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Cofactores, vitaminas y

antioxidantes

Definiciones

• La actividad de algunas enzimas depende solamente de su estructura

peptídica, mientras que otras necesitan, además, uno o más componentes

no proteicos, llamados cofactores.

• El cofactor puede ser un ion metálico o bien una molécula orgánica,

llamada coenzima, aunque algunas enzimas requieren de ambos.

• El cofactor puede estar fuertemente unido a la proteína y recibe entonces

el nombre de grupo prostético, o débilmente unido, por lo que en realidad

actúa como un sustrato específico de la enzima (co-sustrato; suele ser

una molécula orgánica o coenzima).

• El complejo enzima-cofactor catalíticamente activo recibe el nombre de

holoenzima.

• Cuando se separa el cofactor, la proteína restante, que por sí misma es

inactiva, se designa con el nombre de apoenzima.

HOLOENZIMA = APOENZIMA + COFACTOR

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Mecanismo de acción de los coenzimas • La coenzima se une a una enzima

• La enzima capta su substrato específico

• La enzima ataca a dicho substrato, tomando algunos de sus átomos/electrones

• La enzima cede a la coenzima dichos átomos/electrones provenientes del substrato

• La coenzima acepta dichos átomos/electrones y se desprende de la enzima

• La coenzima no es el aceptor final de esos átomos/electrones, sino que debe liberarlos

• La coenzima transporta dichos átomos/electrones y acaba cediéndolos, recuperando así su capacidad para aceptar nuevos átomos.

Las coenzimas participan a menudo en la transferencia de

electrones o de grupos funcionales. Generalmente son derivados de

vitaminas, las cuales no pueden ser sintetizadas en las células de los

organismos superiores, por lo que deben ser adquiridas en la dieta.

+

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Cada coenzima está especializado en aceptar y transportar un tipo de átomos o grupo determinado; no obstante, las coenzimas no son específicos respecto a las enzimas a los 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.

A diferencia de los enzimas, las coenzimas se modifican 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.

Coenzima A y -oxidación

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Principales coenzimas Transferencia de electrones y protones

• FAD (flavín-adenín dinucleótido)

• FMN (flavín mononucleótido)

• NAD+(nicotín-adenín dinucleótido)

• NADP+ (nicotín-adenín dinucleótido fosfato)

Transferencia de grupos

• acetil Coenzima A (ej.: en la descarboxilación del ácido pirúvico)

Transferencia de electrones

• Coenzima Q

Transferencia de grupos metilo o hidrógenos entre moléculas

• Coenzima B12

Transferencia de grupos aldehído

• TPP pirofosfato de tiamina (ej.: complejo piruvato deshidrogenasa)

Otros

• 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.

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TRANSPORTADORES DE ELECTRONES DE

INTERÉS BIOLÓGICO: CENTROS REDOX

• Piridín nucleótidos: NAD+ y NADP+

• Flavín nucleótidos: FMN y FAD

• Quinonas

• Metales y Centros metálicos

Adenosina

• Coenzima A

• NAD+ y NADP+

• FAD

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Coenzima A

(vitamina B5)

Nicotinamida adenina dinucleótido

NADP+ NAD+

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NAD+

NAD+ + 2e- + 2H+ NADH + H+

NADP+ + 2e- + 2H+ NADPH + H+

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Flavin Adenine Dinucleótido

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Quinona ciclohexanodionas

dicetonas cíclicas dietilénicas

derivadas de los hidrocarburos aromáticos

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http://www.ebi.ac.uk/msd/

Flavín mononucleótido

El enzima peptidil-cisteína

descarboxilasa, que posee una

molécula de FMN en el centro de

su estructura

Centro de estructura Rossman fold

interconversión reversible entre la

forma oxidada (FMN),

semireducida (FMNH•) y

reducida (FMNH2)

El FAD está unido covalentemente a la enzima

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Coenzima Q

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Coenzimas y vitaminas • 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.

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

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Vitamina B2

Riboflavina

Los tres anillos forman la isoaloxacina y el ribitol es

la cadena de 5 carbonos en la parte superior

Vitamina B3

niacina

Estructura química del ácido nicotínico y a nicotinamida

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Antioxidante

Cualquier molécula que cuando está

presente en bajas concentraciones

comparada con un sustrato oxidable

(lípidos, proteínas, hidratos de carbono y

ADN), retrasa o previene la oxidación del

mismo.

Scavengers

• El término scavenger se usa en inglés

para designar a una persona que

recolecta chatarra o desperdicios de

cualquier tipo, y en el Reino unido para

designar a los barrenderos.

• Significa carroñero o animal que consume

formas de vida orgánicas ya muertas.

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Antioxidantes

• Los antioxidantes son un conjunto heterogéneo de sustancias formado por vitaminas, minerales, pigmentos naturales y otros compuestos vegetales y enzimas, que bloquean el efecto nocivo de los radicales libres y especies reactivas.

• El término antioxidante significa que impide la oxidación perjudicial de otras sustancias químicas, ocasionada por desbalances metabólicos o factores exógenos como las radiaciones ionizantes.

• Determinados alimentos son ricos en antioxidantes.

Fuente de antioxidantes

• Endógenos: las células producen naturalmente antioxidantes que favorecen al

organismo en la defensa ante agresiones externas y el envejecimiento. El ejercicio

moderado induce la formación de antioxidantes.

• De la dieta, sobre todo en los alimentos vegetales: frutas, legumbres, hortalizas y

cereales integrales.

• Suplementos dietarios.

Suplementación diaria vs. Alimentación variada y equilibrada

Principales tipos de antioxidantes

Vitamina C Vitamina E β-caroteno Flavonoides

Selenio Zinc Licopeno Cobre Coenzima Q10

Enzimas (glutation peroxidasa, superóxido dismutasa y catalasas)

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Algunos antioxidantes son utilizados como aditivos

conservantes en los alimentos

Catálogo de Antioxidantes

E 300 Ácido ascórbico.

E 301 Ascorbato sódico

E 302 Ascorbato cálcico

E 304 i Palmitato de ascorbilo

E 304 ii Estearato de ascorbilo

E 306 Extractos ricos en tocoferoles

E 307 Alfa tocoferol

E 308 Gamma tocoferol

E 309 Delta tocoferol

E 310 Galato de propilo

E 311 Galato de octilo

E 312 Galato de dodecilo

E 315 Ácido eritorbico

E 316 Eritorbato sódico

E 320 Butilhidroxianisol, BHA

E 321 Butilhidroxitolueno, BHT

E 322 Lecitinas

E 325 Lactato sódico

E 326 Lactato potásico

E 327 Lactato cálcico

E 330 Ácido cítrico

E 331 Citratos de sodio

E 332 Citratos de potasio

E 333 Citratos de calcio

E 334 Ácido tartárico

E 335 Tartratos de sodio

E 336 Tartratos de potasio

E 337 Tartrato de sodio y potasio

E 338 Ácido ortofosfórico

E 339 Ortofosfatos de sodio

E 340 Ortofosfatos de potasio

E 341 Ortofosfatos de calcio

E 350 i Malato sódico

E 350 ii Malato ácido de sodio

E 351 Malatos de potasio

E 352 Malatos de calcio

E 352 i Malato cálcico

E 352 ii Malato ácido de calcio

E 353 Ácido metatartárico

E 354 Tartrato cálcico

E 355 Ácido adípico

E 356 Adipato sódico

E 357 Adipato potásico

E 363 Ácido succínico

E-372 c Éster cítrico de los mono y diglicéridos de los

ácidos grasos alimentarios

E 375 Ácido nicotínico

E 380 Citrato triamónico

E 385 EDTA CaNa2

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Tipos de antioxidantes

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21

Ácido ascórbico Ácido dehidroascórbico

Humanos

carecen de la

enzima L-

gulonolactona

oxidasa que

participa en la

Vía del Acido

Urónico

1937

Nobel de química a W.

Haworth (estructura)

Nobel de medicina a A.von

Szent-Gyorgyi Nagyrapolt

(funciones )

Ácido úrico

Metabolito derivado de las purinas que

contribuye en aproximadamente el 60% de

la capacidad antioxidante total del suero

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Glutatión (GSH)

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Vitamina B1

Tiamina Es una molécula formada por un

anillo de pirimidina y otro de tiazol.

Su forma activa, el pirofosfato de

tiamina (TPP) o difosfato de

tiamina.

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Tiamina pirofosfato

El TPP actúa como transportador transitorio de dichos grupos aldehido,

que se unen al anillo de tiazol.

El TPP es coenzima de muchas enzimas: complejo piruvato

deshidrogenasa; complejo alfa-cetoglutarato deshidrogenasa.

La tiamina pirofosfato (TPP) o difosfato de tiamina, actúa como

coenzima en el metabolismo de los hidratos de carbono, permitiendo

metabolizar el ácido pirúvico o el ácido alfa-cetoglutárico. Además

participa en la síntesis de sustancias que regulan el sistema nervioso.