2.3. Los cofactores enzimáticos

A menudo, la actividad enzimática requiere la presencia de sustancias no proteínicas, por lo general de baja masa molecular, que se conocen como cofactores. En tal caso, la enzima completa recibe el nombre de holoenzima, y su parte proteínica —catalíticamente inactiva por sí sola— el de apoenzima. Un cofactor puede ser:

1. Uno o varios iones metálicos, como Fe²⁺, Cu⁺, Mg²⁺ o Zn²⁺, que solo se precisan en cantidades diarias de miligramos o de microgramos. Algunos pueden actuar como grupos puente, uniéndose simultáneamente al sustrato y al centro activo de la enzima. Otros atraen electrones de un sustrato —cambiando, por ejemplo, de ion Fe³⁺ a Fe²⁺— para cederlos a otra molécula. Por último, algunos iones como el hierro o el cobre poseen de por sí cierta actividad catalítica, la cual, sin embargo, resulta muy amplificada por la proteína. Las enzimas que poseen iones metálicos se designan a menudo como metaloenzimas.
2. Una molécula orgánica. Además de (o en lugar de) iones metálicos, muchas enzimas necesitan compuestos orgánicos u organometálicos a los que habitualmente se conoce como coenzimas, si bien muchas veces se reserva este nombre para las moléculas que se unen débilmente a la apoenzima; si la unión es fuerte (covalente) se llaman grupos prostéticos. Por lo general, estas moléculas actúan como transportadores intermediarios entre enzimas que catalizan reacciones de transferencia de grupos funcionales o de electrones. Cada clase de reacción tiene su particular coenzima, que se consume gracias a un conjunto de enzimas y se regenera por un conjunto distinto. Así, ciertos tipos de deshidrogenasas separan de sus sustratos dos electrones (acompañados de un protón) con los que reducen una coenzima, el dinucleótido de nicotinamida y adenina (NAD⁺); la coenzima reducida (NADH) es entonces sustrato de las oxidorreductasas, que utilizan los electrones y convierten el NADH en NAD⁺.

Muchas coenzimas son vitaminas hidrosolubles [véase el recuadro Vitaminas en la Unidad 2] modificadas. Por ejemplo, el NAD⁺ y una molécula derivada de él, el fosfato del dinucleótido de nicotinamida y adenina (NADP⁺), provienen de la vitamina conocida como niacina (cuya deficiencia provoca una enfermedad, la pelagra); de la vitamina B₂ o riboflavina proceden dos coenzimas, el mononucleótido de flavina (FMN) y el dinucleótido de flavina y adenina (FAD), que transportan un par de átomos de hidrógeno (véanse las ilustraciones más abajo).

No obstante, también hay moléculas que no son vitaminas pero pueden ser coenzimas, tales como el ATP, el principal transportador de grupos fosforilo, o el ácido lipoico, que transporta tanto electrones como grupos acilo. La coenzima Q es atípica, ya que transporta electrones difundiéndose por el interior de una bicapa lipídica; es decir, no es hidrosoluble.

Transferencia de electrones por coenzimas: NAD y NADP (arriba); FAD y FMN (abajo). (Fuente: ASH).