Definición de coenzima
Una coenzima es un compuesto orgánico no proteico que se une a una enzima para catalizar una reacción. Las coenzimas suelen denominarse en general cofactores, pero son químicamente diferentes. Una coenzima no puede funcionar sola, pero puede reutilizarse varias veces cuando se empareja con una enzima.
Funciones de las coenzimas
Una enzima sin una coenzima se llama apoenzima. Sin coenzimas o cofactores, las enzimas no pueden catalizar las reacciones con eficacia. De hecho, la enzima puede no funcionar en absoluto. Si las reacciones no pueden producirse al ritmo normal de catalización, un organismo tendrá dificultades para mantener la vida.
Cuando una enzima adquiere una coenzima, se convierte en una holoenzima, o enzima activa. Las enzimas activas transforman los sustratos en los productos que un organismo necesita para llevar a cabo funciones esenciales, ya sean químicas o fisiológicas. Las coenzimas, al igual que las enzimas, pueden reutilizarse y reciclarse sin que cambie la velocidad de reacción o la eficacia. Se unen a una parte del sitio activo de una enzima, lo que permite que se produzca la reacción catalizada. Cuando una enzima se desnaturaliza por una temperatura o un pH extremos, la coenzima ya no puede unirse al sitio activo.
Tipos de enzimas
Los cofactores son moléculas que se unen a una enzima durante las reacciones químicas. En general, todos los compuestos que ayudan a las enzimas se llaman cofactores. Sin embargo, los cofactores pueden dividirse en tres subgrupos basados en la composición química y la función:
Coenzimas
Son moléculas no proteicas reutilizables que contienen carbono (orgánico). Se unen libremente a una enzima en el sitio activo para ayudar a catalizar las reacciones. La mayoría son vitaminas, derivados de vitaminas o están formados por nucleótidos.
Cofactores
A diferencia de las coenzimas, los verdaderos cofactores son moléculas no proteicas reutilizables que no contienen carbono (inorgánico). Por lo general, los cofactores son iones metálicos como el hierro, el zinc, el cobalto y el cobre que se unen libremente al sitio activo de una enzima. También deben ser suplementados en la dieta ya que la mayoría de los organismos no sintetizan naturalmente los iones metálicos.
Grupos prostéticos
Estos pueden ser vitaminas orgánicas, azúcares, lípidos o iones metálicos inorgánicos. Sin embargo, a diferencia de las coenzimas o los cofactores, estos grupos se unen de forma muy estrecha o covalente a una enzima para ayudar a catalizar las reacciones. Estos grupos se utilizan a menudo en la respiración celular y la fotosíntesis.
Ejemplos de coenzimas
La mayoría de los organismos no pueden producir coenzimas de forma natural en cantidades suficientemente grandes para que sean eficaces. En su lugar, se introducen en un organismo de dos maneras:
Vitaminas
Muchas coenzimas, aunque no todas, son vitaminas o derivados de las vitaminas. Si la ingesta de vitaminas es demasiado baja, un organismo no tendrá las coenzimas necesarias para catalizar las reacciones. Las vitaminas hidrosolubles, entre las que se encuentran todas las del complejo B y la vitamina C, conducen a la producción de coenzimas. Dos de las coenzimas más importantes y extendidas derivadas de las vitaminas son la nicotinamida adenina dinucleótido (NAD) y la coenzima A.
El NAD+ transfiere principalmente los electrones necesarios para las reacciones redox, especialmente las implicadas en partes del ciclo del ácido cítrico (TAC). El TAC da lugar a otras coenzimas, como el ATP. Si un organismo tiene una deficiencia de NAD+, entonces las mitocondrias se vuelven menos funcionales y proporcionan menos energía para las funciones celulares.
Cuando el NAD+ gana electrones a través de una reacción redox, se forma NADH. El NADH, a menudo llamado coenzima 1, tiene numerosas funciones. De hecho, se considera la coenzima número uno del cuerpo humano porque es necesaria para muchas cosas diferentes. Esta coenzima transporta principalmente electrones para las reacciones y produce energía a partir de los alimentos. Por ejemplo, la cadena de transporte de electrones sólo puede comenzar con la entrega de electrones del NADH. La falta de NADH provoca déficits de energía en las células, lo que provoca una fatiga generalizada. Además, esta coenzima está reconocida como el antioxidante biológico más potente para proteger a las células contra sustancias dañinas o perjudiciales.
La coenzima A, también conocida como acetil-CoA, deriva naturalmente de la vitamina B5. Esta coenzima tiene varias funciones diferentes. En primer lugar, es responsable de iniciar la producción de ácidos grasos dentro de las células. Los ácidos grasos forman la bicapa de fosfolípidos que compone la membrana celular, una característica necesaria para la vida. La coenzima A también inicia el ciclo del ácido cítrico, lo que resulta en la producción de ATP.
Las coenzimas no vitamínicas
Las coenzimas no vitamínicas suelen ayudar en la transferencia química de las enzimas. Aseguran que las funciones fisiológicas, como la coagulación de la sangre y el metabolismo, ocurran en un organismo. Estas coenzimas pueden producirse a partir de nucleótidos como la adenosina, el uracilo, la guanina o la inosina.
El trifosfato de adenosina (ATP) es un ejemplo de coenzima no vitamínica esencial. De hecho, es la coenzima más ampliamente distribuida en el cuerpo humano. Transporta sustancias y suministra la energía necesaria para las reacciones químicas y la contracción muscular. Para ello, el ATP transporta tanto un fosfato como energía a diversos lugares de la célula. Cuando se elimina el fosfato, también se libera la energía. Este proceso es el resultado de la cadena de transporte de electrones. Sin la coenzima ATP, habría poca energía disponible a nivel celular y no podrían producirse las funciones vitales normales.
Aquí se muestra un ejemplo de la cadena de transporte de electrones. La coenzima NADH, derivada de las vitaminas, comienza el proceso entregando electrones. El ATP es el producto final resultante:
- Catalizar – Provocar o acelerar una reacción.
- Enzima – Proteína que cataliza reacciones químicas dentro de un organismo.
- Sitio activo – La región de una enzima donde se unen los sustratos durante una reacción.
- Sustrato – La sustancia sobre la que actúa una enzima para fabricar un nuevo producto.
Cuestionario
1. ¿Por qué son necesarias las coenzimas?
A. Catalizan reacciones en un organismo
B. Se unen a una enzima que cataliza una reacción
C. Fabrican vitaminas y nucleótidos
D. Detienen reacciones innecesarias
A. Verdadero
B. Falso
A. Reutilizadas y recicladas en un organismo
B. Sólo se utilizan una vez en una reacción
C. Iones metálicos
D. Moléculas fuertemente unidas a una enzima