Coenzimas y Grupos Prostéticos: Mecanismos de Transferencia Química en el Metabolismo

Transferencia de Grupos de 1 Carbono

Participa en la transferencia de grupos carboxílicos (**descarboxilaciones**, **carboxilaciones** o **transcarboxilaciones**).
Ejemplo: La piruvato carboxilasa, que produce la carboxilación del piruvato hacia el **oxalacetato**.
Está unida por enlace covalente a un residuo de lisina de la enzima, actuando como **grupo prostético**. Como consecuencia, la enzima permanece inalterada.

Participa en la transferencia de un solo **carbono** que puede tener distintos grados de oxidación, desde el metilo hasta el hidroximetilo.
Son frecuentes en el metabolismo de **aminoácidos (aa)** y **nucleótidos**.

Tiene un grupo metilo unido a un átomo de **azufre**, lo que le confiere un enorme potencial de transferencia.
Será la coenzima de la mayoría de las enzimas que participan en las transferencias del **grupo metilo**.
Está formado por un nucleósido de adenina unido a un azufre.
Su potencial de transferencia de metilos es mucho mayor (unas 1000 veces) que el del tetrahidrofolato, debido a que el metilo está unido a un azufre con carga positiva.

Transfiere grupos de dos carbonos y suele participar en reacciones carboxilativas y en reacciones de **transcetolación**.
Grupos transportados: aldehído activo (-C(-)-OH), α-hidroxicarbonilo (-CO-CH2OH).
Interviene en la **descarboxilación no oxidativa** de α-cetoácidos y reacciones de transcetolación.

No proviene de vitamina.
Actúa como **grupo prostético** porque está unido covalentemente a un residuo de lisina (Lys) en la enzima.
Puede encontrarse oxidado o reducido y también podría actuar como **coenzima redox**.
Actúa en el complejo de la **piruvato deshidrogenasa**.

Su sitio activo es el sitio **tiólico**, sirviendo de aceptor de grupos acilo, como el grupo acetilo, dando lugar al **Acetil-CoA**, muy importante en el metabolismo.
Participa en el inicio del **Ciclo de Krebs**.
La CoA tiene un alto poder de transferencia debido a que el enlace **tioéster** con el que se une el grupo acilo es muy inestable, comparado con el éster.
El enlace tioéster con el que se une el grupo acilo es muy inestable, porque no puede estabilizarse por resonancia, por lo que la CoA tiene un enorme potencial de transferencia de acilos.
Está formado por un nucleótido de adenina.

Tiene un juego entre su forma aldehído (**piridoxal**) y su forma amina (**piridoxamina**).
Va a transferir **grupos amino**, siendo crucial en el metabolismo de **aminoácidos** y en las enzimas **transaminasas**.
La forma piridoxal se une covalentemente a la enzima a un residuo de lisina (Lys), conocido como enlace de base de **Schiff**.
Actúa como un grupo prostético.
Hay una sustitución del amino de la lisina por el que tenía, dejando de estar unido covalentemente a la enzima (mecanismo de transaminación).

Ejemplos: La **ubiquinona** en la mitocondria y la **plastoquinona** en el cloroplasto.
La molécula tiene dos partes diferenciadas: el anillo quinona (**zona redox**) y una cadena hidrocarbonada que le da una naturaleza fuertemente apolar, encontrándose en la membrana interna de la mitocondria o del tilacoide.
Tienen pequeño tamaño y actúan como **transportador móvil**.
La quinona puede tomar dos electrones y dos protones en pasos sucesivos, pasando por el estado de **semiquinona**.
Siempre va a transferir dos electrones y dos protones.

Implican reacciones que son **estereoespecíficas**, siendo transferido selectivamente el hidruro a la parte frontal (A) o posterior (B) del anillo plano de nicotinamida del NAD+ (o NADP+).
Se trata de un **dinucleótido** formado por un AMP y un nucleótido de ribosa, unidos por dos fosfatos.
El anillo de nicotinamida posee carga positiva (+) cuando está oxidado.
Cuando se reduce, toma un ion hidruro (H-), que equivale a dos electrones y un protón (NAD+ + 2e- + H+ → NADH).
El NADH puede tener el H en dos posiciones (anterior o posterior), y esto es específico para las enzimas deshidrogenasas.
Si hay más NAD+ que NADH, se favorece el **catabolismo**. Se convierte en la **moneda celular del poder reductor**.
Si hay más NADP+, se favorece el **anabolismo** (el NADH cede sus electrones, tiene tendencia a liberar su poder reductor).

Hay dos tipos: el **FAD** (Flavín Adenín Dinucleótido) y el **FMN** (Flavín Mononucleótido).
Tienen como sitio activo el anillo de **isoxaloxacina** (flavina), que es el que participa en el proceso redox.
Tanto el FAD como el FMN se reducen con 2 electrones y 2 protones, formando **FADH2** y **FMNH2**, respectivamente.

Son grupos **tetrapirrólicos** con un **Fe** coordinado en el interior.
El Fe puede estar en forma de Fe²⁺ o Fe³⁺ (+1e^–).
Se usan como **intercambiador de electrones**.
Se encuentran en los **citocromos**, tanto en la **cadena respiratoria** como en la fotosintética.
Hay tres tipos de grupos hemo:
- Hemo A: Cadena hidrocarbonada relativamente larga.
- Hemo B: La forma más simple.
- Hemo C: Unido covalentemente a la parte proteica de la proteína por dos cisteínas.
Los citocromos tienen un espectro de absorción muy característico. La forma reducida tiene 3 picos de absorción (γ, β, α). Esto permite saber cuánto citocromo está oxidado o reducido (la forma oxidada no tiene esos picos).

Contienen hierro en forma férrica, pero no en un grupo hemo, sino asociado a **azufre**.
Son **grupos prostéticos**.
Se pueden agrupar de distinta forma (Fe con azufre (S) de la proteína: 2Fe-2S, 4Fe-4S).
Permiten donar o ceder un electrón, y tienden a donar, siendo **reductoras**.
Ejemplo: **Ferredoxina** (tipo [2Fe-2S]). Es importante porque es la aceptora final de electrones de la cadena *fotosintética* antes de pasarlos al NADP+.