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C A P I T U L O vII
Química bioinorganica del
cobALTO

INTRODUCCIÓN.
El cobalto realiza funciones biológicas muy especificas ya que
solo posee una única e importante función biológica, conocida del
cobalto es su participación en la coenzima B12 y sus derivados
(vitamina B12), un cofactor enzimático que participa en una gran
cantidad de reacciones enzimáticas en las cuales se generan
radicales orgánicos utilizando reacciones de transferencia de
grupos.
Esta coenzima es uno de los complejos de coordinación naturales
más complicados que existen y la razón que lo hace tan especial
es la presencia de la unión metal-carbono, esto lo convierte en uno
de los pocos sino el único complejo organometálico natural.
BIOINORGANICA DEL COBALTO

Concentración de Co en agua de mar 0,7 x 10-8M
Concentración de Co en plasma humano 0,0025 x 10-8M
Cantidad en el organismo humano 2-5mg de
vitamina B12 y sus
derivados (Localizada
fundamentalmente en el
hígado)
DISPONIBILIDAD DEL COBALTO

ASPECTOS GENERALES
La coenzima B12 es una molécula de tamaño mediano (peso
molecular ≈1350). La presencia del cobalto en ella, y
además en esta estructura aparece la presencia de un
ligando único, solamente utilizado por esta coenzima. Este
ligando se llama corrina.

ASPECTOS GENERALES
El ligando corrina tiene varias propiedades fundamentales :
Genera una química de bajo espin sobre el centro metálico
Produce un campo de fuerza suficiente como para que los
potenciales redox del par Co(II)/Co(III) y Co(I)/Co(II) estén
cerca de la del par H2/2H-, esta situación permite asegurar
que el Co(III) será estable en condiciones débilmente
oxidantes, lo que permite su transporte.
Su geometría prácticamente genera un campo muy fuerte en
ese plano, haciendo muy reactivas a la quinta y sexta
posiciones de coordinación.

ASPECTOS GENERALES
Por su parte, la presencia de Co(II) de bajo espin genera una
configuración electrónica muy particular, la d7, con el orbital
dz
2 localizada perpendicularmente al plano de la corrina y
ocupada por un electrón. Esto favorece el siguiente equilibrio:
Co(II) + R. ↔ C(III). R-
En la reacción directa se captan radicales, pero en la inversa
se genera radicales libres R. y de esta manera la coenzima
B12 se transforma en la principal fuente de radicales libres de
carbono, necesarios como intermediarios para muchas
reacciones biológicamente relevantes.

Vitamina B12: cianocobalamina
La vitamina B12 es una vitamina hidrosoluble, es esencial
en el crecimiento y la división celular, metabolismo de los
ácidos nucleicos, algunos ácidos grasos y algunos
aminoácidos.
Su importancia es fundamental en los tejidos que se
regeneran rápidamente, como las células de la sangre o del
tubo digestivo, y también para el metabolismo de las
neuronas.
Propiedades

Es un complejo hexacoordinado de cobalto. Cuatro posiciones de
coordinación están ocupadas por un macrociclo de corrina.
Una de las posiciones axiales se completa con un grupo cianuro
1. El grupo R se puede sustituir por otros
grupos orgánicos, p.e. Me, o molécuar
inorgánicas, p.e. H2O (acuocobalamina).
2. Acuocobalamina ayuda en el caso de
intoxicaciones con CN-.
3. El grupo R orgánicos cobalaminas se
pueden reducir: CoIII → CoII → CoI
(agente reductor fuerte)
4. Catálisis de arreglos, p.e. Isomerización del
ácido glutámico.
Vitamina B12
Estructura

La unidad de 5´-desoxy- adenosilo que esta coordinando al Co
para el caso del coenzima B12 (pueden ser también grupos CN-
(cianocobalamina) o -CH3 (metilcobalamina)
CIANOCOBALAMINA METILCOBALAMINA
5’DESOXIADENOSILCOBALAMINA
Vitamina B12
Estructura

Vitamina B12
Estructura

 Los enzimas de cobalamina, que se
encuentran presentes en la mayoría de los
organismos, catalizan tres tipos de
reacciones:
 Reordenamientos intramoleculares
 Metilaciones
 Reducción de ribonucleótidos a
desoxirribonucleótidos
Vitamina B12
Funciones

Vitamina B12
Funciones
 En los mamíferos, las únicas reacciones que se conocen que
requieren coenzima B12 son:
 La conversión de L-
metilmalonil-CoA en succinil-
CoA a través de la acción de
la metilmalonil-CoA mutasa
con adenosilcobalamina
(vitamina B12) como
coenzima, lo que le permite
entrar en el ciclo de Krebs

Vitamina B12
Funciones
 En los mamíferos, las únicas reacciones que se conocen que
requieren coenzima B12 son:
 Formación
de
metionina
por
metilación
de la
homociste
ína

Las funciones de la vitamina B12 están relacionadas con síntesis
de metionina y timidina (necesarias en la síntesis de ácidos
nucleicos), en la duplicación del ADN y con síntesis de acetil-
CoA para la mielinización.
• Cobalaminas no se pueden sintetizar por el hombre →
parte de la alimentación (≈ 0.1 µg diarios, p.e. vitamina
B12).
• Problema para vegetarianos: no hay cobalaminas en
plantas
• Deficiencia de cobalaminas se expresa por nerviosismo,
disturbio de sentimientos y parálisis
Vitamina B12
Funciones

La vitamina B12 es
importante para el
metabolismo, la
formación de glóbulos
rojos y el
mantenimiento del
sistema nervioso
central que incluye el
cerebro y la medula
espinal.
Funciones

Participa en la formación
de los eritrocitos en la
médula.
Participa en la
conducción impulsos
nerviosos.
Influencia en el proceso
de crecimiento
Vitamina B12
Funciones

Derivados de la vitamina B12

Co-enzima B12
Vitamina B12

Existen dos tipos de reacciones enzimáticas que requieren el
coenzima B12 : El primer tipo cataliza un desplazamiento
1,2 de un átomo de hidrógeno desde un carbono del sustrato
al próximo con un desplamiento concomitante 2,1 de otro
grupo.
En el segundo tipo actúa
como portador de un grupo
metilo, obtenido del N5-
metiltetrahidrofolato a una
molécula aceptora adecuada.
Vitamina B12

Vitamina B12
Los mecanismos de reacción en los que la coenzima B12
participa, usualmente, se presume que en las mismas tiene
lugar una interacción inicial de tipo:
ENZIMA - Coenzima B12 - SUSTRATO

Vitamina B12
La glutamato-mutasa, que cataliza la transformación del
ácodo glutámico en ácido β-metil aspártico.
Numerosas deshidrataciones, desaminasas y liasas requieren
también la coparcición de la enzima: formación de
compuestos carbonilicos luego de la transposición de un 1,2
diol o un aminoalcohol
En este segundo grupo de reacciones en las que participan
diversos sistemas enzimáticos podemos mencionar las
siguientes:

Vitamina B12
 La ribonucleotido reductasa bacteriana, que produce la
reducción de ribonucleótidos a los correspondientes
desoxiribo-nucleótidos.
 La metionina sintetasa, que cataliza la metilación de
homocisteína para transformarla en metionina, uno de los
aminoácidos esenciales.
 La succinil coA-mutasa, que cataliza la transformación de
siccinil-coA en metilmalonil-coA y viceversa.

Glucosa - Isomerasa
Esta enzima cataliza la isomerización de D-glucosa a D-
fructosa, así como de D-xilosa a D-xilulosa, La estabilidad de la
estructura cuaternaria de la enzima esta relacionada con la
presencia de un átomo de cobalto central, constituyéndose el
primer caso de una metaloenzima dependiente de cobalto
(Co(II) de alto espín.

Mecanismo de metilmalonil-CoA mutasa
En una primera etapa: la ruptura
homolítica del enlace C-Co de la 5’-
desoxiadenosilcobalamina, dando lugar a
coenzima B12 con Co2+ y un radical 5’-
desoxiadenosilo (-CH2•).
Este radical CH2• es el encargado de
extraer un átomo de hidrógeno de la
molécula sustrato para formar 5’-
desoxiadenosina y un radical del sustrato,
que se reordena espontáneamente
migrando el grupo carbonil-CoA a la
posición que antes ocupaba el hidrógeno.
La función del coenzima B12 en estas
migraciones intramoleculares es servir de
fuente de radicales libres para la
extracción de átomos de hidrógeno. Esto
es debido a la facilidad de ruptura del
enlace cobalto-carbono, que es aumentada
en el interior del centro activo del enzima.

METABOLISMO DE LA CIANOCOBALAMINA
 La vitamina B12 se une a una proteína de la saliva y al jugo gástrico
denominada proteína R. Se genera un complejo R + B12 hasta llegar al
estómago. En el estomago el HCl y factor intrínseco (FI =
glicoproteína).
 En el duodeno hay enzimas que favorecen la ruptura del complejo R +
B12 y la unión de la vitamina B12 al FI. La vitamina B12, o
cianocobalamina, se absorbe por endocitosis en las células del íleon
terminal. La absorción de B12 puede ser activa, mediada por el FI, o
pasiva.
 Una vez absorbida y dentro de los vasos sanguíneos, viaja unida a
proteínas plasmáticas transcobalamina II, llegan a las células de la
medula ósea y a las hepáticas, donde se almacena. Para entrar en las
células se introduce todo el complejo transcobalamina II-B12. Esta unión
se rompe después por lisozimas. Para la célula estas vitaminas son ya
totalmente utilizables. Las reservas en el hígado son de aproximadamente
2-3 mg.

Vías metabólicas en las que participan el ácido fólico y
la cobalamina

Fuentes alimentarias de vitamina
B12: Se encuentra solamente en
alimentos de origen animal: Hígado;
Carne; Pescado; Huevos; Ostras.
Algunas bacteria del intestino pueden
sintetizar vitamina B12, pero no en la
cantidad necesaria para cubrir las
necesidades de una persona.
Necesidades diarias de vitamina
B12: se cubren en una alimentación
normal, siempre que incluya alimentos
animales.
En adultos y adolescentes: 3
microgramos
En niños: 1 a 2 microgramos
En la mujer embarazada o lactante: 4
microgramos
En el lactante: 0,5 a 1 microgramo.

DÉFICIT
Si hay déficit de B12 o de
factor intrínseco se afecta
la síntesis de ADN, por
defecto en la producción de
purinas y de pirimidinas, y
por lo tanto la duplicación
celular, lo cual puede
causar alguna clase de
anemia megaloblástica. Si
hay algún déficit de FI, la
anemia se denomina
perniciosa.
Se manifiesta clínicamente
en los sistemas
ematopoyéticos y
nerviosos.

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