Vitaminas y Coenzimas

Autor: Henry Jara.

Escuela de Bioquimica y Farmacia

Clasificación internacional de las enzimas (EC)

Conceptos de substrato y centro activo

La sustancia sobre la cual actúa una enzima se llama sustrato.

Centro activo

El sitio activo de una enzima, también llamado centro activo, es la zona de la enzima a al cual se une el sustrato, para que la reacción se produzca.

Muchas veces, el sitio activo tiene la forma de una hendidura o una cavidad en la estructura de la enzima.

Las enzimas catalizan reacciones químicas que involucran al sustrato o los sustratos. El sustrato se une al sitio activo de la enzima, y se forma un complejo enzima-sustrato. El sustrato por acción de la enzima es transformado en producto y es liberado del sitio activo, quedando libre para recibir otro sustrato.

Propiedades del centro activo de las enzimas

COMPLEMENTARIEDAD

Reconocimiento molecular depende de la estructura terciaria de la enzima

FLEXIBILIDAD

Estructura terciaria permite que las proteínas se adapten a sus ligandos

SUPERFICIES

sitios de unión pueden ser cóncavos, convexos o planos

• Mayores cantidades de superficie hidrofóbica expuesta

• El desplazamiento de agua puede conducir a acontecimientos vinculantes.

FUERZAS NO COVALENTES

• Capacidad de unión de la enzima al sustrato.

• Afinidad de unión de la proteína y el ligando es la fuerza química de atracción entre la proteína y el ligando.

AFINIDAD

Cinética de las reacciones catalizadas por las enzimas

Estudia la velocidad de las RxRx químicas

Catalizadas por las enzimas

La cinética y la dinámica química de una enzima

Explica

Mecanismo catalítico

Su papel en el metabolismo

Actividad en la célula

Inhibición de su actividad por fármacos o venenos

ENZIMAS

Capacidad de manipular

sustratos

capaz de unirse al centro catalítico

reconozca transformarse

Producto

Mecanismo Enzimático

Siguen una serie compleja de pasos

Presentan una etapa limitante que (determina la velocidad final de toda la reacción)

Pueden ser divididos: Mecanismo de único sustrato

Mecanismo de múltiples sustratos

Estudios cinéticos de las enzimas

Unen un sustrato

Miden la afinidad con la que se une el sustrato y la velocidad con la que lo transforma en producto

Ej. triosafosfatoisomerasa

Une varios sustratos

Muestra el orden en el que se unen los sustratos y el orden en el que los productos son liberados.

Ej. dihidrofolatoreductasa

Cinética:

Estudio de cómo las enzimas se unen a sus

sustratos y los transforman en

productosLa mayor contribución de Henri

Dividir las RxRx enzimáticas en 2 etapas

1.- Sustrato se une reversiblemente a la enzima

2.-La enzima cataliza la Rx y libera el producto.

Complejo enzima-sustrato

Depende de la ley de acción de masas

Curva de saturación de una reacción

enzimática

Conclusiones importantes sobre la cinética de Michaelis-Menten

Km

Km pequeñaKm grande

Relación de la velocidad con la concentración

Orden de la reacción

FACTORES QUE AFECTAN LA VELOCIDAD DE LAS REACCIONES ENZIMÁTICAS

Efecto del pHPresencia de inhibidores

Presencia de cofactores

TemperaturaConcentración

de enzima

Concentración de sustrato

EFECTO DEL pH

pH óptimo de actividad

Centro activo

Sustrato

Desnaturalización

TEMPERATURA

Presencia de inhibidores

Presencia de cofactores

Son moléculas que se unen a enzimas y

disminuyen su actividad

Impiden la entrada del sustrato al sitio activo de la enzima

y obstaculizar que la enzima catalice su

reacción correspondiente.

Desequilibrio

metabólico

Sean activadores o coenzimas.

La concentración del cofactores debe ser igual o mayor que la concentración de la enzima para obtener

una actividad catalítica máxima.

Concentración de enzima

Cuando haya sustrato disponible, un aumento en la concentración de la enzima aumenta la velocidad enzimática hacia cierto límite.

Concentración de sustrato

La velocidad de la reacción aumenta al aumentar la concentración de sustrato.

A mayor concentración del sustrato, a una concentración fija de la enzima se obtiene la velocidad máxima. Después de que se alcanza esta velocidad, un aumento en la concentración del sustrato no tiene efecto en la velocidad de la reacción.

VITAMINAS

Compuestos heterogéneos

Esenciales

CoenzimaPrecursoras

de coenzimas

No aportan energía

•Deficiencia de vitaminas se denomina

HIPOVITAMINOSIS

•Nivel excesivo de vitamina

HIPERVITAMINOSIS

•Cuando la carencia es total

AVITAMINOSIS

Forman parte esencial de nuestro desarrollo

Facilitar la transformación que siguen los sustratos o nutrientes a través de las

vías metabólicas.

Participa en el metabolismo de varias sustancias

ayudando a liberar energía necesaria para las

actividades que el cuerpo

Como coenzimas intervienen como catalizadores en las

reacciones bioquímicas ayudando a la liberación de la energía contenida en los

nutrimentos

IMPORTANCIA BIOLÓGICA

VITAMINAS HIDROSOLUBLES

- VITAMINA C Acido Ascórbico- VITAMINA B1 Tiamina

- VITAMINA B2 Riboflavina.- VITAMINA B3 Niacina. Acido

Nicotínico. Vitamina PP. - VITAMINA B5 Acido Pantoténico.

Vitamina W.- VITAMINA B6 Piridoxina.

- VITAMINA B8 Biotina. Vitamina H.- VITAMINA B9 Acido Fólico.- VITAMINA B12 Cobalamina.

VITAMINAS LIPOSOLUBLES

TAMINA A Retinol- VITAMINA E Tocoferol

- VITAMINA K Naftoquinona- VITAMINA D Calciferol

REALACIONES EXISTENTES ENTRE LAS VITAMINAS Y LAS COENZIMAS

Coenzimas proceden de las vitaminas

En la porción vitamínica de la coenzima en

general radica el grupo funcional especifico de

la coenzima

CoenzimaLas coenzimas son pequeñas moléculas orgánicas no proteicas que transportan grupos químicos entre enzimas. A veces se denominan co-sustratos. Estas moléculas son sustratos de las enzimas y no forman parte permanente de la estructura enzimática. Esto distingue a las coenzimas de los grupos prostéticos, que son componentes no protéicos que se enlazan estrechamente a las enzimas, tales como los centros hierro-azufre, la flavina o los grupos hemo.

NAD+esquema del funcionamiento de una enzima, que es una proteína grande, la cual promueve la

transformación de una o más moléculas, que reciben el nombre de sustrato, en otra u otras,

llamadas productos. En ocasiones también participan moléculas con funciones definidas,

llamadas coenzimas

FADFMN

¿cómo funcionan las coenzimas?

El mecanismo de acción básico de las coenzimas es el siguiente:

El mecanismo de acción básico de las coenzimas es el siguiente: La coenzima se une a un enzimaLa enzima capta su substrato específico La enzima ataca a dicho substrato, arrancándole algunos de sus átomosLa enzima cede a la coenzima dichos átomos provenientes del substrato,La coenzima acepta dichos átomos y se desprende de la enzima.La coenzima no es el aceptor final de esos átomos, sino que debe liberarlos tarde o temprano La coenzima transporta dichos átomos y acaba cediéndolos, recuperando así su capacidad para aceptar nuevos átomos.

Ésta es la estructura del NAD y NADP, dependiendo de la existencia de P, y del FAD. Son nucleótidos. Si tenemos en cuenta que las

reacciones metabólicas son Reacciones de oxidación-reducción, entenderemos que todo lo que veamos de ahora en adelante, va a transcurrir gracias a estos coenzimas.

La siguientes figuras ilustran las vitaminas hidrosolubles y liposolubles que sirven como precursoras de coenzimas

A (Retinol)

Ayuda a la visión

Ceguera nocturna

Hipertensionintracraneana

D 1,25-dihidroxicalciferol

Metabolismo del calcio y del fosforo.

Raquitismo

Hipercalcemia, hipercalciuria, hiperfosfaturia

E α- tocoferol

Antioxidante. Protege al sistema nervioso, al musculo esquelético y a la retina frente al oxidación. Antihemoliticoy antiagregante.

Anemia Hemolítica

K Menaquinona (K2)

Filoquinona (K1)

Coagulador sanguíneo

Inhibición de la coagulación de la sangre

Estado refractario a los anticoagulantes orales

Vitaminas

B1 (Tiamina)

• Piro fosfato de tiamina

• Metabolismo de los hidratos de carbono. Regulación de las funciones nerviosas y cardiacas

• Beriberi

B12 (Cobalamina)

• Coenzima B12

• Reacciones de isomerización y de transmetilación.

• Anemia perniciosa

B6 (Piridoxina)

• Fosfato de piridoxal

• Metabolismo de los aminoácidos

vitaminas

B3 (Nicotinamida)Reacciones de producción de energía(NAD).Reacciones de síntesis de productos comoel colesterol (NADP)Pelagra.

Producida por insuficiencia de tiamina

Caracterizado por una serie de manifestaciones cardivasculares, musculares, digestivas y neurológicas

TIAMINA

•Actúa como co-enzima en el metabolismo de los H.C que producen energía necesaria para el desarrollo de los distintos procesos celulares.

ACTUALMENTE

•Presenta en pacientes con problemas de consumo excesivo de alcohol

BERIBERI GENÉTICO

•Hereditaria (se transmite de padres a hijos)

•Pierden la capacidad para absorber la tiamina

PELAGRA

Enfermedad

• Dieta deficiente o por insuficiencia del organismo para absorber la niacina ó el triptófano

Afecta • Piel, aparato digestivo y el SNC

• Dermatitis, diarrea y demencia

Clasificación• Pelagra primaria

• Pelagra secundaria

Delirios

Diarrea

Membranas mucosas inflamadas

Confusión mental

Úlceras cutáneas

Síntomas

Administración de niacina y vitaminas del grupo B

Ingesta diaria de leche, carne magra o pescado, cereales de grano entero y vegetales frescos.

Tratamiento

Avitaminosis

• Deficiencia de vitamina C

• Característica de los marineros que realizaban largas travesías sin consumir cítricos ni verduras frescas.

Causa

• Debilidad general, anemia

• Gingivitis y hemorragias cutáneas

Caracterizada

• Sangrados en encías, articulaciones y uñas

• Frecuente el cansancio, irritabilidad y pérdida de apetito.

Tratamiento

• Consumo de vitamina C

• No alcohol.

XEROFTALMIA

Enfermedad de los ojos

Mala absorción intestina, alteraciones metabólicas y de almacenamiento en el hígado

Sequedad persistente de la conjuntiva .

Opacidad de la córnea.

Relacionada con reumatismos

Síntomas

Ceguera nocturna

Cambios degenerativos en la retina

Formando placas grisáceas

Aparecen úlceras y necrosis

Déficit de Vit. A

TratamientoCorticoidesVitamina APilocarpina

Afección en la cual el cuerpo no tiene suficientes glóbulos rojos saludables

Trastorno sanguíneo

Carencia de vitamina B12, de ácido fólico

OTROS:

Alcoholismo Trastornos hereditarios

Leucemia

Mielofibrosis

Causas

La edad, su estado general de salud.

Gravedad y causa.

Tolerancia medicamentos, procedimientos o terapias

Expectativas para la evolución

Tratamiento

Término: megaloblástico

Gran tamaño (megalo) de las células precursoras (blastos) de la médula ósea

La luz del sol es importante para la

producción de vitamina D

La exposición a la luz solar es limitada

La falta de producción de vitamina D por

parte de la piel puede ocurrir si la persona está confinada en espacios interiores

Enfermedad ósea

Defecto nutricional

Deformidades esqueléticas

Causas

Descenso de la mineralización

Niveles bajos de calcio y fósforo en la sangre.

Sensibilidad óseaDeformidades dentales Crecimiento deficienteCalambres musculares

Síntomas

Reacción enzimática que emplea como coenzima la tiamina

pirofosfato.Participa en el metabolismo intermediario de hidratos de carbono. Es coenzima de

la descarboxilasa. El pirofosfato de tiamina es la coenzima necesaria para la

descarboxilación del piruvato en acetaldehído en la reacción catalizada por la

piruvato descarboxilasa; es por lo tanto uno de los factores que determinan la

entrada de acetato al ciclo de Krebs y un factor importante en la regulación de los

mecanismos de obtención de energía.

reacción enzimática que emplea como coenzima el NAD+.

Esta reacción consiste en oxidar el gliceraldehído-3-fosfato utilizando NAD+

para añadir un ion fosfato a la molécula, la cual es realizada por la enzima

gliceraldehído-3-fosfato deshidrogenasa o bien, GAP deshidrogenasa en 5

pasos, y de ésta manera aumentar la energía del compuesto.

valora

•Vitamina A

•Reacción de Carr-Price.- reacción colorimétrica de retinol con tricloruro de antimonio

•HPLC.- Principalmente, pueden utilizarse dos modos de cromatografía (fase normal y fase reversa) para la cuantificación de la vitamina A.

valora

•Vitamina E

•Reacción Emmerie-Engel

•Cromatografía de gas

•Evaporación y dilución

•HPLC.- Principalmente, pueden utilizarse dos modos de cromatografía (fase normal y fase reversa

valora•Vitamina D y K

•HPLC