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NO VITAMINASCoenzima                     Grupo químico transferido   DistribuciónAdenosina trifosfato (ATP)   Grupo fosfat...
Funciones de las coenzimasLa principal función de las coenzimas es actuar como intermediarios metabólicos.Elmetabolismo co...
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FUNCIONESFuente de energíaEl ATP es la principal fuente de energía para la mayoría de las funciones celulares.Esto incluye...
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Síntesis de desoxirribonucleótidosEn todos los organismos conocidos, los desoxirribonucleótidos que componen el ADNse sint...
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Las coenzimas

  1. 1. Las coenzimasLas coenzimas son pequeñas moléculas orgánicas no proteicas que transportangrupos químicos entre enzimas. A veces se denominan cosustratos. Estas moléculasson sustratos de las enzimas y no forman parte permanente de la estructuraenzimática. Esto distingue a las coenzimas de los grupos prostéticos, que soncomponentes no protéicos que se enlazan estrechamente a las enzimas, tales comolos centros hierro-azufre, la flavina o los grupos hemo. Tanto coenzimas como gruposprostéticos pertenecen a un grupo más amplio, los cofactores, que son moléculas noprotéicas (por lo general, moléculas orgánicas o iones metálicos) que requieren lasenzimas para su actividad.En el metabolismo, las coenzimas están involucradas en reacciones de transferenciade grupos (como la coenzima A y la adenosina trifosfato (ATP)), y las reaccionesredox (como la coenzima Q10 y la nicotinamida adenina dinucleótido (NAD+)). Lascoenzimas se consumen y se reciclan continuamente en el metabolismo; un conjuntode enzimas añade un grupo químico a la coenzima y otro conjunto de enzimas loextrae. Por ejemplo, las enzimas como la ATP sintasa fosforilan continuamente laadenosina difosfato (ADP), convirtiéndola en ATP, mientras que enzimas como lasquinasas desfosforilan el ATP y lo convierten de nuevo en ADP.Las moléculas de coenzima son a menudo vitaminas o se hacen a partir de vitaminas.Muchas coenzimas contienen el nucleótido adenosina como parte de su estructura,como el ATP, la coenzima A y el NAD+. Esta estructura común puede reflejar unorigen evolutivo como parte de los ribozimas en un antiguo mundo de ARN.
  2. 2. Tipos de coenzimasVITAMINAS Y DERIVADOS Componente Grupo químicoCoenzima Vitamina Distribución adicional transferido Bacterias, arqueasNAD+ y NADP+ Niacina (B3) ADP Electrones y eucariotas Ácido Grupo acetilo y otros Bacterias, arqueasCoenzima A pantoténico ADP grupos acilo y eucariotas (B5) Grupos metilo,Ácido Ácido fólico Residuos de Bacterias, arqueas formilo, metileno ytetrahidrofólico (B9) glutamato y eucariotas formiminoFiloquinona (K1) Bacterias, arqueasMenaquinona Grupo carbonilo y Vitamina K Ninguno y eucariotas(K2) electrones * SintéticaMenadiona(K3)* Bacterias, arqueasÁcido ascórbico Vitamina C Ninguno Electrones y eucariotas Riboflavina Metanógenos yCoenzima F420 Aminoácidos Electrones (B2) algunas bacterias
  3. 3. NO VITAMINASCoenzima Grupo químico transferido DistribuciónAdenosina trifosfato (ATP) Grupo fosfato Bacterias, arqueas y eucariotasS-Adenosil metionina Grupo metilo Bacterias, arqueas y eucariotas3-Fosfoadenosina-5- Grupo sulfato Bacterias, arqueas y eucariotasfosfosulfatoCoenzima Q Electrones Bacterias, arqueas y eucariotas Átomo de oxígeno yTetrahidrobiopterina Bacterias, arqueas y eucariotas electrones Diacilgliceroles y gruposCitidina trifosfato Bacterias, arqueas y eucariotas lipídicosAzúcares nucleótidos Monosacáridos Bacterias, arqueas y eucariotas Algunas bacterias y la mayoría deGlutatión Electrones eucariotasCoenzima M Grupo metilo MetanógenosCoenzima B Electrones MetanógenosMetanofurano Grupo formilo MetanógenosTetrahidrometanopterina Grupo metilo Metanógenos
  4. 4. Funciones de las coenzimasLa principal función de las coenzimas es actuar como intermediarios metabólicos.Elmetabolismo conlleva una amplia gama de reacciones químicas, pero la mayoríacorresponden a unos tipos básicos de reacciones que implican la transferencia degrupos funcionales. Esta química común permite a las células utilizar un pequeñoconjunto de intermediarios metabólicos para transportar grupos químicos entre lasdiferentes reacciones . Estos intermediarios en la transferencia de grupos son lascoenzimas.Cada clase de reacción de transferencia de grupo se lleva a cabo por una coenzimaparticular, que es el sustrato de un conjunto de enzimas que la producen, y unconjunto de enzimas que la consumen. Un ejemplo de esto son las deshidrogenasas,que utilizan la nicotinamida adenina dinucleótido (NADH) como cofactor. Aquí,cientos de enzimas diferentes eliminan los electrones de sus sustratos y reducen elNAD+ a NADH. Esta coenzima reducida es entonces un sustrato para cualquiera de lasreductasas presentes en la célula que necesitan reducir sus sustratos.Las coenzimas se reciclan continuamente, por lo tanto, como parte delmetabolismo. A modo de ejemplo, la cantidad total de ATP en el cuerpo humano esaproximadamente 0,1 moles. Este ATP se ve constantemente degradado en ADP, yluego se convierte de nuevo en ATP. Así, en un momento determinado, el importetotal de ATP más ADP se mantiene relativamente constante. La energía utilizada porlas células humanas requiere la hidrólisis de 100 a 150 moles de ATP diario que esalrededor de 50 a 75 kg. Típicamente, un ser humano usará su peso corporal de ATPen el transcurso del día. Esto significa que cada molécula de ATP se recicla de 1000a 1500 veces al día.El principal papel de las vitaminas es actuar como coenzimas en el organismo,aunque las vitaminas tienen otras funciones en el cuerpo. Las coenzimas también sefabrican a partir de nucleótidos, como la adenosina trifosfato (que es eltransportador bioquímico de los grupos fosfato), o la coenzima A (que transportagrupos acilo). La mayoría de las coenzimas se encuentran en una enorme variedad deespecies, y algunas son universales para todas las formas de vida. Una excepción aesta amplia distribución es un grupo único de coenzimas que evolucionaron enmetanógenas, y que se limitan al grupo de las arqueas.
  5. 5. Coenzimas NAD+ y NADHLa nicotinamida adenina dinucleótido (abreviado NAD+,y también llamada difosfopiridina nucleótido y CoenzimaI), es una coenzima que se encuentra en todas las célulasvivas. El compuesto es un dinucleótido, ya que consta dedos nucleótidos unidos a través de sus grupos fosfato conun nucleótido que contiene un anillo adenosina y el otroque contiene nicotinamida.En el metabolismo, el NAD+ participa en las reaccionesredox (oxidorreducción), llevando los electrones de unareacción a otra. La coenzima, por tanto, se encuentra endos formas en las células: NAD+ y NADH. El NAD+, que esun agente oxidante, acepta electrones de otrasmoléculas y pasa a ser reducido, formándose NADH, que Coenzima NADpuede ser utilizado entonces como agente reductor paradonar electrones. Estas reacciones de transferencia de electrones son la principalfunción del NAD+. Sin embargo, también es utilizado en otros procesos celulares, enespecial como sustrato de las enzimas que añaden o eliminan grupos químicos delas proteínas, en modificaciones post-traduccionales. Debido a la importancia deestas funciones, las enzimas que intervienen en el metabolismo del NAD+ sonobjetivos para el descubrimiento de medicamentos.En los organismos, el NAD+ puede ser sintetizado desde cero (de novo) a partir delosaminoácidos triptófano o ácido aspártico. Alternativamente, los componentes delas coenzimas se obtienen a partir de los alimentos, comola vitamina llamada niacina. Compuestos similares son liberados por las reaccionesque descomponen la estructura del NAD+. Estos componentes preformados pasanluego a través de una ruta que los recicla de vuelta a la forma activa. AlgunosNAD+ también se convierten en nicotinamida adenina dinucleótido fosfato (NADP+),cuya química es similar a la de la coenzima NAD+, aunque tiene diferentes funcionesen el metabolismo.BIOSÍNTESISEl NAD+ se sintetiza a través de dos rutas metabólicas: en una ruta de novo a partirde aminoácidos, o en rutas de rescate mediante el reciclado de componentespreformados como nicotinamida convertida de nuevo a NAD+.
  6. 6. Producción de novoLa mayoría de los organismossintetizan NAD+ a partir decomponentes simples. El conjuntoespecífico de reacciones varíaentre los organismos, pero unacaracterística común es lageneración de ácido quinolínico(QA) a partir de un aminoácido, yasea triptófano (Trp) en los Algunas rutas metabólicas que sintetizan y consumen NAD+ en los vertebrados. Las abreviaturas se definen en el texto.animales y algunas bacterias, obien ácido aspártico en algunasbacterias y plantas. El ácido quinolínico se convierte en ácido nicotínicomononucleótido (NaMN) mediante transferencia de un grupo fosforibosa. Un grupoadenilato se transfiere entonces para formar ácido nicotínico adenina dinucleótido(NaAD). Por último, el grupo ácido nicotínico del NaAD es amidado a un gruponicotinamida (Nam), formando nicotinamida adenina dinucleótido.En un nuevo paso, algunos NAD+ se convierten en NADP+ mediante la NAD+ kinasa,que fosforila el NAD+. En la mayoría de los organismos, esta enzima utiliza ATP comofuente del grupo fosfato, aunque en las bacterias tales como Mycobacteriumtuberculosis y en las arqueas comoPyrococcus horikoshii, el polifosfato inorgánico esuna alternativa como donante de fosfato.FUNCIONESLa nicotinamida adenina dinucleótido tiene varias funciones esenciales en elmetabolismo. Actúa como coenzima en las reacciones redox, como donante degrupos ADP-ribosa en las reacciones de ADP-ribosilación, como precursor del segundomensajero de la molécula cíclica de ADP-ribosa, así como sustrato para las ADNligasas bacterianas y un grupo de enzimas llamadas sirtuinas, que usan NAD+ paraeliminar los grupos proteícos acetilo.OxidoreductasasLa principal función del NAD+ en el metabolismo es la transferencia de electrones deuna reacción redox a otra. Este tipo de reacción es catalizada por un gran grupo deenzimas llamadas oxidoreductasas. Los nombres correctos para estas enzimascontienen los nombres de sus sustratos: por ejemplo, la NADH-ubiquinona
  7. 7. oxidoreductasa cataliza la oxidación del NADH por la coenzima Q. Sin embargo, estasenzimas son también conocidas como deshidrogenasas o reductasas, por lo que laNADH-ubiquinona oxidoreductasa también suele ser llamada NADH deshidrogenasa o,a veces, coenzima Q reductasa.Cuando están enlazados a una proteína, elNAD+ y el NADH suelen mantenerse en unmotivo estructural conocido como pliegueRossmann. El nombre proviene de MichaelRossmann, que fue el primer científico endarse cuenta de lo común que es estaestructura dentro de las proteínas enlazadas anucleótidos. Este pliegue contiene tres o máshebras beta paralelas enlazadas mediante doshélices alfa en el orden beta-alfa-beta-alfa-beta. Esto forma una hoja beta flanqueada poruna capa de hélices alfa a cada lado. Debido aque cada pliegue Rossmann enlaza unnucleótido, los dominios de enlace para eldinucleótido NAD+ consisten de dos pares de El pliegue de Rossmann en la zona de la lactatopliegues Rossmann, con cada pliegue deshidrogenasa de Cryptosporidium parvum, con el NAD+ en rojo, las láminas beta en amarilloenlazando un nucleótido dentro del cofactor. y las hélices alfa en púrpura.Sin embargo, este pliegue no es universalentre las enzimas dependientes de NAD, yaque se ha descubierto recientemente que una clase de enzimas bacterianasinvolucradas en el metabolismo de los aminoácidos se enlazan a la coenzima perocarecen de esta forma de pliegue.Cuando se enlaza al sitio activo de una oxidoreductasa, el anillo nicotinamida de lacoenzima se coloca de modo que pueda aceptar un hidruro del otro sustrato. Ya queel carbono C4 que acepta el hidrógeno es proquiral, esto puede ser explotado en lacinética de enzimas para dar información sobre el mecanismo enzimático. Esto sehace mediante la mezcla de una enzima con un sustrato que tiene átomos dedeuterio sustituidos por los hidrógenos, de tal forma que la enzima reducirá elNAD+ mediante la transferencia de un deuterio en lugar de un átomo de hidrógeno.En este caso, una enzima puede producir uno de los dos estereoisómeros de NADH.En algunas enzimas, el hidrógeno se transfiere desde el plano superior del anillo denicotinamida (las oxidoreductasas clase A), mientras que en otras enzimas (lasoxidoreductasas de clase B) la transferencia se produce desde abajo.
  8. 8. A pesar de esta similitud en la forma en que las proteínas se unen a las coenzimas, las enzimas casi siempre muestran un alto nivel de especificidad, ya sea por el NAD+ o el NADP+. Esta especificidad refleja las distintas funciones metabólicas de las dos coenzimas, y es el resultado de diferentes clases de residuos de aminoácidos en los dos tipos de sitios de unión al coenzima. Por ejemplo, en el sitio activo de las enzimas Aspecto del NAD en 3D. dependientes de ADP, se forma un enlace iónico entre una cadena lateral de aminoácidos básico y el grupo fosfato ácido del NADP+. Por el contrario, en las enzimasdependientes de NAD, la carga en este bolsillo se invierte, impidiendo el enlace delNADP+. Sin embargo, hay algunas excepciones a esta regla general, y enzimas comola aldosa reductasa, glucosa-6-fosfato deshidrogenasa, y la metilentetrahidrofolatoreductasa pueden utilizar ambas coenzimas en algunas especies.Papel en el metabolismo redoxLas reacciones redox catalizadas poroxidoreductasas son vitales en todo elmetabolismo, pero una esferaparticularmente importante es la liberaciónde energía de los nutrientes. Los compuestosreducidos, como laglucosa, se oxidan,liberando así la energía. Esta energía setransfiere al NAD+ mediante reducción aNADH, como parte de la glucolisis y el ciclodel ácido cítrico (ciclo de Krebs). Eneucariotas, los electrones transportados porel NADH que se produce en el citoplasmamediante glucolisis son transferidos al Esquema del metabolismo redoxinterior de la mitocondria por lanzaderasmitocondriales, como la lanzadera malato-aspartato. El NADH es oxidado a su vez por la cadena de transporte de electrones,que bombea protones a través de la membrana y genera ATP a través de lafosforilación oxidativa. Estos sistemas de lanzadera también tienen la misma funciónde transporte en los cloroplastos.Dado que tanto las formas oxidadas como reducidas de nicotinamida adeninadinucleótido se utilizan en estos conjuntos de reacciones enlazadas, la célulamantiene aproximadamente concentraciones iguales de NAD+ y NADH. Una
  9. 9. proporción alta de NAD+/NADH permite a este coenzima actuar como agenteoxidante y como reductor. En contraste, la función principal del NADP+ es comoagente reductor en el anabolismo, estando la coenzima implicada en rutas como lasíntesis de ácidos grasos y la fotosíntesis. Dado que el NADPH es necesario paraconducir las reacciones redox como un fuerte agente reductor, la proporciónNADP+/NADPH se mantiene muy baja.Aunque es importante en el catabolismo, el NADH se utiliza también en lasreacciones anabólicas, como la gluconeogénesis. Esta necesidad de NADH en elanabolismo plantea un problema creciente para los procariotas que crecen ennutrientes que liberan sólo una pequeña cantidad de energía. Por ejemplo, lasbacterias nitrificantes como Nitrobacter oxidan el nitrito a nitrato, lo que liberaenergía suficiente para bombear los protones y generar ATP, pero no la suficientecomo para producir NADH directamente. Como el NADH sigue siendo necesario paralas reacciones anabólicas, estas bacterias utilizan una nitrito oxidoreductasa paraproducir la suficiente fuerza motriz de protones como para ejecutar parte de lacadena de transporte de electrones en sentido inverso, generando NADH.Funciones no redoxLa coenzima NAD+ se consume también en las reacciones de transferencia de ADP-ribosa. Por ejemplo, las enzimas llamadas ADP-ribosiltransferasas añaden la fracciónADP-ribosa de esta molécula a las proteínas, en una modificación postraduccionalllamada ADP-ribosilación. Esta reacción implica la adición de un solo grupo ADP-ribosa (mono-ADP-ribosilación), o la transferencia de ADP-ribosa a las proteínas encadenas largas ramificadas (poli-ADP-ribosilación). La mono-ADP-ribosilación seidentificó por primera vez como el mecanismo de un grupo de toxinas bacterianas,en particular la toxina del cólera, pero también participan en la señalización celularnormal. La poli-ADP-ribosilación es llevada a cabo por las polimerasas poli-(ADP-ribosa). La estructura de poli-(ADP-ribosa) está implicada en la regulación de varioseventos celulares, y es más importante en el núcleo celular, en procesos como lareparación del ADN o el mantenimiento del telómero mantenimiento. Además deestas funciones dentro de la célula, se ha descubierto recientemente un grupo deADP-ribosiltransferasas extracelulares, pero sus funciones aún no están claras.
  10. 10. Otra función de esta coenzima en laseñalización celular es como precursor dela ADP-ribosa cíclica, que se produce apartir de NAD+ por ADP-ribosil ciclasas,como parte de un sistema de segundomensajero. Esta molécula actúa en laseñalización de calcio mediante laliberación de calcio de las reservasintracelulares. Esto lo hace mediante el Estructura de la ADP-ribosa cíclicaenlace y apertura de una clase de canalesde calcio llamados receptores derianodina, que se encuentran en las membranas de los orgánulos como el retículoendoplasmático.El NAD+ también es consumido por las sirtuinas, que son deacetilasas dependientesde NAD, como la Sir2. Estas enzimas actúan mediante la transferencia de un grupoacetilo de sus proteínas sustrato a la fracción ADP-ribosa del NAD+; esto rompe lacoenzima y libera nicotinamida y O-acetil-ADP-ribosa. Las sirtuinas parecen estarimplicadas en la regulación de la transcripción a través de histonas deacetilantes yalteración de la estructura del nucleosoma. Aunque las proteínas no histonas puedenser desacetilizadas también por las sirtuinas. Esta actividad de las sirtuinas esespecialmente interesante debido a su importancia en la regulación delenvejecimiento.Otras enzimas dependientes de NAD son las ADN ligasas bacterianas, que unen dosextremos de ADN mediante el uso de NAD+ como sustrato para donar un grupoadenosina monofosfato (AMP) al fosfato 5 de un extremo de ADN. Este intermediarioes atacado luego por el grupo hidroxilo 3 del otro extremo de ADN, formando unnuevo enlace fosfodiéster. Esto contrasta con las ADN ligasas eucarióticas, queutilizan el ATP para formar intermediarios ADN-AMP.
  11. 11. Coenzima A (CoA)La coenzima A (CoA) es una coenzima detransferencia de grupos acilo que participa endiversas rutas metabólicas (ciclo de Krebs,síntesis y oxidación deácidos grasos). Se derivade una vitamina: el ácido pantoténico(vitamina B5), y es una coenzima libre. Suaislamiento se produjo en 1951 por elbioquímico alemán (y premio Nobel) FeodorLynen, en forma de acetil-coenzima A a partirde células de levadura.Su parte reactiva es la función tiol (-SH) de latioetanolamina, que se simboliza a menudo Coenzima Acomo HS-CoA (o CoA-SH). Por lo tanto, lareacción con un ácido carboxílico forma un enlace aciltioéster rico en energía.Fuentes alimenticias de esta coenzima son: despojos, setas, carne y yema de huevo.Reacción: CoA-SH + R-COOH => S-CoA-CO-R (+ H2O)BIOSÍNTESISLa molécula de coenzima A consta de varios componentes: un nucleótido (adenosinadifosfato, ADP), una vitamina (ácido pantoténico, vitamina B5) yun aminoácido (cisteína). Se sintetiza en un proceso de cinco etapas a partir delpantotenato:1. El pantotenato se fosforila a 4-fosfopantotenato mediante la enzima pantotenatokinasa.2. Una cisteína es añadida al 4-fosfopantotenato mediante la enzimafosfopantotenoilcisteína sintetasa, para formar 4-fosfo-N-pantotenoilcisteína (PPC).3. La PPC se descarboxila a 4-fosfo-panteteína mediante la fosfopantotenoilcisteínadescarboxilasa.4. La 4-fosfo-panteteína es adenililada para formar defosfo-CoA mediante la enzimafosfopanteteína adenilil transferasa.5. Por último, la defosfo-CoA es fosforilada a CoA (coenzima A) utilizando ATP,mediante la enzima defosfo-CoA kinasa.
  12. 12. FUNCIÓNPuesto que la coenzima A es químicamente un tiol, puede reaccionar con los ácidoscarboxílicos para formar tioésteres, funcionando así como un transportador degrupos acilo. Asiste en la transferencia de ácidos grasos desde el citoplasma a lasmitocondrias. Una molécula de coenzima A que transporta un grupo acetilo seconoce como acetil-CoA. Cuando no lleva grupo acilo generalmente se denominaCoASH o HSCoA.Grupos acilo transportados por el Coenzima A* Acetil-CoA* Propionil-CoA* Acetoacetil-CoA* Cumaril-CoA (utilizado en la biosíntesis de flavonoides)* Derivados acilo de ácidos dicarboxílicos:o Malonil-CoAo Succinil-CoAo Hidroximetilglutaril-CoA (utilizado en la biosíntesis de isoprenoides)o Pimelil-CoA (utilizado en la biosíntesis de biotina)* Butiril-CoAAdenosina trifosfato (ATP)La adenosina trifosfato (abreviado ATP, y tambiénllamada adenosín-5-trifosfato o trifosfato deadenosina) es una molécula utilizada por todos losorganismos vivos para proporcionar energía en lasreacciones químicas. También es el precursor de unaserie de coenzimas esenciales como el NAD+ ola coenzima A. El ATP es uno de los cuatro Fórmula estructural del ATPmonómeros utilizados en la síntesis de ARN celular.Además, es una coenzima de transferencia de gruposfosfato que se enlaza de manera no-covalente a las enzimas quinasas (co-sustrato).El ATP fue descubierto en 1929 por Karl Lohmann. En 1941, Fritz Albert Lipmannpropuso el ATP como principal molécula de transferencia de energía en la célula.
  13. 13. PROPIEDADES Y ESTRUCTURA El ATP es un nucleótido trifosfato que se compone de adenosina (adenina y ribosa, como β-D-ribofuranosa) y tres grupos fosfato. Su fórmula molecular es C10H16N5O13P3. La estructura de la molécula consiste en una base purina (adenina) enlazada al átomo de carbono 1 de un azúcar pentosa. Los tres grupos fosfato se enlazan al átomo de carbono 5 de la pentosa. Los grupos fosforilo, comenzando con el grupo más cercano a la ribosa, se conocen como fosfatos alfa (α), beta (β) y gamma (γ). Estructura en 3D del ATP El ATP es altamente soluble en agua y muy estable en soluciones de pH entre 6.8 y 7.4, pero se hidrolizarápidamente a pH extremo. Por consiguiente, se almacena mejor como una salanhidra.La masa molecular del ATP es de 507,181 g/mol y su acidez es de 6.5. Es unamolécula inestable y tiende a ser hidrolizada en el agua. Si el ATP y el ADP seencuentran en equilibrio químico, casi todos los ATP se convertirán a ADP. Lascélulas mantienen la proporción de ATP a ADP en el punto de diez órdenes demagnitud del equilibrio, siendo las concentraciones de ATP miles de veces superior ala concentración de ADP. Este desplazamiento del equilibrio significa que lahidrólisis de ATP en la célula libera una gran cantidad de energía. Al ATP se le llamaa veces "molécula de alta energía", aunque esto no es correcto, ya que una mezclade ATP y ADP en equilibrio en el agua no puede hacer un trabajo útil. El ATP nocontiene "enlaces de alta energía", y cualquier otra molécula inestable serviría comouna forma de almacenar energía si la célula mantuviera su concentración lejos delequilibrio.El ATP tiene múltiples grupos ionizables con diferentes constantes de disociación delácido. En solución neutra, el ATP está ionizado y existe principalmente como ATP4-,con una pequeña proporción de ATP3-. Como tiene varios grupos cargadosnegativamente en solución neutra, puede quelar metales con una afinidad muyelevada. El ATP existe en la mayoría de las células en un complejo con Mg2+.
  14. 14. FUNCIONESFuente de energíaEl ATP es la principal fuente de energía para la mayoría de las funciones celulares.Esto incluye la síntesis de macromoléculas como el ADN, el ARN y las proteínas.También desempeña un papel fundamental en el transporte de macromoléculas através de las membranas celulares, es decir, en la exocitosis y endocitosis.Debido a la presencia de enlaces ricos en energía (entre los grupos fosfato son losenlaces anhídrido del ácido), esta molécula se utiliza en los seres vivos paraproporcionar la energía que se consume en las reacciones químicas. De hecho, lareacción de hidrólisis de la adenosina trifosfato en adenosina difosfato y fosfato esuna reacción exergónica donde la variación de entalpía libre estándar es igual a -30,5 kJ/mol:Por el contrario, la reacción de síntesis de la adenosina trifosfato a partir deadenosina difosfato y fosfato es una reacción endergónica donde la variación deentalpía libre estándar es igual a +30,5 kJ/mol:La reacción de hidrólisis del ATP en adenosín monofosfato (y pirofosfato) es unareacción exergónica donde la variación de entalpía libre estándar es igual a -42kJ/mol:La energía se almacena en los enlaces entre los grupos fosfato.Sin embargo, hay un nivel de entalpía a sobrepasar antes de liberar esta energía(estado de transición). Esto explica por qué la hidrólisis de los enlaces pirofosfato nosucede todo el tiempo. Las enzimas son capaces de reducir ese umbral de entalpíapara utilizar la energía liberada.Si la energía se almacena en los enlaces anhídridos, podríamos preguntarnos cuál esel interés de los seres vivos para sintetizar la molécula en su conjunto y no sólo elpirofosfato libre. La razón es, probablemente, la capacidad de las enzimas parareconocer el ATP, más fácil de hidrolizar específicamente que los pirofosfatos libres,que son muy similares a todos los grupos fosfatos presentes en las biomoléculas.
  15. 15. El ADP puede ser fosforilado por la cadena respiratoria de las mitocondrias y losprocariotas, o por los cloroplastos de las plantas, para restaurar el ATP. La coenzimaATP/ADP es un proveedor de energía universal, y es la principal fuente de energíadirectamente utilizable por la célula. En los seres humanos, el ATP constituye laúnica energía utilizable por el músculo.En la síntesis del ácido nucleico ARN, el ATP es uno de los cuatro nucleótidosincorporados directamente en las moléculas por las enzimas ARN polimerasas. Laenergía que conduce esta polimerización procede de la ruptura del pirofosfato (dosgrupos de fosfato). El proceso es similar en la biosíntesis de ADN, salvo que el ATP sereduce al desoxirribonucleótido dATP, antes de su incorporación en el ADN.El ATP está críticamente involucrado en el mantenimiento de la estructura celular,facilitando el montaje y desmontaje de elementos del citoesqueleto. En un procesosimilar, el ATP es necesario para el acortamiento de los filamentos de actina ymiosina necesarios para la contracción muscular. Este último proceso es una de lasprincipales necesidades energéticas de los animales y es esencial para la locomocióny la respiración.Señalización extracelularEl ATP, el ADP o la adenosina son reconocidos por los receptores purinérgicos. En losseres humanos, esta señalización tiene un importante papel tanto en el sistemanervioso central como en el periférico. La liberación de ATP de las sinapsis, losaxones y la neuroglía activa los receptores de membrana purinéricos conocidos comoP2. Los receptores P2Y son metabotrópicos, es decir, modulan el calcio intracelulary, a veces, los niveles de AMP cíclico.Señalización intracelularEs utilizado por las quinasas como la fuente de grupos fosfato en sus reacciones detransferencia de fosfato. La actividad de las quinasas sobre los sustratos como lasproteínas o los lípidos de la membrana son una forma común de transducción deseñales. La fosforilación de una proteína por una quinasa puede activar estacascada.La adenilato ciclasa también usa el ATP y lo transforma en AMP cíclico (AMPc), unamolécula segundo mensajero que está involucrada en el desencadenamiento de lasseñales de calcio mediante la liberación de calcio intracelular. Esta forma detransducción de señales es particularmente importante en la función cerebral,aunque está involucrada en la regulación de multitud de otros procesos celulares.
  16. 16. Síntesis de desoxirribonucleótidosEn todos los organismos conocidos, los desoxirribonucleótidos que componen el ADNse sintetizan por la acción de enzimas ribonucleótido reductasas (RNR). Estasenzimas reducen el grupo hidroxilo 2 en el azúcar ribosa, que pasa a serdesoxirribosa, formando un desoxirribonucleótido (dATP). Todas las enzimasribonucleótido reductasas usan un radical sulfidrilo común en un mecanismo dereacción que depende de los residuos cisteína, que se oxidan para formar enlacesdisulfuro en el curso de la reacción. Las enzimas RNR son recicladas mediantereacción con tiorredoxina o glutaredoxina.ALMACENAMIENTO DE ATPLas reservas de ATP en el organismo no exceden de unos pocos segundos deconsumo. En principio, el ATP se produce de forma continua, pero cualquier procesoque bloquee su producción provoca la muerte rápida (como es el caso dedeterminados gases de combate diseñados para tal fin; o venenos como el cianuro,que bloquean la cadena respiratoria; o el arsénico, que sustituye el fósforo y haceque sean inutilizables las moléculas fosfóricas).Las moléculas de creatina enlazan un fosfato mediante un enlace rico en energíacomo el ATP. El ADP puede convertirse en ATP por acoplamiento con la hidrólisis defosfato de creatina. La creatina, por tanto, recicla el fosfato liberado por lahidrólisis de la molécula de ATP original. Esto ayuda a mantener la energíafácilmente movilizada sin agotar las reservas de ATP.El ATP no se puede almacenar en su estado natural, sino sólo como intermediarios dela cadena de producción de ATP. Por ejemplo, el glucógeno puede ser convertidoen glucosa y aportar combustible a la glucolisis si el organismo necesita más ATP. Elequivalente vegetal del glucógeno es el almidón. La energía puede también seralmacenada como grasa, mediante neo-síntesis de ácidos grasos.Ácido ascórbico El ácido ascórbico es un ácido de azúcar con propiedades antioxidantes. Su aspecto es de polvo o cristales de color blanco-amarillento. Es soluble en agua. El enantiómero L- del ácido ascórbico se conoce popularmente como vitamina C. El nombre "ascórbico" procede del prefijo a- (que significa "no") y de la
  17. 17. palabra latina scorbuticus (escorbuto), una enfermedad causada por la deficienciade vitamina C.En 1937, Walter Haworth recibió el Premio Nobel deQuímica por su trabajo en la determinación de laestructura del ácido ascórbico (compartido con PaulKarrer, que recibió su premio por el trabajo con lasvitaminas). Ese mismo año el premio de Fisiología yMedicina fue para Albert Szent-Györgyi por susestudios de las funciones biológicas del ácido L-ascórbico. En el momento de su descubrimiento, enlos años 20, fue llamado ácido hexurónico por algunosinvestigadores.La síntesis química del ácido L-ascórbico es un procedimiento caro y complicado queconlleva muchos pasos químicos que parten de la D-glucosa, y un único pasoenzimático que implica a la sorbitol-deshidrogenasa. La última etapa del proceso esla transformación catalizada del ácido 2-ceto-L-gulónico (2-KGL) en ácido L-ascórbico.Se ha observado que, en la naturaleza, algunas bacteriascomo Acetobacter, Gluconbacter yErwinia, son capaces de transformar la glucosa enácido 2,5-diceto-D-gulónico (2,5-DKG), mientras queotras, Corynebacterium, Brevibacterium y Arthrobacter, son capaces de transformarel ácido 2,5-DKG en ácido 2-KLG gracias a la enzima 2,5-DKG-reductasa.Gracias a la tecnología de ADN recombinante, ha sido posible aislar el gen de la 2,5-DKG-reductasa en la especie Corynebacterium y expresarlo en Erwinia berbicola,capaz de transformar la glucosa en 2,5-DKG gracias a tres enzimas. Las célulasde Erwiniatransformadas son capaces de convertir directamente la glucosa en ácido2-KLG.

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