DESCRIPCIÓN DE LOS NUCLEÓTIDOS DE BASES PÚRICAS Y PIRIMIDÍNICAS. COFACTORES: CONCEPTO. COENZIMAS Y VITAMINAS HIDROSOLUBLES

NUCLEÓTIDOS:Los nucleótidos están formados por:

Base nitrogenada + una pentosa + P +P + P

Nucleósido

Nucleótido mono (NMP)

Nucleótido di (NDP)

Nucleótido tri (NTP)

Bases nitrogenadas: Las bases están unidas covalentemente (por el N-1 en las pirimidinas y por el N-9 en las purinas) a través de enlace N-ß-glucosídico con el carbono 1’ de la pentosa, y el fosfato se une por enlace éster con el carbono 5’ de la pentosa.Nota: enlace éster se produce entre un alcohol (OH) y un ácido, en este caso el fosfato.

El enlace es ß porque el carbono 5’ y la base nitrogenada están en el mismo plano sino se denominaría α.

Los nucleósidos pueden estar en forma anti (base nitrogenada mirando al exterior), o en forma sin (base nitrogenada mirando hacia el grupo fosfato).La forma anti es más estable al no haber impedimentos estéricos dentro de la molécula.

PentosasAmbas están en forma ß-furanosa, están cicladas.Son ß porque tienen los OH del C-1 y del C-5 en el mismo plano.

Grupo fosfato Se llaman α, ß, γ según sea el 1º, 2º o 3º.El primer fosfato que se cede es el más externo.Grupos fosfato unidos entre sí mediante un enlace anhidrido.

INTRODUCIR LA NOMENCLATURA

Algunos ribonucleótidos poco abundantes (introducir tabla)

FUNCIONES DE LOS NUCLEÓTIDOS

Participar en los procesos de transferencia de energíaComo activadores metabólicos en las reacciones biosintéticasComo reserva energética en las reacciones degradativas.

Fosforilación Adenililación

Como agente de Uridililación ADP-ribosililación Metililación

Responsables del almacenamiento y transmisión de la información genéticaComponentes estructurales de los ácidos.

Ribonucleicos Desoxirribonucleotidos(RNAr, RNAm, RNAt) (ADN)

Ribonucleótidos Desoxirribonucleótidos

Actúan de segundos mensajeros

Es activado por la proteína G El óxido nitroso (NO) activa su formación

Participan en la catálisis enzimática- Donante universal de grupo metilo (S-adenosil- metionina)

dona

Adenosin 3’, 5’-monofosfato cíclico Guanosina 3’, 5’- monofosfato cíclico (CMPC)

Dona el metilo

- Donante universal del grupo sulfato (PAPS)

- Algunas coenzimas NAD+, NADP+, FAD, Coenzima A.

COFACTOR: CONCEPTO. Compuestos necesarios para la actividad enzimática.

Iones metálicosMoléculas orgánicas (coenzimas), actúan como transportadores transitorios de grupos funcionales

específicos.

Asociación con la enzimaTransitoria (co-sustrato): NAD+Permanente (grupo prostético) - Covalente

- No covalente

Metales y oligoelementos importantes como cofactor enzimático (introducir tabla)

VITAMINAS(Def): compuestos orgánicos de estructura heterogénea que deben necesariamente estar presentes en la dieta, aunque en pequeñas cantidades.

-No se pueden sintetizar en las células.-Son componentes de coenzimas.- Necesarias para el crecimiento, desarrollo y reproducción del ser humano.VITAMINA COENZIMA FUNCIÓN

Tiamina Pirofosfato de tiaminaActivación y transferencia de grupos aldehído

RiboflavinaFMN (mononucleótidos de flavina)

Oxidación y reducciónFAD (di nucleótido de flavina y adenina)

Niacina

NAD(dinucleótido de nicotinamida y adenina)

Oxidación y reducciónNADP(dinucleótido fosfato de nicotinamida y adenina)

Ácido pantoténico Coenzima A (CoA) Activación y transferencia del grupo acil

PiridoxinaPLP (piridoxal) Activación de aminoácidos: escisiónPMP (piridoxamina) Transaminación, descarboxilación

Biotina Biotina Activación y transferencia del CO2

Ácido lipoico LipoamidaActivación y transferencia de grupos acilooxidación reducción

Ácido fólico THF (tetrahidrofalato)Activación y transferencia de grupos funcionales monocarbonados diferentes del CO2

Cobalamina Adenosilcobalamina Isomerización

Metilcobalamina Transferencia de grupo metil

COENZIMAS DE OXIDACIÓN Y REDUCCIÓN

FAD y FMNEstas coenzimas contienen la vitamina riboflavina.El FAD y el FMN son coenzimas de una clase de deshidrogenasas denominadas flavoproteínas.La riboflavina está constituida por un anillo complejo de isoaloxacina, que es el que tiene la capacidad de aceptar los átomos de hidrógeno.La riboflavina se une en los tejidos con ácido fosfórico para dar FAD y FMN.Reacciones degradativas con formación de dobles enlaces suelen ser flavoenzimas las que participan.FAD y FMN se hallan unidos a la proteína enzimática y experimentan oxidación y reducción reversibles.Los átomos de hidrógeno se unen al N-1 y al N-5 del anillo de isoaloxacinaFormas oxidadas (FAD y FMN) son amarillas, formas reducida (FADH2, FMNH2) incoloras.

NAD+ y NADP+Coenzima que contiene la nicotinamida (derivado de la nicina) como aceptor de átomos de hidrógeno.NAD+ se forman al unirse una D-ribosa + ADP a la nicotinamidaNADP+ se forma al unirse un fosfato al C-2’ de la D-ribosa del ADP de la NAD+El NAD+ elimina dos átomos de hidrógeno del compuesto que se oxida, pero solo uno se transfiere a la posición 4 del anillo de nicotinamida del NAD+. El otro átomo de hidrógeno se transforma en un protón que pasa a la disolución, y el electrón se libera al NAD+ neutralizando la carga positiva de la posición 1 del anillo de nicotinamida.

COENZIMAS DE ACTIVACIÓN Y TRANSFERENCIA DE GRUPOS ACIL

TIAMINALa estructura de la tiamina contiene dos anillos, uno de pirimidina y otro de tiazol.En los tejidos, la vitamina ingerida con la dieta se transforma en su forma coenzimática denominada pirofosfato de tiamina (PPT).El PPT actúa como coenzima para la clase de enzimas que catalizan reacciones de separación o transferencia de grupos aldehídos.Actúa como transportador transitorio del grupo aldehído, que entra en el C-2 del anillo de tiazol.También actúa como una cocarboxilasa, participando principalmente en descarboxilación del ácido pirúvico, catalizada por la enzima piruvato descarboxilasa de la levadura para formar acetaldehído (que se une al C-2 del anillo tiazol) y CO2.(fermentación alcohólica).Coenzima del piruvato deshidrogenasa: síntesis de acetil-CoA, al ceder el grupo acilo a la lipoamida.Coenzima de la α-cetoglutarato.

ÁCIDO LIPOICODeriva del ácido graso octanoico.Coenzima se denomina lipoamidaLa coenzima (lipoamida) está unido covalentemente a un resto específico de lisina de la enzima. La forma reducida del ácido lipoico posee dos grupos sulfhidrilo (SH)Su forma oxidada es un disulfuro cíclico (forma no activa).Compuesto esencial de la deshidrogenasa α-acetoácido, en las que el grupo sulfhidrilo actúan como transportadores de átomos de hidrógeno y de grupos acilo.Grupo acilo puede provenir de la tiamina.

COENZIMA ACoA es Acido pantoténico (ác. Pantoico + ß-alanina)+ADP (fosforilado C-3’)+ ß aminoetanol.ß-alanina, proviene de la descarboxilación del aspartato.ß aminoetanol, proviene de la descarboxilación de la cisteína.Derivado más importante de la CoA es la acetil-CoA, que se forma como consecuencia de la unión de un grupo acetilo (-CO-R) al grupo tiol libre de la CoA.Grupo acilo puede provenir de una lipoamida que ha sido acetilada por una tiamina.La función metabólica de la CoA es la de transferir grupos acilo.El grupo tiol de la molécula de CoA-SH se acila y forma un tioéster (CoA-S-CO-R).El grupo acilo del éster acil-CoA es posteriormente transferido a una molécula aceptora, en una reacción catalizada enzamáticamente.El grupo funcional de la forma enzimática es el grupo –SH.CoA interviene en reacciones de acetilación, síntesis de grasa y síntesis de esteroides.

PIROXIDINADebemos ingerir el piridoxal o la piridoxamina.Forma coenzima activa es el fosfato piridoxal (piridoxal con grupo fosfato en el C-5’)Carbonos se numeran de forma antihoraria desde el N. Enzimas dependientes de piridoxal intervienen en reacciones de - Transaminación (piridoxamina)

-Descarboxilación (piridoxalfosfato) - Escisión

Mecanismo de acción depende del C-4’, excepto con la glucógeno fosforilasa que depende del grupo fosfato del C-5’.

Actúa en la reacción de descarboxilación del glutamato formándose ácido γ-aminobutírico, como coenzima de la glutamato descarboxilasa.

BIOTINA

1 anillo de

imidazolínicoCompuesta por: 1 anillo de tetrahidrotiofeno.

Ácido graso pentanoicoActúa como grupo prostético unido covalentemente a un residuo de lisina de la enzima.Actúa con enzimas que catalizan carboxilaciones (piruvato carboxilasa, acetil-CoA carboxilasa)En estas reacciones el complejo biotina enzima se transforma en N-carboxibiotina-enzima mediante la adición de CO2 al N-1 en una reacción en la que se consume ATP.Finalmente el CO2 es transferido al sustrato.

ÁCIDO FÓLICO:

Piridoxal-5´-fosfato (PLP)

Piridoxamina-5´-fosfato (PMP)

Anillo de pirimidina ( horario) 6-metilpterina ácido pteroicoAnillo de pirizina (antihorario) ρ-aminobenzoico ácido pteroilglutamicoGlutamato

Ser humano puede añadir a esta molécula hasta 6 glutamatos, actividad no varía y da mayor solubilidad.Los glutamatos se une por enlace isopeptídico.La coenzima es el tetrahidrofolato.(THF)Los átomos de hidrógeno se unen al N-5, N-6, N-7, N-8.

Conversión del ác. Fólico a THF.1) mediante al enzima dihidrofalato reductasa se incorpora 2 hidrógenos en N-8 y N-7, mediante la

oxidación de NADH + H+.2) mediante la oxidación de NADH + H+, se añaden los otros dos hidrógenos en N-6 y N-5.

Funciones de la coenzima:Actúa en el metabolismo (síntesis y degradación) de los aminoácidos de His, Gly y Ser.Síntesis de bases púricas (uracilo y timina) y de timidilato.Grupos transportados por THF Compuestos derivados

Metilo –CH3 N-5-metil-THFMetileno –CH2- N-5-N10-metilen-THFMetenil –CH= N-5, N-10-metenil-THF

Formimino –CH=NH N-5-formimino-THF

Formil –CH=ON-5-formil-THFN-10-formil-THF

La entrada de estos monocarbonados en la molécula de THF proviene de la degradación de los 3 aminoácidos.Mediante la síntesis de Gly mediante la degradación de Ser obtenemos N-5, N-10-metilen-THF.

Ser Gly

1) THF N-5, N-10-metilen-THF1) La cadena R de la Ser se degrada perdiendo una molécula de agua , por lo tanto queda la Gly. El grupo

metileno entra en la THF porque se produce una escisión de los enlaces covalentes saliendo agua y grupo amino, el Cα pasa al THF dando el producto.

NADP NADPH + H+

2) N-5, N-10-metelino-THF N-5, N-10-metenil-THF2) la reacción se produce por oxidoreducción mediante una enzima oxidorreductasa dependiente de NADP.

3) El N-5, N-10-metenil-THF se puede transformar en cualquiera de los otros productos.

Nota: las reacciones son reversibles. Hys formiminoglutamato

5) THF N-5-formimino-THF5) la reacción sucede gracias a la degradación de la Hys a formiminoglutamato, el cual cederá el grupo

formimino al THF.

6) El N-5-formimino-THF se transforma en N-5, N-10-metenil-THF mediante la desaminación del N-5 catalizado por la ciclodesaminasa.

formiato

7) THF N-10-formil-THF7) El N-10-formil-THF se forma directamente del formiato (HCO2-).

Síntesis de la tiamina:La tiamina no se sintetiza directamente de la mutilación del uracilo (que es en lo que se diferencian las bases), porque no hay enzima que catalice la reacción.Sino que la tiamina se sintetiza de la dUMP que se metila a través del N-5, N-10-metelen-THF.El grupo metileno también puede venir de la degradación de aminoácidos.

Nota: THF es importante en los periodos de gestación, al ser una coenzima que interviene en la síntesis de nucleótidos.

Las bacterias sintetizan folato pero no ácido ρ-aminobenzoico, por eso se usan sulfanilamida (estructura parecida al ácido), para que actue como bactericida, ya que se une al folato e impide la producción de N-5, N-10-metilen-THF, impidiendo así la síntesis de tiamina y con ello la reproducción bacteriana.

El metotrexato se usa para inhibir el crecimiento descontrolado de células, ya que bloquea el THF.

7,8 dihidrobiopterina (anillo de folato + 2 H) No es una proteína pero actúa junto con las hidroxilasa en la síntesis de Tyr a partir de Phe.

NADPH + H+ NADP

7,8 dihidrobiopterina 5,6,7,8-tetrahidrobiopteina (coenzima)Dihidrofolato reductora

Síntesis de tirosinaPhe + O2 H2O +Tyr FenilalaninahidroxilasaPara degradar la Phe primero se debe sintetizar Tyr (aminoácido semi-esencial, porque se puede sintetizar a partir de Phe)Dieta carente de Phe provocará carencia de Phe y Tyr.Fenilcetonúricos carecen de Fenilalanina hidroxilasa o la tienen atrofia por lo tanto necesitan una dieta rica en tirosina y con aportes de fenilalanina mínimos.

COBALAMINA: OH CN

Co+ cobalamina Co+ Ciano-cobalamina

DMB DMB

Coenzimas dependen del sustitutivo del Co+.

Metil-cobalamina

Es la coenzima más sencilla, Actúa como coenzima de la metionina sintasa en la reacción de mutilación de la homocisteína para sintetizar metionina.

CH3 metil-cobalamina sintasa THF 5-metil-THF

Co+ Homocisteína CH3-B12 B12 Metionina

DMB Metionina sintasa

5-metil-THF recarga a la cobalamina.El grupo metilo que transporta la cobalamina puede provenir de la síntesis de un aminoácido o directamente del Fomiato.

Metionina precursora de la S-adenosilmetionina

ATP + metionina S-adenosilmetionina + PPi + Pi SAM-sintetasa

Nota: Las sintasas no necesitan aportar ATP en la catálisis porque el enlace de grupo transportado tiene energía suficiente para producir la reacción.

5’-desoxiadenosil-cobalaminaInterviene en reacciones catalizadas por mutasas (cambio de grupo funcional entre dos C continuos).

L-metilmalonil.CoA Succinil-CoA Metilmalonil-CoA mutasa

Proponil-CoA carboxilasa

Proponil-CoAEl anillo tetrapirrólico semejante al del grupo hemo que tiene la cobalamina, no lo podemos sintetizar porque dos de sus anillos pirrólico están unidos directamente.

Vitamina CProviene de un monosacárido de 6C, ciclado en forma de anillo de furanosa.Interviene como coenzima de la prolilhidrixilasa y la lisilhidroxilasa en la hidroxilación de la prolina y la lisina en la síntesis de colágenoImportante para la absorción de hierro.