1) Los cofactores enzimáticos son moléculas necesarias para que las enzimas catalicen reacciones metabólicas. 2) Existen dos tipos de cofactores: iones inorgánicos y compuestos orgánicos llamados coenzimas. 3) Las coenzimas transportan grupos funcionales entre enzimas o sitios dentro de una misma enzima, catalizando reacciones de oxidación-reducción.

1. Ennumerosasocasionespara podercatalizaruna reacción,ademásdelaenzima,
se requiere de otra molécula de bajo peso molecular -en relación con el peso de la
enzima. Estasmoléculasrealizan diversasfuncionesquecontribuyendemaneradeci-
sivaaldesarroiiodelareacción,sonlosLlamadoscofactoresenzimáticos.Loscofactores
enzimáticosson necesarios en muchas reacciones,ya que las enzimasposeen en la
cadena R desusaminoácidosun númerolimitadodegmposfuncionalesquenoinclu-
yen todos los necesarios para intervenir en los mecanismos de las reacciones
metabólicas;aunqueen algunoscasosloscofactoresno presentan gruposdiferentesa
los presentes en la enzima, como el -SH o el -S-S-,que no son diferentesa los de la
cisteha yla cistina.Lascaracterísticasestmcturales deestoscofactoresleconfieren
ca~acidaddetranslocación moversusgmoosreactivosdeun sitioa otrodentrodela- .
molécula-que no pueden realizar ningunodelosaminoácidosproteínicos;estosmo-
vimientos pueden ser esencialesen algunasreaccionesmetabólicascatalizadaspor
complejosmnltienzimáticos.
Aun cuandolafuncióndeterminante ladesempeñalaenzima,y de ella depende
tantola especificidaddeacción comola delsustrato,la participacióndeloscofactores
es imprescindible, pues se ha comprobado que sin ellos hay reacciones que no son
posibles.
En estecapítulose estudiará cada uno de los cofactoresenzimáticosconocidos
tantodeforma eshuciural comofuncional.Esteconocimientoesnecesariopara mejor
comprensión delasmiasmetabólicasenparticulary delaactividadcelularengeneral.
Tiposde cofaetores
Desdeel punto devista desu estmctura químicapodemosdistinguir2 tipos de
cofactores: los iones inorgánicos y los compuestosorgánicos, a estos últimos se les
denominacoenzimas.
No seha podido elaborar una clasificaciónfuncionaldelos cofactores,aunque
algunosparticipan enun tipodereacción,otrosintervienenen un númerotan variado
qnenoesposible atribuirlosa ningún grupo.
Otrocriterioutilizadoanteriormentefueelgradodefortalezadela unión entreel
cofactor(especialmentelas coenzimas)y la proteína enzimática,designando como
coenzimasaquéllasqueseunían débilmenteypodíansepararsepor diálisis,ygmpos
prostéticosa losqueseunían demanera fuerte,en ocasionesdeformacovalente,que

2. noeranseparablespor eseprocedimiento.En estecasocabelamisma observación que
en el anterior,ya que hay algunostiposdecofactoresquesiempreseunen demanera
fuerte a la enzima,en tanto otrosunas vecesse ligan con fuerzay otras no. Losejem-
plos decada casose verán en todo el capítulo.
Formas de actuarlos cofactoresinorgánicos
Los ionesinorgánicosparticipan en un amplioyvariado número de reacciones
bioquímicas;seestimaqueunatercerapartedelasenzhasrequierendeun ioninorgá-
nicoen algún momentodela catálisis.
Los cofactores inorgánicos son casi siempre cationes divalentes como el Mg"',
Cah, Mn2+,Znh, Fe2+,etcétera,aunquetambiénpueden sermonovalentescomoelKt
einclusoanionescomoel CI-;algunosdeestosionesseencuentran unidostan fuerte
a laenzimaquesepueden obtenerjuntocon ellaenelprocesodesu purificación,otros
lohacen tan débilqueuna vez purificadalaenzima deben serañadidospara queésta
recobresuactividad.
Aunqueintervienenenmúltiplesreaccionespodemosdistinguir3formasfunda-
mentalesdeactnar:
1.Contribuyena la unión entrelaenzimay elsustrato,comosifueranuna especiede
"puente iónico" entre estos 2 componentesde la reaccián,comoel casodelMg2+
en lasquinasas.
2. Estabilizanla proteína enzimáticaen suconformaciónmásactivaydeestaforma
contribuyena la catálisis,ésteesel casodel Cahen algunaslipasas.
3; Constituyen de por síel centro catalíticoprincipal, pero al unirse a la proteína
enzimática aumentansueficienciayadquierenespecificidad,eselcasodelFe2' en
numerosasoxidorreductasas.
En ocasionesresulta difícildistinguircuándounodeestoselementosactúa como
cofactory cuándocomoactivador.
Formasde actuar las coenzimas
Lascoenzimaspuedendefuiirsecomomoléculasorgánicasqueposeenpropiedades
fisicoquímicasespecíficas,que no forman parte de la cadena polipeptídica de las
enzimasy actúanjunto con éstasen la catálisisdelasreaccionesbioqnímicas.
En lamayonadelasreacciones,lascoenzimasactúantransportandouna pequeña
parte del sustratocomoelectrones,átomosogruposfuncionales.Desdeestepuntode
vista se distinguen 2 tipos principales: los transportadores interenzimáticosy los
intraenzimáticos.
El mecanismogeneral de la reacción en el primer caso comprende las etapas
siguientes:
1.Combinacióndelcofactor(CoF)con una enzima (El).
2. 'kansferenciadeparte delsustrato(S-X)al cofactor.
3.Migracióndelcofactor(CoF-X)deunaenzima (El)a otraenzima (E2).
4. Transferenciadelgrupoal sustrato(M)dela segundaenzima.
5.Disociación del cofactor (CoF)dela segundaenzima.
Esta es probablemente la forma más frecuente de actuar las coenzimas,como
cofactorde2enzimasy comocosnstratodecada una deellas.
Lostransportadoresintraenzimáticos(tambiénUamadosgruposprostéticos)están
unidosdemaneracovalentealaproteínaenzimáticaytransfierenpartedelsustratode
un sitioa otro dentrodela mismaenzima oa otrocofactor.

3. Loscofactoresorgánicospueden realizarotras funcionesque,aunquemenos ge-
nerales quelasanteriores,no dejan deser importantes,como: modificarelestadode
agregaciónen enzimasmultiméricas;moldeoplantilla quedirigeelorden deincorpo-
racióndelosprecursores en una macromolécnlainformacional;iniciador@rimer)de
la síntesisde macromoléculas,e intermediarios intercambiablescomosucedeen el
casodelasmutasas.En estecapítulotrataremos principalmentedecoenzimasque
actúanpor los2 primerosmecanismosy para loscualesrealmenteseintrodujo en la
bioquúnicaestadenominación.
Lasvitaminassonsustanciasquímicasquedeben ser ingeridaspor elorganismo
para sunormalcrecimientoy desarrollo.Un estudiodetalladodeéstaidesdeelpunto
de vista nutricional se presenta en el capitulo 73 de la sección de nutrición. Es un
hecho comprobadoque muchas vitaminas, especialmentelas hidrosolnbles, tienen
importanciafuncionalpor sercomponentesdela estructuradelascoenzimas,por ello
muchas vecessehabla deformascoenzimáticasdedeterminada vitamina.En la por-
ción vitamínicadela coenzimaen generalradica el grupofuncionalespecíficodela
coenzima,aquél que es transformado por la acciónde la enzima; pero es necesario
tener presente que no todas las vitaminas forman parte de coenzimas,ni todas las
coenzimascontienenuna vitamina ensuestructura.
Deinmediatosepasará alestudiosistemáticodecada una delascoenzimas.
Estascoenzimaspresentanlanicotinamida,integrantedelcomplejovitamínicoB
comoparte desuestructura,queestácompuesta por un nucleótidodenicotinamiday
otro de adenina unidos por un enlace anhídrido fosfórico 5'-5'. Existen 2 formas
coenzimáticas: elnicotinadenindinucleótido(NADA)y el nicotinadenindinucleótido
fosfatado(NADP*)cuyasestruc@rassemuestranen la figura19.1.
Fig. 19.1. Estructura de los piridín
nueleótidas. Están formados por
un nucleótido de nicotinamida (en
rojo) y un nucleótido de adenina,
unidos par un enlace anhídrido
fosfórico.

4. Tantoel NAD' comoel NADP participanen reaccionesdeoxidación-reducción
cataliadaspor deshidrogenasas.Unareacción típicaesla catalizadaporla alcohol
deshidrogenasa:
CH,-CH,-OH + NAD'- CH,-CHO +NADH +H*
La mayoría delasenzimasqueutilizan pindíu nucleótidossonespecíficasparael
NAD' y elNADP, excepcionalmentealgunaspueden emplearcualquieradelos2.
La conversión de NAD' a su forma reducida NADH se acompaña de cambios
evidentesen suspropiedadesespectroscópicas.El NAD*tieneuna bandadeabsorción
en260nm quedisminuyealreüu&e,mientras apareceotraen340nm.Estacaracterísti-
caseempleaconfrecuenciapara medirla actividaddeenzimasdependientesdeNAD'
en ensayoscontinuos.
El grupo funcional, que es transformado durante la catálisis, es el anillo de
nicotinamida quepuedecaptar ocederun ion hidruro (H-).
Los piridín nucleótidosfuncionancon enzimas que sustraen (oincorporan) al
sustrato2átomosdehidrógenosunidos(directaoindirectamente)almismo átomode
carbono; comodelos 2 átomosde hidrógeno sustraídosal snstratosóloun ion Wse
incorpora a la coenzima, esto hace que se libere un Ht al medio para crear en las
reaccionesuna dependenciadelpH. Lasdeshidrogenacionesseven favorecidasen pH
elevadoy dificultadasen pH bajo.
Estose hace más claro siseanalizala reacción dela alcoholdeshidrogenasaya
mencionada:
CH,-CH2-OH + NAD' -3 CH,-CHO +NADH +H+
cuyaconstantedeequilibrio(capítulo15)vienedada por:
[CH, - CHO] [NADH] [H']
Ke=
ICH, - CH, OH] [NAD']
quereordenandotendremos:
Ke = IH'~.
[CH, - CHO] [NADH]
[CH, - CH, OH] [NAD']
comosevioen elcapítulo14,para una temperaiuraypresión dadaselvalordeKenose
altera,portanto,si elvalorde[H+laumenta'.-y por lotantoelpHdisminuye-,elvalorde
Kese mantieneconstantesidisminuyeelvalordelafracciónquemultiplicaa [Hi].Una
disminuciónen el valordelafracciónsignificauna diminución en la concentraciónde
losproductos(queaparecenenelnumerador)ounaumentoenlaconcentracióndelos
reactantes,(queaparecenen el denominador)oambos,lo cual equivalea decirqueal
disminuirelpH,el equilibriosedesplazahacia laformacióndelosreactantes.
Lospiridínnucleótidostransfierenequivalentesdereducción entre2sustratoso
entreun snstratoyotracoenzima,porlocualsufuncionamientorepresentaun ciclode
oxidación-reducciónalternante.
16

5. Enelmetabolismo,elNAD' funcionageneralmenteen reaccionesdeoxidaciónde
sustratos,yelNADP,en lasdereducción;por locualelprimemeseminentementeuna
coenzimacatabólicayelsegundoanabólica.Existenenzimasllamadastransdeshidro-
genasasque caíalizanlatransferenciadehidrógenosdeuna aotracoenzima:
NADH +NADP'L NAD' + NADPH
Existenotras reaccionescomolas de epimerización,aldolizacióno eliminación
de aleunoszruiios delsustratodondeelNAD' actúa en un ciclodeoxidación-reduc-u A
ción del sustrato dentrodela misma reacción,promoviendo la aparición degrupos
reactivos en elsustrato,quefacilitanlaaccióndelasenzimas.En estoscasos,comoel
dela UDP-galactoepimerasaelNAD' actúa comoun grupoprostético.
H -E-OHI
HO-C- H
I
,i<~.>-C- 3
H-C-OH
1
E- NADH
+ 1
+ H H-C-OH
E NADH
I
HO-C- H
c = : ;
1
H -c-OH
1
H -C-OH
I
H
Gaiactosa Glucosa
A d e d delafuncióndelNAD' en lasreaccionesdeoxidación-reducción,ques i
dudascula mi importante,estacwniima participaen otras reacciones.Seconucr su
participaciónen lasreaccionacataliwdas pur la .ADKligasa (capitulo25J.dondeactÚa
comodonantedem w sadenilatos.Por otra arte,tambiénescoenzimaenreacciones
dondeset d e ; airoteínasunoovarios&pos ~ribosil-ADPCO~IOcualsemodiñca
laactividaddeestasproteínas,comose verá en elcapítulo30. En elcasodelos piridín
nucleótidosseevidenciatambiénelprincipiodemultiplicidaddeutilización.
Las flavinas constituyenun grupo numeroso de sustancias en la naturaleza, la
riboflavina,o vitamina B,, esla queforma parte deestascoenzimas. Sepresentan 2
formascoenzimáticas:elflavinmononucleótido(FMN)yelflavinadenindinucleótido
(FAD)cuyasestructuras sereproducenen lafigura 19.2.
H E - OH
I
H-C-OH
I
H-C-OH
I
H-C-H N
-0
1 FMN 1 "H OH
1 FAD 1
Fig. 19.2. Estructura de los flavin
nucleótidos. Formados por un
nucleótido de riboflavina y otro
de adenina, unidos por un enlace
anhídrido fosfórico; el grupo fun-
cional es la isoalaxaeina (en rojo).

6. Las 2 formas participan en reacciones de oxidaciún!reducción catalizadaspor
deshidrogenasas y oxidasas,un ejemplodelas primeras es la reacción catalizadapor
la succinato deshidrogenasa:
HOOC-CH,-CH,-COOH + FAD HOOC-CH=CH-COOH + FADH,
y de lassegundas la reacción catalizada por la glicina oxidasa:
H,N-CH,-COOH + FAD --N HCO-COOH +NH, +FADH,
FADH, +0, ---+H,O, +FAD
quesumadasdan:
H,N-CH,-COOH +O, A HCO-COOH+NH, +40,
La reducción del FADtambién seacompañade cambiosen su espectrodeabsor-
ción quese emplea con los mismos fines que en el caso del NADt.
El grupo funcional de estas coenzimas es el anillo de isoaloxacina, que puede
pasar desu formaoxidada a semirrednciday reducida al captar 1ó2 átomosdehidró-
geno,sin liberar protones al medio.
Losflavín nucleótidos funcionan con enzimas (flavoprotehas) que sustraen
2 átomos de hidrógeno de carbonos adyacentes, originando compuestosinsaturados
como en el caso de la snccinato deshidrogenasa.
Los flavín nucleótidos se encuentran generalmente como grupos prostéticos y
actúan entreun sustratoy una coenzimao entre 2coenzimas.
El ácido lipoicoestambién un componente delcomplejovitamínicoB (Fig. 19.3).
Fig. 19.3. Estriictura del ácida lipoica. Una cadena carbonada de 8 carbonos, que presenta 2 grupos
funcionales -SH (en rajo) y el grupo carbaxilo que le permite m i n e a 1s proteína enzimáties
para formar la cstruitura de la caenzima.
Casi siempre se encuentra unido de forma covalente a la enzima por un enlace
amida entre su grupo carboxilo y el grupo amino de la cadena lateral de una lisina
(lipoamida); la partefuncional de la moléculaestá constituida por losgmpos-SHque
pueden reducirse y oxidarsedemanera alternativa.

7. El tipo deunión coenzima-enzimahacequeel grupofuncional(-SH)estéunido a
imalarga cadenacarbonada quelepermitegran movilidad,porloquepuedetrasladar-
segrandes distancias dentrodela enzima.
La función metabólica de esta coenzima esparticipar enelcomplejoproceso de
descarboxilación oxidativa de u-ceto-ácidos, como la reacción de conversión del
a-ceto-glutárico en succinil-COAque seestudia en el capítnlo38.
El glutatión es un tripéptido queestádistribuidode forma universal en losseres
vivos (Fig. 19.4).
Además, graciasa la presenciadelosgrupos -SH,el glutatiónfuncionaen reaccio-
nes de oxidación-reducción.
Glutatión
Esta coenzimaesmuy importanteen losmecanismosinvolucradosen elmanteni-
miento dela estructura delas membranas celulares,especialmenteen loseritrocitos,
pues parücipaen losmecanismosdedefensacontra el estrésoxidativo; su papel en el
mantenimientodela forma deloseritrocitosse verá en el capítulo63.
Lasporfirinas constituyenun gruponumeroso desustanciasdeamplia distribu-
ción en la naturaleza, su estructura estáformada por 4 anillospirrólicos sustituidos,
unidos por puentes metínicosy un catión divalente coordinadode manera central y
que con mayor frecuencia es el Mg" -como en la clorofila- o el Fe2+-como en la
hemoglobina-.Posiblementeel representante deestegrupomás abundante enla natu-
raleza esel grupo hemo (Fig. 19.5).
y-Giu GYS Gli
Fig. 19.4. Estructura del glutatión. El ácido
glutárnieo se enlaza por el
rarboxilode la cadenalaterala una
eisteina que contiene el grupo fun-
cional (en rajo) y por última a la
glicina.
Fig.19.5. Estructura del grupo hemo. Far-
mado por 4 anillos de pirrol, susti-
tuido por 4 grupos iiietilos en 1,3,
5 y 8; 2 vinilos en 2 y 4, y 2 ácidas
propiónicos en 6 y 7. El átomo de
hierro central se coordina con los
nitrógenos de los pirroles y otros
2 sustituyenles que varían según
la enzima.

8. Fig. 19.6. Estructura de la biotina. La es-
tructura cíclica formada por el
imidazol sustihddo y el tiofeno y
la larga cadena lateral forman la
estructurade esta coenzims.
Estascwnzimasseunen a la enzima(hemoproteínas)deformadiversaypueden
actuarenestadodeFP,Feao alternandodeunaa otra,deestaúltima formaintervie-
nen como coenzimasde oxidación-reducción,tal es el caso de los citocromos de la
cadenatransportadora deelectronesqueseestndianen e1capítulo39.
La biotinaconstituyeun compuestoesencialpara elcrecimientoydesarrollode
los sereshumanos, está compuesta por un anillode tiazol y un imidazol fundidosy
sustituidos,yuna cadenalateral deácidovalérico(Fig.19.6).
N
o .
11
CH-CH-CH-CH C~-'-::: ~ .,;;, ~, ;!!-~< ., '~
2 2 2 2 . I
: I- ~
!
!-! c=:i
Engeneral seencuentraunidodeformacovalentea laenzimamedianteun enlace
amida,enhpsu grupocarboxiioyelaminodelacadenalateraldeuna lisina(biociüna);
este tipo de unión le confiere al gmpo funcional las mismas propiedades que las
descritas para el ácidoLipoico; participa en 2 tipos de reacciones: la carboxilación
dependiente de ATP que resulta hidrolizado en ADP y Pi, como en la acetil-COA
carboxilasa:
C3IgWS3A +CO, +ATP--+ HOOCCI+WSCOA'+ ADP+Pi
y de transcarboxilación, como la catalizada por la metilmalonil:oxalace-
tato:h.ansearbom
El mecanismo de las reacciones dependientesde biotina incluye 2 etapas; la
primera,quemquiemATP,el CO, esincorporadoalN-4delabiotinaLiberandoADPy
Pi;una segundaetapa,elCO, setransfierealsustrato.

9. El pirofosfatodetiaminaeslaforma coenzimáticadelatiaminaovitaminaB,; en
su estrnctura presentaun anillodepirimidinasustitnido,unidopor un grupomeoleno
a unanillodetiazoltambiénsustituido,unido a su vezpor un gmpo etiloalpirofosfato
comosemuestra en lafigura 19.7. La vitaminacarecedelgmpopirofosfato.
Fig. 19.7. Estructura del pirofosfato de
tiamina. La cstruetura fstá forma-
da por una pirimidina sustituida,
enlazada por unmetilenoa un gru-
po tiazol sustituida, que se une al
pirofosfata par un grupo etilo. El
anilla de tiazol constituye el nú-
cleo funcional de esta coenzima.
1.La descarboxilaciónno oxidativade a-ceto-ácidos.
2. La descarboxilaciónoxidativade a-ceto-ácidos.
3. La formacióndea-cetoles.
El sitiofuncionaldela molécula esel g ~ p otiazolquepuededisociar un protón,
dando origen a un carbanión que reacciona con el grupo ceto del sustrato, que se
descarboxila,yda origen a un compuestointermediariomuy reactivo.
Todaslas reaccionesquedependendelpirofosfatodetiamina (PPT)sonbásica-
mente similares;en cadacasoun enlaceC-Cadyacentealgrupofetoserompe,dando
un intermediarioestable;la reacción deesteintermediarioconun H+generaun aldehído
(descarboxilaciónno oxidativa),conun agenteoxidante,comoel ácidolipoico,origi-
na un ácido(descarboxilaciónoxidativa)ycon un grupocarbonilo,un a-cetol(forma-
ción de a-cetoles) (Fig. 19.8).
,.d
Fig. 19.8. Mecanismo general del pirofosfato
de tiamina. La eoenzima reaccio-
na con el cetoácido y forma un
intermediario estable (entre ear-
ehetes): (a) La reacción con un
can un agente oxidante para la
deaearboxilaeión oxidativa y (c)
can un aldehida en la formación
de a-eetoles.

10. Fig. 19.9. Estructura del tetrahidrafolato.
Formadaporunanillodepteridina
unido al ácido para-amino-ben-
mico y Éste al ácido glutámico.
Los N de las posiciones 5 y 10 son
loa grupos funcionales de la
eoeniima.
Fig. 19.10. Formas coenzimáticas del
tetrahidrofolato. Distintas formas
caenzimáiicas del kteahidrohlato
y sus interconvenianes.
El ácidotetrahidrofólico(FH,) es la forma coenzimáticadel ácidofólico,su es-
truciuraestáfonnadaporunapteridina,elácidop-amino-benzoicoy elácidogluiámico
(Fig. 19.9); pueden encontrarse formas que contienen hasta 7 moléculasde ácido
glutámico unidas por enlaces isopeptídicos, aquéllos donde interviene el gmpo
carhoxilodelacadenalateral.
Pteridina P - aminobenzoico Ácido glutámico
Lapartefuncionaldelamoléculaestárepresentadapor losnitrógenosqueocupan
lasposiciones5y 10,estacoenzimapresenta múltiplesformasinterconveriihles(Fig.
19.10). Numerosos ejemplosde reaccionesen que participa alguna de estas formas
coenzimáticassepresentanen estetexto.
N
I
H H H
F.ADP +Pi
~~
5 10 5
N N metilen - FHd N - rnetilen - FH
5 10 5
N N - rnetenil FH, N - formimino -FH,

11. Estacoenzimaseformapor la reacciónentre lametioninayelATP,dandocomo
resultadouna estructura que contieneun grupometüomuy lábil y por tanto puede
cedersefácilmente,comoseobservaen lafigura 19.11.
Presentauna interaccióncon elNS-metü-FH,,queesnecesariopara regenerarla
despuésdecada reacción, un ejemploesla metilacióndelácidoguanidinacéticopara
laformacióndecreatina.
Ácida guanidin acético Creatina
Al ceder el grupo metilo la S-adenosil-metionina(SAM) se transforma en
S-adenosil-homocisteína(SAH)que, al reaccionar con el NS-metil-FH,,regenera la
formaactivadelacoenzima.
La coenzimaAes la mássobresalientede lascoenzimasque en los sistemas vi-
vientestransfierengruposacilos;suexistenciauniversalylagranvariedaddereaccio-- ~~
nesen queintervienensusderivadosenfatizansuimportancia.
Laeshiehiradela moléculaesmuy complejaypresenta numerososgruposfun-
cionales (Fig. 19.12).
NH.
4 fosfo panteteína
I 1
/ O O H CH,
' II l I I
HS -CH.-CH,-N+ C - C H - C H ~ N - c C-
I,i I I lH OH CH,
P- mercapta i O OH
etilarning Ácido pantoténico 1
o - P= o
I
0-
Entre estos grupossedestacanel ácidopantoténico(componentedel complejo
vitamínicoB)yla P-mercaptoetilamina,quejuntos formanlaCfosfo-panteteínay un
nucleótidodeadenina.
Muchasexperienciashan demostradoque la parte reactivadela moléculaesel
gmpo tiol (-SH)final; es común utilizar la abreviatura CoASH para denotar esta
coenzima.
H
+ I
H,N -c-COO-
I
CH.
Fig. 19.11. Estructura de la s-adenosil
metianima. Al unirse la rnetionina
al grupo adenosilo, el metilo (en
rojo) se torna extremadamente Iá-
bil y puede cederse de manera fá-
cil en reacciones de rnetilación.
Fig. 19.12. Estructura de la coenzima A.
Está formada por un nucleótido
de adenina unido a un grupo de
4-fosfupanteleina; ésta, a su vez,
se forma por la unión del ácido
pantoténico con la P-mcreaplo
etilaniina.

12. Fig. 19.13. Formas cocnzimáticas de la
piridoxina. Ambas formas contie-
LaformacióndelosderivadosacMcossecatalizapor enzimassintetasasy requie-
ren ATPcomofnentedeenergía:
R-CH,-COOH + CoASH + ATP- R- CH,. COSCoA+ AMP +PP
Unavezunido elgmpoacilopuedeexperimentarnumerosasreacciones,comosu
transferenciaa un aceptoren la reacción dela citratosintasa,dondeelgrupoaceWode
la acetil-COAsetransfierealoxalacetatoconformacióndecitrato.
Acetil- COA
t H . COOII
0,
C-COOH
I I
H.C -COOH
H:C- COOH
Ácido oxalacético Ácido cítrica
Cuandolosgruposacilossongrandessuunión con la CoASHproporciona una
ventaja adicional,pues contribuye a la solubilidad de estos compuestosen el seno
celulareminentementeacuoso.
El grupodeCfosfo-pantetehaseha encontradotambiénunidodeformacovalente
auna proteínadenominadaproteínatransportadoradeacilos(PTA)queformapartede
la sintetasadeácidosgrasos.
Fosfaio de piridoxal
El fosfatode piridoxal es una de las coenzimas que intervienen en un mayor
número dereaccionesenzimáticas,casitodasrelacionadascon elmetabolismodelos
aniinoácidos;desdeelpuntodevistanutricionalderivadelapiridoxha oviiaminaB,.
Como vitamina B, se reconocen al menos 3 compuestos: piridoxol, piridoxal y
piridoxamina;lasformasfosfatadasdelos2últimospresentan actividadcoenzimática
(Fig. 19.13).
Ilnen un anillo de piridina sustitui- 1
3-P-b-cH,
da; si en la posición 4 tiene un O -P-O-CHI
gmpo aldehído se forma el fosfato
I o::] I
0- 0-
de piridoxal (PAL), pero si es un
grupo metilamina entqncesserá la
piridoxamina (PAN).Estas san las
1
U o:']UI
2 formas coenzimátieas de la
piridoxina o vitamina B,.
..
PAL
..
PAN
Entrelasreaccionesqueintervieneestacoenzimaseencuentran:
1.Racemizacióndeaminoácidos,a partir deun enantiomorfoseobtieneuna mezcla
de los 2.
cocí coo-
l I
H l'-C-H H- C-NH
I I
C H CH
L - alanina D - alanina

13. 2. Descarboxilacióndeaminoácidosconformacióndecompuestosdegran actividad
biológicadenominadosaminasbiógenas.
coo NH,
+ 1 l
H,N-C-H
CH, CH,
I l
coo coo
Ácido glutdmico Ácida 7- mino butírico
3.Ladeshidratacióndela serinaqueproducepi~vico.
L - Serina Ácido pinivico
4. La desaldoüzacióndelasennaqueda lugar a la formacióndeglicina.
coo
I
coa
1
H,N-C-H + m< > H,N-C -H + N - metil -FH
PALl
H-C-OH
1
5. Lasreaccionesdetransaminaciónsonlasmás importantes,interrelacionan elmeta-
bolismodelasaminoácidosconeldelosglúcidas;enestasreaccionesunaminoácido
reaccionaconelfosfatodepiridoxal(PAL)unidoa laenzimay originaelcetoácido
homólogoy lacoenzima estransformada enfosfatodepiridoxamina(PAN).
@ @
y 2
COOH
I
COOH
l oH3N- c-
l +
c=o
1 +
CH3
7
CH,
L - alanina Ácido pirúvico
I 1
La reaccióndel PAN unidoa la enzima con un cetoácidodará lugar a un nuevo
aminoácidoy la coenzimatornará a suestadoinicial.
COOH KHi COOH @
I @ + I H /O
C = O H,N-C-H
1 I
CH, + CH,
I +
CH2
CH,
I I
COOH
COOH N
Acido ac - cetoglutanco Ácido glutámico

14. Estetipodereacciónfuetomadocomoejemplodel mecanismopingpongen las
reaccionescon 2sustratos(capítulo 17).
En experienciasrealizadas in vitro dondela enzima era sustituida por un ion
metálicopolivalente, contemperaturacercanaa los 100"C,seobservóquelasreaccio-
nes ocurrían deforma inespecíficay demanera simultánea,estollevó a pensar que
debíaexistiralgunaetapa común en elmecanismodela reacción.
Sepropusoqueelpaso inicialconsistíaenlaformacióndeuna base Schiffentrela
coenzimay elsustrato.
H
Estopuedeproducir eldebilitamientode losenlaces1,2ó3; si la enzima actúa
sobre1estaríamosen presenciadeuna desearboxilación,silohacesobre2daríalugar
a la eliminacióndediferentesgruposdela cadena R delosaminoácidossegúnelcurso
ulterior de la reacción y la actuación sobre 3, así como la hidrólisis posterior del
intermediariosonloscaminospara las reaccionesdetransaminación.
Otras reaccionesen que participaelPALcomoen la glucógenofosforilasaserán
objetodeestudioenloscapítuloscorrespondientes.
Esta coenzima es un derivado de la vitamina B,,,su estructura consiste en un
anillodecorrinaconun átomocentraldecobalto; lacorriua tienecomolasporfirinas
4 anillospirroles, sólo2 deellos(AyD)estánenlazadosdirectamente,además,están
unidosa grnposmetilos,propionamidayacetamida.El átomodecobaltopresenta6
valencias de coordinación,4 de ellas están enlazadas con los N de los pirroles; el
ouinto sustituventees el nucleótido de3'dimetilbenzoimidazol monofosfatoaue se
une a lacadenalateraldeacetamidadelanilloD por un grnpoaminoisopmpanol;y el
sextosustituyente(queen la vitamina puedeser CN-,OH-ó-CH,)en lacoenzima esel
S'desoxiadenosilo proveniente delATP(Fig. 19.14).
Hasta elmomentoseha podidocomprobarla participacióndela coenzimaBI2en
4reaccionesenzimáticas:malonil-COAmiitnsn.~11ii:iiii:it11 mutasa,dio1deshidrogenasa
y la conversiónde homocisteínaen mcti~iiiiii;i.
Sóloseexaminaráhprheraconio ejemplo,dondesepri~duceunreordenamiento
dela moléculadelsustrato originadopor el cambiodeposición de un H y delgrupo
CoASHentrecarbonosadyacentes.
coo COO
1 1

15. ,H-N
1
CH2
1 &JcH3N CH,
H , C CH
0 -
O
(,+P.'
O
Esta reacción permite la oxidación del metil-malonil-COAal transformarlo en
succinil-COA,queesun intermediariodelciclodeKrebs;seestudiadetalladamenteen
el capítulo38.
La estructuradeestoscompuestosseestudióen elcapítulo8comoprecursoresde
los ácidos nucleicos, de ellos sólo a los ribouucleótidos se les conocen funciones
Coenzimáticas.
AdenoSmhiPosleto(ATP).El ATPparticipaen numerosas reacciones,sirvecomo
fuentedeenergía,de elementosestructurales oambas; al primer grupopertenecen
aquellasreaccionesdondelosproductosno contienenlosgruposdela coenzimacomo
la formacióndederivadosacilicosdela CoASHya estudiados.
Fig. 19.14. Estructura de la coenzima B,,.
Sus componentes estructuralesson
3: un anillo de earrina muy susti-
tuido (en negra), un nucleótido de
benzaimidazol (en azul) y un
nueleósido de desaxiadenasilo (en
rajo).

16. Al segundoy tercer grupospertenecen variostipos dereacciones:
1.Transferenciadefosfato.
HO -CH, @ -O-CH2
Hc3+ A F -OH - OH
+ ADp
OH -H OH H OH
Glucora - 6 - P
Glucosa
2.Transferenciadepirofosfato.
Ribosa- l - P Fosfamibosilpirofosfato
3. Transferencia de gmpos adenilatos como en la reacción de la ADN ligasa de
eucariontes,queseestudia en el capítulo25.
4. Transferenciadeadenosilo,comoen laformacióndela SAMya estudiada.
Guanosinbifo&to (GW).Sufunciónesmenosgeneralizadaqueen elATP,pues
actúa casi siempre sirviendo de fuente de energía como en la reacción de la
fosfoenolpirúvicocarboxiquinasa.
Actúacomocoenzimadetransferenciadederivadosdemonosacáridosenlasinte-
sisdeglicoprotwnas,estosderivadosseformandemanera similara losderivadosdel
UTPqueseestudiana continuación.
La funcióndelGTPenelprocesodesíntesisdeprotehassrdiscuteenelcapitulo30.
Uridinbifosfaío0.Losnucleótidosdeuridina mtervienencomocoenzimas
quetransfierenmonosacáridosenformadeUDP-derivados,estwderivadosseforman
por la reacciónentreelUTPconunmonosacáridofosfatado.
En una reacción posterior,elmonosacáridosetransfiere a un aceptory el UDP
reacciona conelATPregenerándoseelUTP.

17. Lasreaccionesen queintervienenseestudiarán en laseccióndedicadaalmetabo-
lismo de los glúcidos.
Citidintriffosfio(CTP).Actúa deformasimilaralUTP,perotransfieregruposal
nivel de oxidación de alcohol; interviene fundamentalmente en la formación de
fosfátidosdeglicerinay esfingolípidos,suformacoenzimáticaseoriginapor reacción
delCTP con un alcoholfosfatado,por ejemplo:
CTP +COLINA-P d CDP-COLINA +PP.
en una reacciónposteriorla colinasetransfierea un aceptorquepudieraser un ácido
fosfatidicoy seliberaCDP,quepor accióndeunaqninasaen presenciadeATPregene-
raelCTP.
Como se puede apreciar el conjunto de compuestos que pueden actuar como
cofactoresenzimáticosesnumerosoy degran diversidadestructural.La relaciónpre-
sentada no los incluyea todos, sóloa los más importantes; algunas coenzimas que
participanenreaccionesmuy específicasseránestudiadascuandoseanaliceesareac-
ciónen particular.
Resumen
Los cofactores enzimáticos son sustancias de diferente naturaleza química,
queparticipan enlasreaccionesenzimáticasdebidoaquelasenzimasnoposeen en
suestrnctnratodoslos gruposfhaonalesnecesariosparallevar a cabola catáüs'i
de todas las reacciones metabólieas; los cofactoresno son componentesobligados
de todaslas reacciones.
Los cofactores pueden ser iones inorgánicos que facilitan la unión en-
zima-sustrato o estabilizan la estrnduratridimensionaldelaenzima,ocnnstiiu-
yen por síloseentroscataüticosqueganan eficienciay especiñcidadal unirse a las
pmteúias.
Lascoewhassonsustanciasorgánicasque aun cuando pueden funcionar de
formas muy variadas, lo más frecuente es que lo hagan como transportadores
interenzimsticosointraenzimáticas;muchascoenzimassonformasfuncionalesde
las vitaminas.
Las comzinuw pueden participar en reacciones de oxidación-reducción
comolos piridín y flavinnudeótidos, el ácido üpoiw, el glutatión y las porñrinas.
La bioüna participa en las reacciones de carbonüaaón y transcarboxüaaón;
elpirofosfatodetiamina participa en elmetabolismode los a-do-ácidosen reac-
ciones de descarbnnüauón oxidativa y no oxidativa, así como en la formación de
~ceto1es.
Eltetrahidrofolato intervieneenreaccionesdetransferencia defragmentosde
un carbono,igual queleS-adenasü-metionina
La ccazimaA participa ennumerosasreaccionesdondesetransfieren grupos
acilos,espedalmente conácidosdecadenalargaa loscualesayuda a solubüizaren
el medio acuoso ciioplasmático.
Elfosfaiodepiridoxalintervieneen ua gran número dereacciones relaciona-
das con el metabolismo de los aminoácidos, entre ellas la más importante es la
reacción de trailsaminacióu que relaciona el metabolismode las proteínas con el
de los glúcidos.
La formacwnzimática dela vitaminaB,,participa en un númem reducidode
reacciones, especialmente en las fatalizadas por mutasas.
Por último, pueden señalarse funciones coenzim6ticas a los nucleósidos
trirosfatados,el mássobresalientede todos es elATP.

18. Ejercicios
1.¿Cómopodría determinarseexperimentalmentesien una reaccióndedeshidro-
genación intervieneelNADt oel FAD, sin necesidad derealizar estudiossobrela
esiructuradelsustratoy elproducto?
2. Haga un eshidiocomparativoíantoestructural comofuncionaldelascoenzimas
quepresentangrupos-SHensuestructura.
3. ¿En qué seasemejan la biotina,elácidolipoicoy laCfosfo-panteteína?
4. ¿Porquépuedeafirmarsequelascoenzimasfuncionandeacuerdoconelprincipio
demultiolicidad deutilización?
5. ¿Por quéelestudiodeloscofactorespone en evidencia quelaespecificidaddesus-
trato y deacción pertenecea la proteína enzimática?
6. Relacione los 6 grupos principales de la clasificación de las enzimas con los
cofactoresestudiadosen estecapítulo.
7. ¿Cuálessonlasprincipalesdiferenciasentrelascoenzimilsqueintervienenen reac-
cionesdetransferenciadefragmentosdeun carbono?
8.Haga un esquema quereflejeelfuncionamientodeuna coenzima queactúa como
untransportadorinterenzimátim.

19. Resumendelasecci6n
Los biocatalizadoresconstituyen un grupo importante de componentesdelos
sistemasvivientes que permiten elconstantey necesariointercambio desustancia,
energíaeinformaciónen- elservivoy elmedionaiuralfueradeél.Losbiocatalizadores
en generalestánconstiíuidospor 2 tiposdesustancias,lasenzimasqueson proteínas
especializadasen la catálisis y los cofactoresque pueden ser de distinta naturaleza
químicayquecontribuyenaldesarrollodealgunasreaccionesennmáticas.
La notaesencialen laestructura yfuncióndelasenzimaseselcentroactivo,una
formaciónflexibledondeseorganizandemanera armónica gruposquímicosdelas
cadenaslateralesdelosaminoácidos,en una distribuciónespacialdeterminada que
permitencrearlascondicionesidóneaspara lacatálisisenzimática;suubicaciónen la
superficieproteínica lo hace accesibleal sustrato y le permite liberar fácilmente el
producto.
Los efectos de aproximación, inmovilización y orientación sobre los grupos
reaccionantesdel sustrato, que se logran gracias al ajuste perfecto entre éste y la
enzima,favoreceneldesarrollodelasreaccionesa velocidadesextremadamentegran-
des; a su vez, la sensibleestructura del centro activolo hace «blanco, del efectode
numerososfactoresque pueden modificarlo,unas veceslohacen más eficiente,otras
disminuyendoo aboliendosueficacia.
Muchosdeesosfactoresson componenteshabitualesdela célulaycontribuyen
en mayoromenor medidaa regular la actividaddelasenzimas.Esprecisamentea la
estructura y laspropiedadesdelcentroactivoquelasenzimasdebensuspropiedades
distintivascomola eficienciacatalítica,la especificidadde acción yla especificidad
desustrato.
Lasenzimasmanifiestansuactividadenelincrementonotabledelavelocidad de
las reacciones y el estudiode éstasha proporcionadouna inestimableinformación
acercadelosmecanismosdeaccióndelasenzimas.Lasvariacionesqueseobservanen
lavelocidaddereacciónalmodificarlosfactoresqueenellaintervienenhan brindado
la posibilidad deldiseñodefármacos,venenos,tóxicos, etcétera,quepueden sernsa-
dos con diferentesfinessegún quién o quiéneslo empleen. Los profesionalesde las
cienciaspara la saluddebenestarmuy bien informadossobreestostópicos.
Lacaracterísticamássobresalientedelosseresvivosessupermanenteintercam-
bio con elmedioexterior,perolascondicionesambientalescomola temperatura, la
humedad relativa,la disponibilidaddenutrientes,etcétera,cambianconstantemente,
haciendonecesarioqueelorganismovivientetenga queadaptarsea esoscambioscon
riesgodeperecer. Esoscambiostienen sufundamentoúltimoen lasvariacionesque
tienen lugar en la intensidad y dirección de las vías metahólicas, cuyas reacciones
estáncatalizadaspor ennmas.
Laposibilidaddelasenzimasdevariar laintensidaddesufuncióncomorespuesta
a estímulosespecíficospermite esasadaptaciones.La regulación delasenzimasy con

20. ellaladelmetabolismoconstituyeun aspectoimportantedela existenciade losseres
vivos ysusalteracionespueden conducira laaparicióndeestadosmorbosos.
En losorganismosplnricelularesexisteelfenómenodela especializacióncelular
y enparte éste sedebeala diferentedotaciónenzimáticaen cada uno delos órganos
y tejidos. Asimismo hay una distribución diferenciada de las enzimas en los
compartimentosintracelulares;estasituacióncrea dn flujo desustanciasdentro del
organiimoquegarantizaelfuncionamientoarmónicodelosmillonesdecélulasquelo
integran.
Laeficienciadelasenzimasesasombrosa,peropuedeserloaúnmásdebidoalas
formasen queseorganizan. Desdelas enzimassencillashasta losgrandesagregados
supraenzimáticoscontribuyen a incrementar notablementetodas las propiedades
catalíticasdelasenzimas,estasagrupacionesproporcionan'unabase Esica a las vías
metahólicasyhacen queellasno dependandel encuentrocasualentre elsustratoy la
enzima. A pesar dela gran diversidad degrnposquímicosreactivospresentes en las
cadenas laterales de los aminoácidos, éstos son insuficientespara funcionar como
catalizadoresen todos los tipos dereaccionesen queparticipan lasenzimas; por ello
ha sido necesario la cooperación con sustancias de bajo peso molecular llamados
cofactores,queaportan losgruposdeloscualescarecenlasenzimas.
Estoscofactorespresentanuna gran diversidadestrncturalyfuncionaldeforma
tal quepueden actuar conun buen númerodeenzima5condiferentesespecificidades.
El hechodequeen la composicióndeestoscofactoresparticipanvitaminasyminera-
les vincula a los biocatalizadorescon los aspectosmás importantes de la nutrición.
Una nutrición deficientepuede producir alteracionesen el funcionamiento de las
enzimasy,portanto,enelmetabolismocelularquecreanun gravepeligroparalasalud
delindividuoysemanifiestanpor síntomasy signosque reflejansucarencia.
Por todasestasrazoneslosbiocatalizadores,yespecialmentelasenzimas,consti-
tuyen uno delos nódulosfundamentalesen elconocimientodelosfenómenosvitales
alnivel molecular.
Peroaún todoelloessólouna delascarasdelproblema,la aplicaciónpráctica de
laenzimologiaesdegranutilidadencampostandiversoscomolaindustria,la agricul-
tura ylascienciasmédicas,en estasúltimaslasenzimaspueden ser utüizadas para el
diagnósticodenumerosas enfermedadesy en eltratamientodealgunas;aunqueaúnel
campodeestaaplicaciónestálimitado.
Muchoqueda por conocersobrelasenzimasy sufuncionamiento,peroelconoo-
mientoactualnospermitetener cierta precisióndesuimportantefunciónen elsurgi-
mientoy mantenimientodela vida.