
N
NNH
N
H3C
H3C
O
O
Flavina (Isoaloxazina)
Ribitol
Riboflavina(vit. B2)
Fosfato
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FADFlavin Adenin Dinucleótido
O
H
H
OH
H
OH
CH2
H
OP
O
O-OP
O
O-O N
N
N
N
NH2
CH2
C
CC
CH2
OHHOHH
OHH
N
NNH
N
H3C
H3C
O
O
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N
N
NH
N
H3C
H3C
O
O
N
NNH
NH
H3C
H3C
O
O
N
NH NH
NH
H3C
H3C
O
O
Forma oxidada
Semiquinona(Radical libre)
Forma reducida
Transfieren 2 protones y 2 electrones
2 H+
+
2 e-
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FLAVIN NUCLEOTIDOS (FMN Y FAD)
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FLAVOPROTEINAS IMPORTANTES
NADH-citocromo c reductasa (FMN) DestoxificaciónL-amino-oxidasa (FMN) Oxidación de aminoácidos
Succinato Deshidrogenasa (FAD) TCA, cadena respiratoria
Acil-CoA deshidrogenasas (FAD) Oxidación de lípidos
Xantina oxidasa (FAD) Formación de ácido úrico
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NO
HO
NO
H 2 N
NICOTINAMIDA
A C ID O N IC O T I N IC O
NICOTINAMIDA(vit. B3 o vit. PP)
Carne, pescado, levadura de cerveza,albaricoques,verduras, queso, leche,
huevos10-20 mg
Es la más resistente de todas las vitaminas hidrosolubles
FUNCION: Cofactor de óxidoreducción (deshidrogenasas) , NAD+,NADP+
DEFICIENCIA: pelagra (dermatitis, diarreas y demencia)USO TERAPEUTICO: Hipolipemiante (reduce un 40%los triglicéridos y el colesterol
de las VLDL, disminuye un 20% el colesterol de las LDL y eleva un 20% elcolesterol de las HDL)
CO
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O
O
H
H
OH
H
OH
CH2
H
OP
O
O-
OP
O
O-
OCH2 N
N
N
N
NH2
OH OH
N
CONH2
+
NAD+
Nicotinamida - Ribosa - P - P - Ribosa - Adenina
O
O
H
H
O
H
OH
CH2
H
OP
O
O-
OP
O
O-
OCH2 N
N
N
N
NH2
OH OH
N
CONH2
P O-O
O-
+
NADP+
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El anillo de nicotinamida es la parte activo de la moléculade NAD y NADP, e interviene como transportador de
dos electrones y un H+.
N
CONH2
N
H HCONH2
AH2 A + H+
NAD+, NADP+
(Formas oxidadas)NADH, NADPH
(Formas reducidas)
AH2 + NAD(P)+ A + NAD(P)H + H+
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ACIDO PANTOTENICO (B5)
Precursor del CoA
La parte activa de la molécula es el grupo tiol.
Participa en la trasferencia de grupos acilos.
Importante en la biosíntesis y degradación de ácidosgrasos.
Deficiencia: poco frecuente, está ampliamentedistribuida en los alimentos (2-10 mg diarios). Puede
haber hipovitaminosis debido a altas cantidades de fibraen la dieta que reducen su absorción digestiva
P E (B )
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ACIDO PANTOTENICO (B5)
CH2OH C
CH3
CH3
CHOH CO NH CH2 CH2 COOH
Ác. Pantoico β-Alanina
Ác. Pantoténico
CH2OH C
CH3
CH3
CHOH CO NH CH2 CH2 CO NH CH2 CH2 SH
Ác. Pantoténico Cisteamina
Pantoteína
C i
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Coenzima A
O
H
H
OH
H
OH
CH2
H
N
N
N
N
NH2
OPO
O-
OPO
O-
O
H3C CH3
HO H
CN
CN
HS
O
H
O
H
ADPPantoteína
H: CoA: CoA-SH
CH3CO: AcetilCoA: CoA-SAc
PIRIDOXAL (B6)
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PIRIDOXAL (B6)
FUNCION: metabolismo de aminoácidos.
DEFICIENCIA: convulsiones, anemia, neuropatía,lesión mucosas
Otros usos: tratamiento de intoxicación etílica,
antioxidante (para síntesis de homicisteína ycisteína, aumenta los grupos -SH)
Hígado, pollo, bacalao, cerdo, queso, huevo, cereales, frutas1.4 - 2.0 mg
Resistente al calor, sensible a la luz y cambios de pH
PIRIDOXAL (B6)
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N
OH
CH3
HOH2C
CHO
Piridoxal
N CH3
HOH2C
CHO
O P
O
O-
O-
Piridoxal fosfato
PIRIDOXAL (B6)
N CH3
HOH2C
CHO
O P
O
O-
O-
N CH3
HOH2C
CH2NH2
O P
O
O
-
O-
Piridoxal fosfato Piridoxamina fosfato
MECANISMO DE ACCION DE LA VITAMINA B6
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MECANISMO DE ACCION DE LA VITAMINA B6
TRANSAMINACIONES:
Aminoácido 1 + Cetoácido 2 Cetoácido 1 + Aminoácido 2
DESCARBOXILACIONES DE AMINOACIDOS.
Glutámico Acido γ-aminobutirato (GABA)
FORMACION DE NICOTINAMIDA A PARTIR DE TRIPTÓFANO
Otras: síntesis del grupo hemo, transporte de aas a la célula, etc
BIOTINA (H ó B8)
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BIOTINA (H ó B8)
FUNCION: Cofactor de carboxilacionesHIPOVITAMINOSIS: tras largos tratamientos
con antibióticos o por consumo excesivo de huevoscrudos (avidina).
Hígado, nueces, judias verdes, huevo, síntesis intestinal100 - 200 mg
Vitamina H: grupo prostético
Vitamina H “Haut” piel”
Estabilidad similar a la B6
BIOTINA (H ó B8)
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BIOTINA (H ó B8)
CO2
NHHN
S COOH
Biotina
NHN
S COOH
C
O
HO Carboxibiotina
R i t bóli l ti i l bi ti
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Reacciones metabólicas en las que participa la biotina
ACIDO FOLICO (B9)
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ACIDO FOLICO (B9)
Brócoli, espinaca, hígado, naranjas100-200 µg
Sensible a la luz, oxidantes, pH extremos
-El ácido fólico se produce en bacterias y plantas y esesencial en la dieta.
- La deficiencia de ácido fólico es muy grave para nuestroorganismo, causando una reducción de la síntesis de ADN. Sufalta origina anemia megaloblástica.
ACIDO FOLICO (B9)
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ACIDO FOLICO (B9)
N
N
N
N
OH
H2N
N
C NH
O
C H
COO-
CH2
CH2
CO OH
H
n
4-amino benzoico
Pteridina
Poliglutamato
N NH2N
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NN
OH
2
N
C NH
O
C H
COO-
CH2
CH2
CO OH
H
n
Ác. Fólico
Folato reductasa
Ác.Tetrahidrofólico, THF
N
N
NH
NH
OH
H2N
N
C NH
O
C H
COO-
CH2
CH2
CO OH
H
n
N
N
N
NH
OH
H2N
N
C NH
O
C H
COO-
CH2
CH2
CO OH
H
n
DHF Reductasa
Ác.Dihidrofólico, DHF
- El tetrahidrofolato transfiere grupos metilo y formilo a
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E f f g p m y f mnivel del anillo pteridina.
- la síntesis de metionina.- la síntesis de ácidos desoxirribonucleicos.- la síntesis de proteínas (formilación de tRNA).
Síntesis de Metionina
COBALAMINAS (B12)
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COBALAMINAS (B12)
Alimentos de origen animal:carne, pescado, productoslácteos
2 µg
Participa en la transferencia de grupos alquilos.
Su falta produce anemia perniciosa.
NH2COCH2CH2
HH
H CH2OH
OH
H
CH3
CH3
H3C CH
CH2
NH
CO
CH2
CH2
NC
H3C
H
HCH3
NH2COCH2
H
H3C
NH2COCH2
H3C
CH3
CH2CONH2
CH3
H
H
CH2CH2CONH2
CH3
CH3
CH2CH2CONH2
NN
N
N
N
O
O
OP
O
O
N
Co+
VITAMINA C
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ó
ACIDO ASCORBICO
Cofactor hidroxilaciones•síntesis de colágeno (escorbuto)
•de catecolaminas,•metabolismo de hormonas esteroideas y drogas,
•síntesis de ácidos biliares,•síntesis de carnitina
VITAMINA C
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VITAMINA C
OO
OO
CH2C
HO
HOH
O
O
OHHO
C
H2C
HO
HOH
A AH2
VITAMINA K ó MENADIONAS
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Liposoluble
Cofactor de CarboxilasasCarboxila ácidos glutámicos de
ciertas proteínas, aumentando laposibilidad de las mismas deunirse a CALCIO.
Coagulación sanguíneaProtrombina (Factor II), VII, IXy X
Hortalizas: coles, brócoli, coliflor, espinaca, lechuga.Bacterias intestinales
Acido lipóicoCofactor mixto
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Forma oxidada Forma reducidaFormaacetilada
Acido lipóico
Participa en transferencia degrupos acilo y en procesosredox
El organismo sintetiza muy pocas cantidades de ácido lipoico.
Alimentos: espinacas, brócoli, carne y levadura y ciertos órganos(como riñón y corazón).
Antioxidante, hipoglucemiante y energizante.
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Carboxipeptidasa
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Anexos
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AnexosCofactores de naturaleza vitamínica. Ejemplos1. Hidrosolubles
Tiamina Tiamina pirofosfato B1Riboflavina Flavinas: FAD, FMN B2Piridoxal Piridoxal fosfato B6Cobalamina Coenzimas cobamídicos B12
Ác.Ascórbico Ac. Ascórbico CNicotinamida NAD+, NADP+ PPÁc.Lipoico LipoamidaÁc.Fólico Coenzimas folínicos
Ác.Pantoténico Panteteínas (CoA, p.e.)
2. Liposolubles
Naftoquinonas γ-Carboxilación K
C f t d t l it í i Ej l
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Cofactores de naturaleza no vitamínica. Ejemplos
Ácido lipoicoHemo Hemoenzimas, citocromosComplejos Fe-S FerredoxinasQuinonas Tr.electrónico mitocondrial y fotosintéticoGlutatión Redox; transporte de aminoácidosATP Transf.de fosfato y/o de energíaUTP Transf.de grupos glicosídicosPAPS Transf.de grupos sulfatoS-AM Transf.de grupos metiloCarnitina Transportador de grupos acil-
Vitaminas que no forman parte de cofactores enzimáticos
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V tam nas que no forman parte de cofactores enz mát cos
LiposolublesRetinoides Vitamina ACalciferoles Vitamina D
Tocoferoles Vitamina E
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Cofactores redox
Operan en procesos de transferencia electrónica, a vecescomo aceptores, a veces como donadores.
- Cofactores piridínicos (NAD+, NADP+)- Cofactores flavínicos
- Cofactores hemínicos- Ferredoxinas- Quinonas
- Ác. Ascórbico- Ác. Lipoico- Glutatión