Tiamina (Vitamina B1) y Pirofosfato de Tiamina
La deficiencia de Vitamina B1 produce el beriberi, caracterizado por problemas cardíacos y neurológicos.
La tiamina está constituida por una pirimidina sustituida unida mediante un puente metileno a un tiazol sustituido.
La tiamina aparece en las células en su forma de coenzima activa, el pirofosfato de tiamina (TPP). El TPP desempeña el papel de coenzima en dos tipos de reacciones:
- La descarboxilación de los alfa-cetoácidos.
- La formación o degradación de los alfa-cetoles.
En estas reacciones, el anillo de tiazol del pirofosfato de tiamina actúa como transportador transitorio de un grupo aldehído. Se necesitan también iones magnesio como cofactor.
Ejemplos de reacciones enzimáticas que utilizan TPP:
- Descarboxilación del piruvato (oxidación del piruvato a acetil-CoA por la piruvato deshidrogenasa).
- Oxidación de los alfa-cetoácidos (oxidación del isocitrato a alfa-cetoglutarato en el ciclo de Krebs).
- Formación y empleo de los alfa-cetoles por parte de las transcetolasas (ruta de las pentosas fosfato).
Riboflavina (Vitamina B2) y Flavín-Nucleótidos
La Vitamina B2 o riboflavina es sintetizada por las plantas y algunos microorganismos, pero no por organismos superiores.
Las dos formas coenzimáticas son FMN (flavina mononucleótido) y FAD (flavina adenina dinucleótido).
La riboflavina consta de un anillo heterocíclico, la isoaloxacina (flavina), conectada a través del N-10 al alcohol ribitol.
- El FMN tiene un fosfato esterificado en el hidroxilo 5’ del ribitol.
- El FAD tiene una adenosina ligada a través de un enlace pirofosfato a la riboflavina.
El FAD y el FMN funcionan en reacciones de oxidación-reducción aceptando y donando 2 átomos de hidrógeno a través del anillo de isoaloxacina. El FMN y el FAD son grupos prostéticos ya que están firmemente unidos a las enzimas denominadas flavoproteínas. Las flavoproteínas pueden ser: deshidrogenasas, oxidasas e hidroxilasas.
En las reacciones de oxidación-reducción, el grupo isoaloxacina unido al alcohol ribitol actúa como donador o aceptor de 2 átomos de hidrógeno.
- Formas oxidadas: FAD y FMN.
- Formas reducidas: FADH2 y FMNH2.
Ejemplo: la succinato deshidrogenasa cataliza la oxidación del succinato para formar fumarato:
COOH-CH2-CH2-COOH + FAD ⇔ COOH-CH=CH-COOH + FADH2
Ácido Nicotínico (Niacina, Vitamina B3) y Coenzimas NAD y NADP
La deficiencia de ácido nicotínico produce pelagra (dermatitis) en humanos.
El ácido nicotínico es el ácido piridina-3-carboxílico y da lugar a NAD (nicotinamida adenina dinucleótido) y a NADP (nicotinamida adenina dinucleótido fosfato), implicadas en reacciones de oxidorreducción.
El NAD+ está compuesto de adenosina y N-ribosil-nicotinamida unidas a través de un enlace de pirofosfato entre los dos hidroxilos en 5’ de las 2 porciones de ribosa. El NAD y el NADP son coenzimas de deshidrogenasas que están unidos de forma débil a la enzima y que catalizan reacciones de oxidación-reducción con la eliminación del equivalente a 2 átomos de hidrógeno de la molécula de sustrato. El coenzima solo acepta un átomo de H (en forma de ión hidruro: un protón y 2 electrones), el otro H+ queda libre.
- Formas oxidadas: NAD+ y NADP+.
- Formas reducidas: NADH y NADPH.
Ejemplo: La alcohol deshidrogenasa cataliza la oxidación reversible del etanol para dar acetaldehído:
CH3-CH2-OH + NAD+ ⇔ CH3-COH + NADH + H+
Ácido Pantoténico (Vitamina B5) y el Coenzima A
Su función es la de actuar como transportador de grupos acilo en las reacciones enzimáticas implicadas en:
- La oxidación de ácidos grasos.
- La síntesis de ácidos grasos.
- La oxidación del piruvato.
- Acetilaciones.
Vitamina B6 y Coenzimas de Piridoxina
Las formas coenzimáticas son:
- El fosfato de piridoxal (PLP).
- El fosfato de piridoxamina.
Vitamina B6 o piridoxina
Funcionan en reacciones en las que grupos amino o los aminoácidos se transforman o se transfieren.
El fosfato de piridoxal y el fosfato de piridoxamina actúan en las transaminaciones catalizadas por las transaminasas o aminotransferasas.
Biotina (Vitamina B7) y Biocitina
La biotina se une como grupo prostético a un resto de lisina formando aductos biotinil-lisina o biocitina.
La biocitina desempeña el papel de transportador intermediario de dióxido de carbono durante la acción de algunas enzimas carboxilasas.
El curso global de estas reacciones de carboxilación viene indicado por las ecuaciones:
ATP + HCO3– + biotinil-enzima ↔ ADP + Pi + carboxibiotinil-enzima
carboxibiotinil-enzima + Sustrato ↔ biotinil-E + Sustrato carboxilado
Ácido Fólico (Vitamina B9) y el Tetrahidrofolato
Su deficiencia produce el impedimento de la biosíntesis de las purinas y de la timina (pirimidina).
El ácido fólico se convierte, por reducción en dos etapas, en su forma de coenzima, el ácido tetrahidrofólico (FH4).
El FH4 actúa como transportador intermediario de grupos hidroximetilo (-CH2OH), formilo (-CHO) o metilo (-CH3) en gran número de reacciones enzimáticas en las que tales grupos se transfieren de un metabolito a otro o son interconvertidos.
Ácido Lipoico
Su forma oxidada es un disulfuro cíclico, el ácido lipoico, y su forma reducida, de cadena abierta, es el ácido dihidrolipoico que posee dos grupos sulfidrilo. Ambas formas se interconvierten en reacciones de oxido-reducción. La forma activa es la lipoil-lisina o lipoamida (el ácido lipoico unido a un resto de Lys a través del grupo ε-NH2). El ácido lipoico es un componente esencial de las deshidrogenasas de alfa-cetoácidos donde los grupos sulfidrilo actúan como transportadores de átomos de hidrógeno. Ejemplo: Piruvato deshidrogenasa.
Vitamina C o Ácido Ascórbico
Su estructura química es de lactona de un azúcar-ácido. Deriva de una hexosa, la L-gulosa. Es un potente reductor y se transforma fácilmente en ácido dehidroascórbico.
Abunda en cítricos y tomate. Actúa como cofactor en la hidroxilación enzimática de Prolina a hidroxiprolina (colágeno). Su deficiencia produce escorbuto.