Las coenzimas son pequeñas moléculas orgánicas que se unen a las enzimas y cuya presencia es esencial para la actividad de éstas. Las coenzimas pertenecen al grupo más amplio denominado cofactores, que también incluye a los iones metálicos; cofactor es el término más general para las pequeñas moléculas necesarias para la actividad de sus enzimas asociadas. La relación entre estos dos términos es la siguiente
I. Cofactores
- Iones esenciales
- Ligados débilmente (formando enzimas activadas por metales)
- Ligados fuertemente (formando metaloenzimas
- Coenzimas
- Grupos prostéticos ligados fuertemente
- 2 Cosubstratos ligados débilmente
Muchas coenzimas se derivan de vitaminas . La tabla 1 enumera las vitaminas, las coenzimas derivadas de ellas, el tipo de reacciones en las que participan y la clase de coenzima.
Los grupos prostéticos están fuertemente unidos a las enzimas y participan en los ciclos catalíticos de las mismas. Como cualquier catalizador , un complejo enzima-grupo prostético sufre cambios durante la reacción, pero antes de que pueda catalizar otra reacción, debe volver a su estado original.
El dinucleótido de flavina adenina (FAD) es un grupo prostético que participa en varias reacciones de oxidación-reducción intracelular. Durante el ciclo catalítico de la enzima succinato deshidrogenasa, el FAD acepta dos electrones del succinato, dando como producto el fumarato. Debido a que el FAD está fuertemente unido a la enzima, la reacción se muestra a veces de esta manera
succinato + E-FAD → fumarato + E-FADH 2
donde E-FAD significa la enzima fuertemente unida al grupo prostético FAD. En esta reacción la coenzima FAD se reduce a FADH 2 y permanece fuertemente unida a la enzima en todo momento. Antes de que la enzima pueda catalizar la oxidación de otra molécula de succinato, los dos electrones que ahora pertenecen a E-FADH 2 deben ser transferidos a otro aceptor de electrones, la ubiquinona. El complejo E-FAD regenerado puede entonces oxidar otra molécula de succinato.
Los cosubstratos son coenzimas poco unidas que son requeridas en cantidades estequiométricas por las enzimas. La molécula nicotinamida adenina dinucleótido (NAD) actúa como cosustrato en la reacción de oxidación-reducción que cataliza la malato deshidrogenasa, una de las enzimas del ciclo del ácido cítrico.
malato + NAD + → oxaloacetato + NADH
| VITAMINAS Y COENZIMAS | |||
| Vitamina | Coenzima | Tipo de reacción | Clase de coenzima |
| FUENTE: Compilado a partir de los datos contenidos en Horton, H. R., et al. (2002). Principles of Biochemistry , 3rd edition. Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall. | |||
| B 1 (Tiamina) | TPP | Descarboxilación oxidativa | Grupo prostético |
| B 2 (Riboflavina) | FAD | Oxidación/Reducción | Grupo prostético |
| B 3 (Pantotenato) | CoA – Coenzima A | Transferencia de grupo acilo | Cosustrato |
| B 6 (Piridoxina) | PLP | Transferencia de grupos a y desde aminoácidos | Grupo prostético |
| B 12 (Cobalamina) | 5-deoxiadenosil cobalamina | Reordenamientos intramoleculares | Grupo prostético |
| Niacina | NAD + | Oxidación/Reducción | Cosustrato |
| Ácido fólico | Tetrahidrofolato | Transferencia de un grupo de carbono | Grupo prostético |
| Biotina | Biotina | Carboxilación | Grupo prostético |
En esta reacción, el malato y el NAD + se difunden en el sitio activo de la malato deshidrogenasa. Aquí el NAD + acepta dos electrones del malato; el oxaloacetato y el NADH se difunden entonces fuera del sitio activo. El NADH reducido debe entonces ser devuelto a su forma NAD +. En cada ciclo catalítico se necesita una «nueva» molécula de NAD + para que se produzca la reacción, por lo que se necesitan cantidades estequiométricas del cosustrato. La forma reducida de esta coenzima (NADH) se convierte de nuevo en la forma oxidada (NAD + ) a través de una serie de procesos que ocurren simultáneamente en la célula, y el NAD + regenerado puede entonces participar en otra ronda de catálisis.
Las coenzimas, pues, son un tipo de cofactor. Son pequeñas moléculas orgánicas que se unen fuertemente (grupos prostéticos) o libremente (cosubstratos) a las enzimas cuando participan en la catálisis.