AMILASA

Fue la primera enzima en ser identificada y aislada por Anselme Payen en 1833, quien en
un principio la bautizó con el nombre de "diastasa".
Es una enzima hidrolasa que tiene la función de catalizar la reacción de hidrólisis de los
enlaces 1-4 del componente α-amilasa al digerir el glucógeno y el almidón para
formar azúcares simples. Se produce principalmente en las glándulas salivales (sobre todo
en las glándulas parótidas) y en el páncreas. Tiene actividad enzimática a un pH de 7.
Cuando una de estas glándulas se inflama, como en la pancreatitis, aumenta la producción
de amilasa y aparece elevado su nivel en sangre (amilasemia). El pH óptimo de la amilasa
salival es de 6.9.

CLASIFICACIÓN:
 α-amilasa
Tambien llamada: 1,4-α-D-glucano-glucanohidrolasa; glucogenasa.
Las amilasas son enzimas dependientes de calcio, completamente afuncionales en ausencia
de iones de calcio. Actúan a lo largo de cualquier punto de la cadena de los carbohidratos,
descomponiéndolos en dextrina desde la amilopectina. Dado que puede actuar en cualquier
punto de la cadena es más rápida que la β-amilasa. En los animales es una enzima digestiva
mayor y su pH óptimo está entre 6,7 y 7,2.

 β-amilasa
Tambien llamada:1,4-α-D-glucano-maltohidrolasa; amilasa sacarogénica
Otra forma de amilasa, la β-amilasa es también sintetizada por bacterias, hongos y
plantas. Actúa desde el extremo no reductor de la cadena, catalizando la hidrólisis
del segundo enlace α-1,4, rompiendo dos unidades de glucosa (maltosa) a la vez.
La amilasa presente en el grano de cereal es la responsable de la producción
de malta. Muchos microorganismos también producen amilasa para degradar el
almidón extracelular. Los tejidos animales no contienen β-amilasa, aunque puede
estar presente en microorganismos saprófitos del tracto gastrointestinal. Tiene un
pH óptimo de 4 - 5.

 γ-amilasa
Tambien llamada: Glucano 1,4-α-glucosidasa; aminoglucosidasa; Exo-1,4-α-
glucosidasa; glucoamilasa; α-glucosidasa lisosómica; 1,4-α-D-glucano
glucohidrolasa.
Además de romper el último enlace α(1-4)glicosídico en el extremo no reductor de
la cadena de amilosa y amilopectina, liberando glucosa, la γ-amilasa puede romper
los enlaces glicosídicos α(1-6). A diferencia de las otras amilasas esta forma es más
eficaz en medios ácidos y su pH óptimo es de 3.

USOS:
 Sirve en el diagnóstico de enfermedades al determinar sus niveles en plasma para
saber si se puede producir una pancreatitis. Sus niveles pueden estar elevados por
un daño a las células productoras de la enzima en el páncreas, o bien, por una
deficiencia renal o también por paperas.
 Las enzimas amilasas son empleadas en la fabricación de pan para romper glúcidos
complejos como el almidón, presente en la harina, en azúcares simples. Las
técnicas modernas de elaboración de masas incluyen la presencia de amilasas,
aportadas por la harina de malta e incluso amilasas fúngicas, para facilitar y acelerar
estos procesos.
 Algunas amilasas bacterianas se emplean como detergentes para disolver
almidones en determinados procesos industriales. Aportan en la eliminación del
polvo y tierra de la ropa que quedan atrapados en el tejido de las telas.
 En la maduración de frutas la amilasa es sintetizada, degradando el almidón de las
frutas en azúcar, y volviéndolas más dulces
 CITRATO SINTASA

Es una enzima que existe en casi todas las células y cataliza la primera reacción del ciclo
de Krebs. En las células eucariotas el citrato sintasa se localiza en la matriz mitocondrial,
pero es condificada por ADN nuclear en vez de por ADN mitocondrial. Es sintetizada por
ribosomas citoplasmáticos y entonces transportada a la matriz mitocondrial.
El citrato sintasa se utiliza comúnmente como marcador enzimático cuantitativo para la
presencia de mitocondrias intactas.
El citrato sintasa cataliza la reacción de condensación del acetato, proveniente del acetil-
CoA, y del oxaloacetato para formar citrato. El oxaloacetato es regenerado después de
completar el ciclo de Krebs.

Acetil-CoA + Oxaloacetato + H2O Citrato + CoA-SH

El oxaloacetato es el primer sustrato que se une a la enzima. Este induce a la enzima a

cambiar su conformación y crea un sitio de unión para el acetil-CoA. Cuando el citroil-CoA
se ha formado, la enzima sufre otro cambio conformacional que causa la hidrólisis del
tioéster liberando coenzima A. Esto asegura que la energía liberada por la rotura del enlace
tioéster conduce la reacción

Estructura:
El citrato sintasa se presenta como un homodímero. Cada subunidad consiste de unas 20
hélices alfa. Estas hélices alfa comprenden aproximadamente el 75% de la estructura
terciaria del citrato sintasa, mientras que los residuos restantes componen principalmente
extensiones irregulares de la estructura, a excepción de una lámina beta de unos 13
aminoácidos. Entre las subunidades existe un único hueco que contiene el sitio activo. Se
encuentran también dos sitios de unión: uno reservado para el citrato u oxaloacetato, y otro
reservado para la coenzima A. El sitio activo contiene tres residuos claves: His-274, His-
320 y Asp-375, que son altamente selectivos en sus interacciones con los sustratos.

Mecanismo:
El citrato sintasa tiene tres aminoácidos clave en su sitio activo que catalizan la conversión
del acetil-CoA y del oxaloacetato a citrato en una reacción de condensación aldólica.
 La conversión comienza con el oxígeno cargado negativamente situado en el grupo
R del Asp-375 deprotonando el carbono alfa del acetil-CoA. Esto empuja al electrón
para formar un doble enlace con el carbono carbonilo, que fuerza al C=O a desplazar
un protón para el oxígeno desde uno de los nitrógenos del grupo R de la His-274.
Esto neutraliza el grupo R (formando un par solitario en el nitrógeno) y completa la
formación de un intermedio enol (CH2COH-SCoA).
  En este momento, el par solitario de la His-274, formado en la última etapa ataca al
protón que fue añadido al oxígeno. El oxígeno, entonces, reforma el enlace carbonilo
que libera el C=C e inicia el ataque nucleofílico al carbono carbonilo del
oxaloacetato. Esto libera la mitad del enlace carbonilo para deprotonar uno de los
grupos amino de la His-320, que neutraliza uno de los nitrógenos de su grupo R.
Esta adición nucleofílica resulta en la formación de citroil-CoA.
 En este momento, una molécula de agua es deprotonada por el grupo amino de la
His-320 y se inicia la hidrólisis. Uno de los pares solitarios del oxígeno ataca
nucleófilicamente el carbono carbonilo del citroil-CoA. Esto forma un intermedio
tetraédrico y resulta en la eyección de -SCoA. El -SCoA es protonado para formar
HSCoA. Finalmente, el hidroxilo añadido al carbonilo es deprotonado y se forma
citrato.

Inhibición:
El ATP es inhibidor alostérico de la Citrato Sintasa. La actividad de la enzima también
responde a los niveles de Oxalacetato y Acetil-CoA. Con frecuencia el Oxalacetato es el
reactivo limitante, porque participa en la Gluconeogénesis. Cuando falta Oxalacetato, se
acumula la Acetil-CoA que es activador de la enzima Piruvato Carboxilasa, la cual convierte
el Piruvato en Oxalacetato. El exceso de Acetil-CoA también inhibe a la enzima Piruvato
Deshidrogenasa que convierte el Piruvato en Acetil-CoA.
 LIPASAS
Las lipasas (glicerol-éster hidrolasas; EC 3.1.1.3) son enzimas que catalizan la hidrólisis de
los enlaces éster presentes en los acilgliceroles in vivo. Además, pueden catalizar la
hidrólisis o síntesis de un grupo amplio de ésteres carboxílicos Estas enzimas están
ampliamente distribuidas en la naturaleza, y se encuentran en microorganismos, plantas y
animales. Una característica peculiar de las lipasas es que son enzimas solubles en agua
que actúan sobre sustratos insolubles y agregados, por lo que operan unidas a interfaces
lípido-agua. Bajo estas condiciones, se produce un incremento de la actividad catalítica,
respecto a las soluciones con concentraciones por debajo de la concentración micelar
crítica, fenómeno conocido como activación interfacial.

Masa molecular y punto isoeléctrico

La mayoría de las lipasas presenta masas moleculares entre 27 y 60 kDa. Sin embargo, se
conocen algunos ejemplos de lipasas con masas moleculares ubicadas fuera de este
intervalo. Los puntos isoeléctricos que se han informado para la mayor parte de las enzimas
e isoenzimas de diversos orígenes se encuentran entre 3,8 y 7,3

Plegamiento y aminoácidos catalíticos

La lipasas presentan un dominio estructural canónico compuesto por ocho cadenas Β que
forman una hoja Β. Estas cadenas están conectadas por hélices α, que quedan
empaquetadas a ambos lados de la hoja Β. Este núcleo central es el responsable directo
de la actividad catalítica y define el plegamiento a/Β-hidrolasa, común para muchas
hidrolasas de orígenes filogenéticos y funciones catalíticas diferentes.
La actividad funcional de las lipasas se sustenta en la tríada de aminoácidos clásica:
nucleófilo-ácido-histidina, dilucidada inicialmente para las proteasas serínicas.

Funciones:
EN HUMANOS:
 Se encuentra en la leche materna y, según estudios bioquímicos, es idéntica a la
enzima colesterol esterasa (o lipasa pancreática no específica), por lo que se
supone que el origen es pancreático y llega a las glándulas mamarias a través de
la circulación sanguínea. La función principal de esta lipasa gástrica es ayudar a la
absorción de grasas.
EN MICROORGANISMOS:
 En microorganismos, las lipasas se encuentran presentes para la digestión de
grasas, la reconstitución del organismo y el metabolismo lipoproteico. Las células
vegetales las producen para fabricar reservas de energía.
Aplicaciones:
 Entre las aplicaciones más exitosas de las enzimas están aquellas que se consiguen
con sus formas inmovilizadas. Esto se debe a las ventajas que confiere la
inmovilización, entre las que se encuentran: la posibilidad de recuperar la enzima
del medio de reacción, la obtención de un producto no contaminado con la enzima,
y el incremento de la estabilidad operacional del biocatalizador.
 Las lipasas han suscitado un interés creciente para la industria debido a su
versatilidad, estereoselectividad, estabilidad frente a solventes orgánicos y
capacidad de sintetizar compuestos orgánicos en mezclas de reacción con baja
actividad de agua.
 Bajo determinadas condiciones, las lipasas pueden catalizar reacciones químicas
distintas de la hidrólisis, como esterificación, interesterificación, alcoholisis,
acidolisis y aminolisis.
 Estas hidrolasas se han empleado ampliamente como aditivos para detergentes, en
las industrias alimentaria, papelera, química y energética; así como para la
producción de cosméticos, en tratamientos ambientales y en el diseño de
biosensores.
 Es notable el impacto que han tenido las lipasas en la producción de fármacos más
selectivos y efectivos, con efectos secundarios menores, y en la obtención de
pesticidas de menor toxicidad, todo ello mediante la síntesis de compuestos
ópticamente puros y la resolución de mezclas racémicas.
 ACONITASA

Esta enzima, también conocida como Aconitato Hidratasa, cataliza la transposición de un

grupo OH del citrato, para convertirlo en Isocitrato.

Estructura:
Pertenece al grupo de las Liasas, porque se considera que la isomerización reversible, se
lleva a cabo a través de reacciones de deshidratación (eliminación) e hidratación (adición)
sucesivas, a través del cis-Aconitato, que sería un intermediario unido a la enzima. Sin
embargo, evidencias espectroscópicas sugieren que el intermediario de la reacción es un
ión carbonio, capaz convertirse en Isocitrato, Citrato o cis-Aconitato. A pesar de ello, en
muchos textos se incluye el cis-Aconitato como intermediario.

Mecanismo:
En equilibrio, la enzima forma una mezcla de 58% Isocitrato, 39% Citrato y 3% cis-Aconitato.
Contiene Hierro no hemo y Azufre ácido lábil en una agrupación denominada centro
hierroazufre.
Es una enzima notable por la especificidad de la reacción que cataliza, convirtiendo el
Citrato no quiral, únicamente en uno de los cuatro isómeros posibles quirales del Isocitrato,
el 2R,3SIsocitrato o treo-D-Isocitrato, al transponer el Grupo OH del Carbono 3 del Citrato
hacia el Carbono 2, proveniente del Oxalacetato, y jamás al que proviene de la Acetil-CoA.
Los grupos encargados de eliminar y añadir el H2O en forma de H+ y OH- se encuentran
colocados en el sitio activo en las posiciones adecuadas para asegurar la
estereoespecificidad.
El complejo de Hierro y Azufre de la Aconitasa tiene una función diferente al de otras
proteínas con Hierro y Azufre. En la mayoría de las proteínas, el complejo de Hierro y Azufre
participa en reacciones de óxido reducción. En la Aconitasa, el complejo tiene la forma de
un cubo, con átomos de Hierro y Azufre alternados en los vértices. El Hierro en uno de los
vértices se coordina con los átomos de Oxígeno del carboxilo y el hidroxilo del carbono 3
del Citrato. La reacción tiene un Go ' positivo, pero en las condiciones intracelulares, el
consumo rápido del Isocitrato, mantiene el G casi en cero. Hay una isoenzima que se
encuentra fuera de la mitocondria

Inhibición:
Es inhibida competitivamente por Fluoroacetato, cuando se convierte en Fluorocitrato.
También es inhibida por el trans-Aconitato.
 LACASA
En 1883 Hikorokuro Yoshida describió la lacasa cuando la extrajo del árbol de laca
japonés. Él observó que la laca extraída de ese árbol se endurecía al contacto con el
aire. Posteriormente en 1894 Gabriel Bertrand logró aislarla y purificarla, para dos años
después descubrir junto a Laborde, que la lacasa también estaba presente
en hongos. Desde entonces esta enzima se ha encontrado en especies tales como hojas
de té verde (1966), maple (1995), tabaco (1996) o más recientemente lolium (2002) cuya
lacasa ha sido caracterizada y clonada. Hasta ahora se han logrado aislar, purificar y
caracterizar poco más de 100 lacasas de hongos.
Las lacasas (EC 1.10.3.2) son enzimas pertenecientes al grupo de
las oxidasas de cobre azul. Catalizan la oxidación de un substrato orgánico o inorgánico y
la reducción de oxígeno molecular a agua, por medio de un mecanismo de transferencia de
un electrón. Básicamente cualquier substrato con características similares al p-difenol
puede ser oxidado por la lacasa. Esta enzima también puede oxidar substratos como
complejos metálicos orgánicos o inorgánicos, ferrocianidas, anilinas, benzotioles, y otros
compuestos biológicos con potenciales redox menores a 1 V.
La lacasa se encuentra en una variedad de plantas, hongos, e
inclusive insectos y bacterias.

 Plantas: calabaza, manzana, espárrago, papa, pera, mango, frijol o durazno.

 Insectos: Bombyx, Calliphora, Diploptera, Drosophila, Lucilia, Manduca, Musca, O
ryctes, Papilio, Phormia, Rhodnius, Sarcophaga, Schistocerca, y Tenebrio.
 Bacterias: Azospirillum lipoferum, Marinomonas mediterranea, Streptomyces
griseus, o Bacillus subtilis.
 Hasta hace poco, las lacasas solo se habían encontrado en eucariotes; sin embargo
se ha comprobado su existencia en algunos organismos procariotes. Es importante
mencionar que la lacasa usada para la investigación científica principalmente se
aisla de hongos tales como ascomicetas, deuteromicetas y basidiomicetas,
principalmente de raíz blanca.

 Humanos: Miguel Alcalde, científico del CSIC y responsable de la investigación

comenta: “Tras varios ciclos de evolución en el laboratorio se obtuvo una nueva
enzima lacasa que se mostraba activa a un pH ligeramente alcalino y con alta
concentración de sales, que son las condiciones que se dan en sangre y plasma
humano y donde de ordinario las lacasas fúngicas no son funcionales”.

Con ella se está desarrollado una primera aplicación: una biopila (o pila biológica)
que consta de un cátodo formado por la enzima lacasa mutante y un ánodo
formado por otra enzima. En esta batería, la enzima lacasa es capaz de tomar los
electrones procedentes del ánodo, donde otra enzima oxida la glucosa sanguínea.
Así se produce una corriente eléctrica continua que podría alimentar pequeños
dispositivos incluyendo biosensores. La biopila se ha implementado en un
nanodispositivo implantable para la detección de diferentes metabolitos en sangre,
como glucosa y oxígeno, y se ha desarrollado en el marco del proyecto 3D-
nanodevice del VII Programa Marco de la Unión Europea.
 La enzima mutante también se puede utilizar en biosensores para detectar
oxígeno en fluidos fisiológicos humanos, a medida que lo consume, apunta
Miguel Alcalde.

Funciones:
 En algunos hongos y plantas son parte importante de la degradación de lignina y en
la eliminación de fenoles tóxicos derivados de este proceso. Sin embargo, este
comportamiento no ha podido ser generalizado pues existen especies que llevan a
cabo estos procesos sin la presencia de lacasa.
 En Aspergillus nidulans, Daldinia concentrica y Lentinus edodes, se sabe que estas
enzimas están asociadas a la síntesis de pigmentos.
 Schizophyllum commune, donde su lacasa característica se encarga de la formación
de esporas.
 Botrytis cinerea, esta especie de hongo posee lacasas extracelulares que están
relacionadas con procesos patogénicos.
Estructura:
La molécula de la lacasa es una holoenzima, una glicoproteína dimérica o tetramérica.
Usualmente presenta cuatro átomos de cobre localizados en tres sitios redox: tipo I, tipo II
y un par en un tipo III. La masa molecular de un monómero de lacasa varía en un rango de
50 a 100 kDa. Es una estructura estable debido a su alto nivel de glicosilación.
Su estructura se describe comúnmente como tres dominios del tipo cupridoxina,
fuertemente asociados en una estructura globular donde los sitios tipo II y III forman un
centro trinuclear
Los tres tipos de cobre se pueden distinguir mediante espectroscopía UV-
Visible y resonancia paramagnética electrónica (RPE):
 Cobre tipo I:
El cobre tipo I es el responsable del color azulado de la proteína. Presenta
absorbancia a 610 nm y RPE detectable. La eficiencia catalítica de la lacasa
depende del potencial redox del cobre tipo I, a mayor potencial mayor eficiencia.
El potencial redox de las lacasas de hongos es mucho mayor (~0.3 V) que el de
lacasas de plantas y otras oxidasas azules. Por ejemplo, la R. vernicifera tiene
un potencial redoxde 430 mV mientras que el Polyporus versicolor de 780
mV. Este átomo muestra coordinación trigonal con dos residuos de histidina y uno
de cisteína como ligantes. Las lacasas de hongos presentan un cuarto ligante axial,
comúnmente leucina o fenilalanina. Sin embargo, puede ser capturado por agua y
diversos complejos. La geometría de coordinación y la naturaleza de los ligantes de
este cobredeterminan el potencial redox.

 Cobre tipo II:

El cobre tipo II presenta paramagnetismo detectable por RPE pero es imperceptible
en espectroscopía UV-Visible. Este átomo se encuentra coordinado por dos
residuos de histidina. El cobre de tipo II se elimina fácilmente durante el proceso de
purificación pero puede reconstruirse en condiciones aerobias o anaerobias.

 Cobre tipo III:

 En la lacasa se ubican un par de átomos de cobre tipo III, coordinados por
seis histidinas, con absorbancia en la región UV cercana pero sin señales
en RPE detectables. Se ha observado acoplamiento ferromagnético entre
ambos cobres que se mantiene por un puente hidroxilo.

Catálisis:
El cobre tipo I es el sitio activo donde se lleva a cabo la oxidación del substrato (fenol) y el
cluster trinuclear formado por los cobres tipo II y III es donde ocurre
la reducción de oxígeno molecular a agua.
Se pueden definir tres pasos en el proceso de catálisis de la lacasa:

1. El cobre tipo I es reducido por un substrato que se oxida.

Este átomo de cobre extrae un electrón del fenol.
2. El electrón se transfiere internamente del sitio I al sitio trinuclear a través de
una cisteína y una histidina.
3. Ahí se une un segundo substrato, dioxígeno, que acepta el electrón transferido.
La lacasa funciona como una batería, almacenando electrones a partir de oxidaciones
individuales a substratos. Esta enzima utiliza oxígeno como aceptor de electrones para
remover protones de los grupos fenol hidroxilo. Esta reacción genera radicales que se
pueden desarreglar espontáneamente para fisionar enlaces C-C y C-O o promover la
apertura de anillos aromáticos.
Inhibición:
Aniones como haluros, azidas, cianidas e hidróxidos pueden unirse al sitio activo trinuclear.
Esto provoca una ruptura en la movilidad de electrones, actuando como inhibidores. Otros
inhibidores incluyen iones metálicos Hg2+, ácidos grasos, compuestos sulfhidrilos,
hidroxiglicinas. Estos compuestos actúan como quelantes sobre el Cu(II), modifican los
residuos de amino ácidos o causan un cambio conformacional en la glicoproteína.
La actividad de la lacasa disminuye conforme aumenta el pH del medio. Para
la oxidación de fenoles con lacasas de hongos, el pH óptimo varía entre pHs de 3 y 7, estas
condiciones dependen de la naturaleza de la lacasa y no del substrato. Actualmente se
estudian también los efectos de la temperatura sobre la acción catalítica de la lacasa.
 FUMARASA
Esta enzima participa en tres rutas metabólicas: ciclo de Krebs, ciclo reductivo del ácido cítrico
(fijación de CO2 o ciclo de Krebs inverso) y en el carcinoma de células renales. es una enzima
que cataliza la reacción reversible de hidratación / deshidratación del fumarazo malato,
existe en dos isoformas: un citosólico y mitocondrial formar.
En el ciclo del ácido cítrico, facilita un paso de transición en la producción de energía
en forma de NADH.

Estructura:
Esta enzima pertenece al grupo de las Liasas y cataliza la hidratación esteroespecífica del
Fumarato para formar el l-Malato.
Los estudios han revelado que el sitio activo está compuesto de residuos de aminoácidos
de tres de las cuatro subunidades de la enzima tetramérica (clase II). Dos residuos
catalíticos ácido-base potenciales son la His-188 y la Lys-324. Fumarasa es también
estereoespecífica, solo se forma el isómero L del malato

Mecanismo:
La fumarasa en el ciclo de Krebs es facilitar la producción de energía en la forma de NADH.
En el citosol la enzima metaboliza fumarato, que es un producto secundario del ciclo de la
urea y del catabolismo de los aminoácidos. No requiere cofactores y tiene una isoenzima
que se encuentra en el citoplasma.
Consiste en la adición anti de los equivalentes de una molécula de agua, para generar l-
Malato a partir del Fumarato (trans) y d-Malato a partir del Maleato (cis). La forma activa de
la enzima es un homotetrámero. El sitio activo está formado con restos de 3 unidades, e
incluye ambos extremos de las cadenas. La enzima no presente una regulación importante
pero es inhibida competitivamente por meso-Tartrato y tiene un Go ' casi igual a cero.

Deficiencia
La deficiencia de fumarasa es el trastorno del ciclo del ácido cítrico que con mayor
frecuencia se presenta en los recién nacidos y puede asociarse con dilatación ventricular
congénita y quistes periventriculares. Estos neonatos tienen aumento de lactato y piruvato,
y una proporción lactato/piruvato mayor de 35 años.
La deficiencia de fumarasa se acompaña de una elevación característica en orina de los
ácidos orgánicos fumárico y succínico.

ASPARTATO AMINOTRANSFERASA
La aspartato aminotransferasa (EC 2.6.1.1), antes conocida como transaminasa
glutámico-oxalacética (GOT) y también llamada aspartato transaminasa (AST), es
una enzima aminotransferasa que se encuentra en varios tejidos del organismo de los
mamíferos, especialmente en el corazón, el hígado y el tejido muscular. Se encuentra en
cantidades elevadas en el suero en casos de infarto agudo de miocardio,
de hepatopatía aguda y de miopatías, por el empleo de determinados fármacos y en casos
de cualquier enfermedad o trastorno en donde las células resulten dañadas gravemente.
Reacciones catalizadas
Esta enzima cataliza la reacción de transferencia de un grupo amino desde el L-
aspartato al 2-oxoglutarato, formándose L-glutamato y oxaloacetato. Esta enzima utiliza
el piridoxal 5'-fosfato como cofactor.

L-aspartato + 2-oxoglutarato oxaloacetato + L-glutamato

También puede actuar sobre la L-tirosina, la L-fenilalanina y el L-triptófano. Esta actividad
puede ser formada desde la enzima aminoácido aromático
transaminasa mediante proteólisis controlada.

Clasificación
Las aminotransferasas comparten ciertos aspectos mecanísticos con otras enzimas
dependientes del grupo piridoxal-fosfato, como el enlace covalenteentre el grupo piridoxal-
fosfato y un residuo lisina de la enzima. Bajo el concepto de similitud de secuencias, las
aminotransferasas pueden agruparse en subfamilias. La aspartato aminotransferasa
pertenece a la llamada clase-I de transaminasas, junto con las siguientes:

 Tirosina transaminasa
 Aminoácido aromático transaminasa
 1-aminociclopropano-1-carboxilato sintasa
 Proteína cobC de la Pseudomonas denitrificans, que participa en
la biosíntesis de la cobalamina
 Proteína YJL060c de las levaduras

Lanzadera de electrones del malato-aspartato

En el corazón y en el hígado, los electrones desde el NADH del citosol se transportan a
la mitocondria por la lanzadera del malato-aspartato, que utiliza dos transportadores de
membrana y cuatro enzimas (dos unidades de la malato deshidrogenasa y dos unidades
de la aspartato transaminasa). Los electrones se transfieren desde el NADH en el citosol al
oxaloacetato, y forman malato, que atraviesa la membrana mitocondrial interior, y luego es
reoxidizado por el NAD+ en la matriz para formar NADH en una reacción catalizada por la
malato deshidrogenasa.
El oxaloacetato resultante no puede atravesar la membrana mitocondrial interna y en una
reacción de transaminación se transforma en aspartato que puede ser transportado al lado
citosólico. El glutamatomitocondrial dona un grupo amino, formando aspartato y α-
cetoglutarato. En el citoplasma, el aspartato es deaminado para formar oxaloacetato y el
ciclo se empieza de nuevo.
Esta lanzadera, en contraste con la lanzadera del glicerol-3-fosfato, es reversible.
Consecuentemente, el NADH puede transportarse a la mitocondria por la lanzadera del
malato-aspartato solamente si la proporción de NADH/NAD+ es mayor en el citosol que en
la matriz mitocondrial. Esta lanzadera versátil también facilita el intercambio de intermedios
clave entre la mitocondria y el citosol.

Significado clínico
La concentración de la AST se eleva en cualquier situación que exista daño hepático y daño
pulmonar. También se encuentra presente en los hematíes, en el miocardio, en el músculo
esquelético, en el riñón y en el cerebro, por lo cual, ante la presencia de daño en cualquiera
de estos sitios, también elevará su concentración sérica. La AST se definió como marcador
bioquímico para el diagnóstico de infarto agudo de miocardio en 1954. Sin embargo, su uso
como marcador ha quedado obsoleto debido a la mayor sensibilidad y precocidad de la
elevación de la concentración de las troponinas cardíacas. La AST forma parte del perfil
hepático que se realiza en la clínica con el fin de evaluar la función del hígado.
Rango de referencia:
 Mujer: 6 - 34 IU/L
 Hombre: 8 - 40 IU/L

ARGINASA
La Arginasa (arginina amidinasa, canavanasa, L-arginasa, arginina
transamidinasa EC 3.5.3.1) es una enzima hidrolasa con un peso molecular de 105.0 kDa
y que contiene manganeso dentro de su estructura. Se encuentra presente en varios
tejidos y participa en el ciclo de la urea Krebs-Henseleit. Cataliza la reacción:

Arginina + H2O → Ornitina + Urea.

Estructura
La arginasa pertenece a la familia de enzimas ureohidrolasas. Se trata de un
homotrímero. Cada subunidad contiene un sitio activo, y los dos iones manganeso están
unidos a oxígenos y separados por aproximadamente 3.3 A.
Función:
La enzima requiere dos moléculas de manganeso para mantener una función apropiada.
Estos iones Mn2+ se coordinan con agua, orientando y estabilizando la molécula, y
dejando agua para actuar como nucleófilo y atacar L-arginina, hidrolizándola a ornitinina y
urea. Cataliza el quinto y último paso en el ciclo de la urea, una serie de reacciones
bioquímicas en los mamíferos durante el que el cuerpo coloca de amoníaco nocivo.
Específicamente, la arginasa convierte L-arginina a L-ornitina y urea.
La arginasa de mamífero es activa como trímero, pero algunas arginasas de bacterias son
hexaméricas. En la mayoría de los mamíferos esta enzima existe en dos formas:
 La arginasa I trabaja en el ciclo de la urea, y está localizada principalmente en
el citoplasma del hígado
 la arginasa II se encuentra implicada en la regulación de concentración de arginina
y ornitina en la célula, está localizada en la mitocondria de varios tejidos del
cuerpo con mayor abundancia en riñones y próstata, además de encuentra en
ausencia de otras enzimas del ciclo de la urea.
En la actualidad, estudios realizados en macrófagos y en células mieloides en general,
han permitido considerar la arginasa como una enzima que interviene en multitud de
funciones celulares muy diversas, que van desde:

 Regular la producción de óxido nítrico (NO), con sus innumerables efectos

fisiológicos, hasta participar en respuestas inflamatorias, estrés oxidativo y control
de la presión arterial.
 Es fundamental en procesos de reparación y proliferación tisular; pues la L-ornitina
que se produce puede seguir dos destinos, uno a través de la enzima ornitina
aminotransferasa (OAT) hacia L-prolina, que es fundamental en la composición del
colágeno; y el otro mediante la ornitina descarboxilasa (ODC) para la síntesis de
poliaminas.

Existen dos tipos de macrófagos, los M1, que promueven la actividad inflamatoria;
y los M2, que favorecen la reparación de tejidos y disminuyen la inflamación. La
opcionalidad de estas funcionalidades en macrófagos depende del estímulo de
ambos tipos de citoquinas (TH1 y TH2), que como hemos visto inducen ambos
enzimas, arginasa e Inos

 Regular la producción de óxido nítrico (NO), con sus innumerables efectos

fisiológicos, hasta participar en respuestas inflamatorias, estrés oxidativo y control
de la presión arterial.
 La arginasa es además diana tanto en el tratamiento de la isquemia-reperfusión
del infarto de miocardio, como en fertilidad.
 Así mismo esta enzima está involucrada en la citotoxicidad sobre células
normales, cancerosas o microorganismos

Mecanismo
El sitio activo mantiene a la L-arginina en posición por medio un puente de hidrógeno
entre el grupo cloruro de guanidina con Glu227. Este enlace oriente a la L-arginina para
un ataque nucleofílico por el hidróxido asociado al metal. Esto resulta en un intermediario
tetraédrico. Los iones Mn2+ actúan para estabilizar tanto el grupo hidroxilo como el
intermediario tetraédrico, así como desarrollar un solo par de electrones sp3 en el grupo
NH2 conforme el intermediario tetraédrico se forma.
Dicho sitio activo es sumamente específico, por lo que modificar la estructura del sustrato
o la estereoquímica disminuye severamente la actividad cinética de la enzima. Esta
especificidad ocurre debido al alto número de puentes de hidrógeno entre el sustrato y la
enzima; los puentes de hidrógeno facilitados por agua saturan tanto las cuatro posiciones
aceptoras en el grupo alfa carboxilato, así como las tres posiciones en el grupo alfa
amino. La estructura cristalográfica de este complejo con la enzima revela que el metal se
desplaza puenteando el ion hidróxido y el cluster de manganeso binuclear.

Caracterización
La caracterización de esta enzima puede ser por medio de resonancia
electroparamagnérica (EPR por sus siglas en inglés). Esta técnica revela que la arginasa
totalmente activada por manganeso contiene un centro de dos moléculas de Mn2+ con
espines acoplados separadas por 3.6A los cuales se ubican en la parte inferior de la
hendidura del sitio activo. Es el centro metálico el encargado de llevar a cabo la catálisis
de arginina.

Función en la respuesta sexual

La arginasa II se encuentra coexpresada en el óxido nítrico sintasa en el tejido muscular
liso como lo es el músculo en los genitales de hombres y mujeres. La contracción y
relajación de estos músculos se le ha atribuído a la óxido nítrico sintasa, la cual causa un
relajación rápida del tejido muscular liso y facilita la obstrucción del tejido necesario para
una respuesta sexual normal. Sin embargo, ya que el óxido nítrico sintasa y la arginasa
compiten por el mismo sustrato (L-arginina), la arginasa sobre-expresada afecta la
actividad del óxido nítrico sintasa.

Patología
Una deficiencia en arginasa se refiere típicamente a un decremento en la actividad de la
arginasa L en las células hepáticas, a esto se le conoce comúnmente como
hiperargininemia o argininemia. Dicho desorden es hereditario y se considera uno de los
más raros dentro de la ureogenesis. Una deficiencia de arginasa, a diferencia de otros
desórdenes en el ciclo de la urea, no previene la ureogénesis. Entre los síntomas de este
desorden se incluyen discapacidad neurológica, demencia, retraso en el crecimiento,
e hiperamonemia; aunque algunos de los síntomas se pueden controlar con restricciones
alimenticias y desarrollos farmacéuticos, no existe una cura completa y efectiva.
 ISOCITRATO DESHIDROGENASA

Es una enzima importante del metabolismo de los carbohidratos participante en el ciclo

de Krebs que cataliza la descarboxilación oxidativa del isocitrato para formar 2-
oxoglutarato. La IDH es dependiente del NAD+ o NADP+.
Se han descrito 3 isoenzimas. Una que es específica de NAD+ y se encuentra sólo en
mitocondria. Las otras dos enzimas son específicas de NADP+, una se encuentran en
mitocondria y otra en citoplasma
  IDH1 - Isocitrato deshidrogenasa dependiente del NADP+, citoplasmática.
 IDH2 - Isocitrato deshidrogenasa dependiente del NADP+, mitocondrial.
 IDH3 - Isocitrato deshidrogenasa dependiente del NAD+, en los humanos
formada por las subunidades alfa, beta y gamma.

Estructura:
Es una Oxido-reductasa de especificidad absoluta, que cataliza la reacción de
descarboxilación oxidativa del 2R,3S-Isocitrato producido por la Aconitasa.
El anillo de Nicotinamida del NAD+ (o NADP+ en algunos organismos) oxida al grupo -OH
del Isocitrato convirtiéndolo en Oxalosuccinato, intermediario unido a la enzima.

Mecanismo:
La reacción es estimulada por el mecanismo simple de disponibilidad de sustrato (isocitrato,
NAD (P)+, Mg+2 / Mn+2).

En el Oxalosuccinato, el grupo ceto en 2 se encuentra en posición  respecto del carboxilo

en 3, situación que hace al carboxilo inestable y fácil de eliminar. La eliminación, forma -
Cetoglutarato y es favorecida por la interacción entre Mg2+ (o Mn2+) y el grupo cetona.
El carbono eliminado como CO2, proviene del carboxilo 1 del Oxalacetato. Esta enzima se
considera el punto principal de regulación del ciclo. La forma de regulación más importante
de la Isocitrato Deshidrogenasa es la activación alostérica por ADP (antagonizada por ATP)
mediante la cual se acelera la actividad del ciclo cuando la relación ATP/ADP es baja.
También es activada por NAD+ (antagonizado por NADH) y Ca2+.

La reacción de la Isocitrato Deshidrogenasa tiene un Go negativo grande debido a que

involucra una oxidación y una descarboxilación, ambos procesos exergónicos. Además, el
CO2 producido en la descarboxilación, se elimina fácilmente haciendo que la reacción sea
irreversible, lo que la convierte en una de las reacciones que da dirección al ciclo de Krebs.

Inhibición:
Inhibida por producto (2-oxoglutarato y NAD (P) H) e inhibida por ATP por inhibición
competitiva feedback.
 TELOMERASA
El ciclo catalítico de la enzima telomerasa determina la capacidad humana para sintetizar
"repeticiones" de ADN (segmentos de ADN específicos de seis nucleótidos) en los extremos
del cromosoma, y así proporcionar la inmortalidad en las células. Comprender el
mecanismo subyacente de la acción de la telomerasa ofrece nuevas vías hacia terapias
antienvejecimiento eficaces. Ilustración que representa la enzima telomerasa Esta figura
representa la enzima telomerasa y los telómeros relativos a un cromosoma.

Funciones:

Las células humanas típicas son mortales y no pueden renovarse para siempre. Como
demostró Leonard Hayflick hace medio siglo, las células humanas tienen una esperanza de
vida replicativa limitada, y las células más viejas alcanzan este límite antes que las células
más jóvenes. Este "límite de Hayflick" de la vida celular está directamente relacionado con
la cantidad de repeticiones de ADN únicas que se encuentran en los extremos de los
cromosomas portadores de material genético. Estas repeticiones de ADN son parte de las
estructuras protectoras de cobertura, denominadas "telómeros", que protegen los extremos
de los cromosomas de reordenamientos de ADN no deseados e injustificados que
desestabilizan el genoma.Cada vez que la célula se divide, el ADN telomérico se contrae y
finalmente no logrará asegurar los extremos del cromosoma. Esta reducción continua de la
longitud de los telómeros funciona como un "reloj molecular" que cuenta hasta el final del
crecimiento celular. La capacidad disminuida para que las células crezcan está fuertemente
asociada con el proceso de envejecimiento, y la reducida población de células contribuye
directamente a la debilidad, la enfermedad y la falla orgánica.
Contrarrestar el proceso de contracción de los telómeros es la enzima, la telomerasa, que
posee la clave única para retrasar o incluso revertir el proceso de envejecimiento celular.

La telomerasa compensa el envejecimiento celular mediante el alargamiento de los

telómeros, la adición de repeticiones de ADN pérdidas para agregar tiempo en la cuenta
regresiva del reloj molecular, extendiendo efectivamente la vida útil de la célula. La
telomerasa alarga los telómeros al sintetizar repeticiones muy cortas de ADN de seis
nucleótidos, los componentes básicos del ADN, con la secuencia "GGTTAG" en los
extremos del cromosoma de un molde de ARN ubicado dentro de la enzima misma.

Sin embargo, la actividad de la enzima telomerasa es insuficiente para restaurar

completamente las repeticiones de ADN teloméricas perdidas, ni para detener el
envejecimiento celular.

La reducción gradual de los telómeros afecta negativamente a la capacidad de replicación

de las células madre adultas humanas, las células que restauran los tejidos dañados y / o
reponen los órganos que envejecen en nuestros cuerpos. La actividad de la telomerasa en
células madre adultas ralentiza la cuenta regresiva del reloj molecular y no inmortaliza
completamente estas células. Por lo tanto, las células madre adultas se agotan en las
personas mayores debido al acortamiento de la longitud de los telómeros que da como
resultado un aumento de los tiempos de cicatrización y la degradación del tejido orgánico a
partir de poblaciones celulares inadecuadas.
Aplicación clínica
Comprender la regulación y la limitación de la enzima telomerasa tiene la promesa de
revertir el acortamiento de los telómeros y el envejecimiento celular con el potencial de
extender la vida humana y mejorar la salud y el bienestar de las personas mayores. La
investigación del laboratorio de Chen y sus colegas, Yinnan Chen, Joshua Podlevsky y
Dhenugen Logeswaran, descubrió recientemente un paso crucial en el ciclo catalítico de la
telomerasa que limita la capacidad de la telomerasa para sintetizar repeticiones de ADN
teloméricas en los extremos del cromosoma.
"La telomerasa tiene un sistema de frenado integrado para garantizar la síntesis precisa de
las repeticiones de ADN teloméricas correctas. Sin embargo, este freno de seguridad
también limita la actividad general de la enzima telomerasa", dijo el profesor Chen.
"Encontrar una forma de liberar adecuadamente los frenos de la enzima telomerasa tiene
el potencial de restaurar la longitud de los telómeros perdidos de las células madre adultas
e incluso revertir el envejecimiento celular en sí".
Este freno intrínseco de la telomerasa se refiere a una señal de pausa, codificada dentro
de la plantilla de ARN de la telomerasa, para que la enzima pare la síntesis de ADN al final
de la secuencia 'GGTTAG'. Cuando la telomerasa reinicia la síntesis de ADN para la
siguiente repetición de ADN, esta señal de pausa sigue activa y limita la síntesis de ADN.
Además, la revelación del sistema de frenado finalmente resuelve el misterio de hace
décadas de por qué un único nucleótido específico estimula la actividad de la telomerasa.
 ENTEROQUINASA
Tambien denominada enteropeptidasa, ss una enzima proteolítica, secretada por la mucosa
duodenal, que transforma el tripsinógeno inactivo de la secreción pancreática en tripsina,
una de las enzimas que digieren las proteínas. Se cree que la enteroquinasa es producida
por las glándulas de Brunner en el revestimiento de la membrana del duodeno. Resiste la
destrucción de las diversas enzimas en el intestino delgado pero es destruida por bacterias
en el intestino grueso. La enterocinasa también puede cambiar la procarboxipeptidasa
inactiva en la enzima activa carboxipeptidasa.
Actividad
A pesar de su nombre alternativo quinasa, la enteropeptidasa es de hecho una serina
proteasa que cataliza la hidrólisis de enlaces peptídicos en diversas proteínas. La
enteropeptidasa exhibe un mecanismo similar al de la tripsina, cortando proteínas en un
sitio específico a continuación de una lisina, (Asp-Asp-Asp-Asp-Lys).9 Como la región "pro"
del tripsinógeno contiene esta secuencia, la enteropeptidasa cataliza su activación in-vivo:

Tripsinógeno → tripsina + región-pro (Val-Asp-Asp-Asp-Asp-Lys)

Genética y producción
En humanos, la enteropeptidasa se encuentra codificada por el gen PRSS7 (también
conocido como ENTK) presente en el cromosoma 21q21. Algunas mutaciones sin sentido
y mutaciones en el marco de lectura en este gen conducen a un raro desorden recesivo
caracterizado por un severo defecto en el crecimiento de aquellos infantes afectados,
debido a la deficiencia de enteropeptidasa.
Aplicaciones
La especificidad de la enteropeptidasa la convierte en una herramienta ideal para
aplicaciones bioquímicas; una proteína de fusión que contiene una marca de afinidad C-
terminal tal como una secuencia poli-histidina, unida por esta secuencia puede ser cortada
por la enteropeptidasa para obtener la proteína diana por subsecuente purificación
proteica.9 Por el contrario, la secuencia N-terminal de las proteasas que requieren ser
clivadas previo a su activación, pueden ser mutadas para permitir su activación por la
enteropeptidasa.
 ALCOHOL DESHIDROGENASA
La alcohol deshidrogenasa (ADH) (EC 1.1.1.1) es una enzima descubierta a mediados de
los años 1960 en la mosca Drosophila melanogaster y es un dímero con un peso
molecular de 80 kDa. Las alcohol deshidrogenasas son un grupo de siete enzimas que
están frecuentemente presentes en muchos organismos y facilitan la interconversión entre
alcoholes y aldehídos o cetonas con la reducción de NAD+ a NADH. La reacción
catalizada es:

Alcohol + NAD+ ↔ Aldehído o Cetona + NADH

Como cofactores en la reacción es posible la utilización de zinc o hierro dependiendo del

tipo de alcohol deshidrogenasa.
En los humanos y muchos otros animales, sirven para eliminar alcoholes que podrían ser
tóxicos; en las levaduras y muchas bacterias, algunas alcohol deshidrogenasas catalizan
la reacción opuesta como parte de la fermentación alcohólica.
En todos los seres vivos la enzima actúa sobre los alcoholes primarios, secundarios y
hemiacetales. Solamente en los animales actúa sobre alcoholes cíclicos secundarios.

Tipos de ADH humanas

Los tipos de ADH humanas son:
 Alcohol deshidrogenasa 1A (ADH1A
Tambien llamado alcohol deshidrogenasa subunidad alfa.
 Alcohol deshidrogenasa 1B (ADH1B)
Tambien llamado alcohol deshidrogenasa subunidad beta. Se conocen tres alelos
de esta enzima: ADH1B*1 correspondiente a la variante beta-1, ADH1B*2
correspondiente a la variante beta-2 y ADH1B*3 correspondiente a la variante
beta-3. La frecuencia del alelo ADH1B*2 es aproximadamente del 75% en la
población oriental mientras que es inferior al 5% en la población caucásica.
 Alcohol deshidrogenasa 1C (ADH1C)
Tambien llamado alcohol deshidrogenasa subunidad gamma. Se conocen dos
alelos principales de esta enzima, la ADH3*1 o gamma-1 tiene Arg-272/Ile-350
mientras que la ADH3*2 o gamma-2 tiene Gln-273/Val-350. Se asocia a la ADH3*1
con una velocidad de oxidación rápida del etanol y a la ADH3*2 con una velocidad
lenta. Las alcohol deshidrogenasas 1 se encuentran en el citoplasma y tienen 2
átomos de zinc unidos por cada subunidad. Cada subunidad está formada por un
dímero de unidades 1A, 1B y 1C idénticas (homodímero) o no idénticas
(heterodímero).
 Alcohol deshidrogenasa 4 (ADH4)
Tambien llamado alcohol deshidrogenasa clase II cadena pi. Se encuentra en el
citoplasma y tiene unidos 2 átomos de zinc por cada subunidad que es un
homodímero.
 Alcohol deshidrogenasa 6 (ADH6).
Se encuentra en el citoplasma y tiene unidos 2 átomos de zinc por cada
subunidad. Esta enzima es más específica de los tejidos del estómago e hígado.

 Alcohol deshidrogenasa 7 (ADH7)

Tambien llamado alcohol deshidrogenasa clase IV cadena mu/sigma. Esta enzima
participa en la oxidación del retinol para la síntesis del ácido retinoico, una
hormona importante para la diferenciación celular. Los compuestos de cadena
media (octanol) y aromáticos (m-nitrobenzaldehído) son los mejores sustratos. El
etanol no es un buen sustrato pero cuando éste alcanza altas concentraciones en
el tracto digestivo, la enzima participa en la oxidación del etanol y contribuye al
primer paso del metabolismo del etanol. Esta enzima se encuentra en el
citoplasma de las células estomacales y se une a dos átomos de zinc por cada
subunidad que es un homodímero.

 Alcohol deshidrogenasa 5 (ADH5)

Tambien denominado alcohol deshidrogenasa clase III. Esta enzima es
remarcablemente inefectiva en la oxidación del etanol pero cataliza correctamente
la oxidación de alcoholes primarios de cadena larga y la oxidación de la S-
hidroximetil glutationa. Se encuentra en el citoplasma y tiene unidos 2 átomos de
zinc por cada subunidad que es un homodímero.

La ADH permite al organismo el consumo de bebidas alcohólicas, pero

probablemente su propósito evolutivo es la rotura de los alcoholes que contienen
naturalmente los alimentos o que son producidos por las bacterias en el tracto
digestivo. Otra posibilidad es que el propósito evolutivo de la enzima sea el
metabolismo de la vitamina A.

La alcohol deshidrogenasa también está involucrada en la toxicidad de otros tipos

de alcoholes. Por ejemplo, oxida el metanol para producir formaldehído y
etilenglicol para obtener por último ácido glicólico y ácido oxálico.

La actividad de la alcohol deshidrogenasa varía entre hombres y mujeres, y entre

poblaciones de diferentes lugares del mundo. Por ejemplo, las mujeres no son
capaces de procesar alcohol a la misma velocidad que los hombres ya que no
expresan tan frecuentemente como ellos la alcohol hidrogenasa. El nivel de
actividad no solamente es dependiente del nivel de expresión sino también es
debido a la diversidad alélica entre la población. Estas diferencias alélicas están
relacionadas con la región de origen.

Por ejemplo, se ha encontrado que las poblaciones europeas expresan un alelo

para la alcohol deshidrogenasa que hace que esta sea mucho más activa que los
alelos encontrados en las poblaciones asiáticas y americanas.
 AMINOACIL ARNt sintetasa

Una aminoacil-ARNt sintetasa (aaRS) es una enzima que cataliza la esterificación de un

aminoácido específico o su precursor con uno cualquiera de sus ARNt afines que resulten
compatibles para formar un aminoacil-ARNt. A veces se denomina "carga" a este proceso
de conjugación del ARNt con el aminoácido. Una vez que el ARNt se ha cargado, un
ribosoma puede transferir el aminoácido desde el ARNt a un péptido en crecimiento de
acuerdo al código genético.

Mecanismo
La sintetasa primero se une a ATP y al correspondiente aminoácido o su precursor para
formar un aminoacil-adenilato, liberando una molécula de pirofosfato inorgánico (PPi). El
complejo adenilato-aaRS luego se une la molécula apropiada de ARNt, y el aminoácido se
transfiere desde el complejo aminoacil-AMP a un grupo hidroxilo (ya sea 2' o 3') del último
nucleótido (A76, en el extremo 3') del ARNt. Algunas sintetasas también pueden mediar
una reacción de corrección de lectura para garantizar una alta fidelidad en la carga del
ARNt: si el ARNt se ha unido con un aminoácido incorrecto, la sintetasa puede hidrolizar
la unión aminoacil-ARNt.

Reacción:
Reacción:

1.aminoácido + ATP → aminoacil-AMP + PPi

2.aminoacil-AMP + ARNt → aminoacil-ARNt + AMP
Reacción total:

aminoácido + ATP + ARNt → aminoacil-ARNt + AMP + PPi

Clases
Hay dos clases de aminoacil-ARNt sintetasa:
 Clase I:
Esta posee dos motivos con secuencias muy conservadas. Puede ser una
proteína monomérica o dimérica (posee una o dos subunidades respectivamente).
Cataliza la aminoacilación en el grupo 2'-OH de un nucleótido de adenosina del
ARNt.
 Clase II:
Esta posee tres motivos con secuencias altamente conservadas. Usualmente es
dimérica o tetramérica (dos o cuatro unidades respectivamente). Cataliza la
aminoacilación en el grupo 3'-OH de la misma adenosina. Como excepción,
aunque la fenilalanil-ARNt sintetasa pertenece a la clase II, produce
aminoacilación en el grupo 2'-OH.
Aunque el aminoacilo se una inicialmente a la posición 2' del nucleótido del ARNt,
finalmente migra a la posición 3' a través de un proceso de transesterificación.
Estructuras
Ambas clases de aminoacil-ARNt sintetasas son proteínas multidominio. Típicamente, una
aaRS consiste en un dominio catalítico (donde ocurren las dos reacciones antes
descritas), un dominio de unión al anticodón (que interactúa principalmente con la región
del anticodón del ARNt y asegura la unión del ARNt correcto a cada aminoácido). Además
algunas aaRS poseen sitios adicionales de unión al ARNt y dominios de edición que
hidrolizan las moléculas aminoacil-ARNt incorrectamente emparejadas.
Se ha encontrado que los sitios catalíticos de una determinada clase de aaRS son
homólogos unos de otros, mientras que no hay similitud entre los de las clases I y II. Las
aaRS de clase I poseen un plegamiento Rossmann y poseen la arquitectura de cadenas
antiparalelas beta, mientras que las aaRS clase II poseen un plegamiento único formado
por cadenas beta antiparalelas.
Los dominios en hélice alfa de unión al anticodón de las sintetasas de arginil, glicil y
cisteinil-ARNt se denominan dominos DARL debido a una secuencia de aminoácidos
característica, muy conservada evolutivamente (D-A-R-L).

Evolución
La mayoría de las aminoacil-ARNt sintetasas de una determinada especificidad son
evolutivamente más cercanas entre sí que a las aaRS de otra especificidad. Sin embargo,
las asparraginil-ARNt sintetasas y glutaminil-ARNt sintetasas se encuentran dentro del
grupo de las aspartil-ARNt sintetasas y glutamil-ARNt sintetasas, respectivamente. La
mayoría de las aaRS de una especificidad dada también pertenecen a una sola clase. Sin
embargo, hay dos versiones diferentes de las lisil-ARNt sintetasas, una perteneciente a la
clase I y la otra perteneciente a la clase II.
Además, las filogenias moleculares de las aaRS a menudo no son compatibles con las
filogenias aceptadas para los organismos, por ejemplo violan el patrón de llamada
filogenética canónica demostrado por la mayoría de otras enzimas en los tres dominios de
la vida: Archaea, Bacteria y Eukarya. Por otra parte, las filogenias inferidas para aaRS de
diferentes aminoácidos a menudo no están de acuerdo unas con otras. Estos son dos
claros indicios de que se ha producido una transferencia horizontal en varias ocasiones
durante la historia evolutiva de las aminoacil-ARNt sintetasas (Carl R. Woese, Gary J.
Olsen, Michael Ibba, and Dieter Söll. Microbiology and Molecular Biology Reviews, March
2000, p. 202-236, Vol. 64, No. 1: Aminoacyl-tRNA Synthetases, the Genetic Code, and the
Evolutionary Process).
Expandiendo el código genético por medio de aminoacil-ARNt sintetasas mutantes
En algunas de las aminoacil ARNt sintetasas, la cavidad en la que se une el aminoácido
puede mutarse y modificarse para aceptar aminoácidos artificiales, no naturales,
sintetizados en laboratorio, con el fin de unirlos a determinados ARNt específicos. Esto
supone una expansión del código genético, extendiéndolo más allá de los veinte
aminoácidos universales presentes en la naturaleza para incluir también un aminoácido
artificial. El aminoácido artificial se encuentra entonces codificado por un codón que de
otra forma sería no codificante, como por ejemplo el codón de terminación ambar. Estos
organismos que expresan la sintetasa mutante pueden entonces programarse
genéticamente para incorporal el aminoácido artificial en una posición deseada de una
proteína de interés, permitiendo a los bioquímicos o biólogos moleculares sondear o
modificar la función de la proteína. Por ejemplo, se puede partir de un gen que codifica
una proteína que une una determinada secuencia de ADN y, dirigiendo un aminoácido
artificial con una cadena lateral reactiva al sitio de unión, crear una nueva proteína que
corte al ADN en esa secuencia diana, en lugar de unirse a ella.
Otros propósitos útiles de la incorporación de aminoácidos sintéticos son: fotoreactividad,
quelación de metales, quelación de xenón, entrecruzamiento, cambios de color,
resonancia de espín, fluorescencia, biotinilación, y aminoácidos con actividad redox.
 NUCLEASA

Concepto
Las nucleasas son un grupo de enzimas que escinde los ácidos nucleicos. Las nucleasas,
que pertenecen a la clase de las enzimas llamadas hidrolasas, son generalmente
específicas en acción, las ribonucleasas actúan únicamente sobre los ácidos ribonucleicos
(ARN) y las desoxirribonucleasas que actúan solo sobre los ácidos desoxirribonucleicos
(ADN). Algunas enzimas que tienen una acción general (como las fosfoesterasas, que
hidrolizan los ésteres del ácido fosfórico) pueden llamarse nucleasas porque los ácidos
nucleicos son susceptibles a su acción. Las nucleasas se encuentran tanto en animales
como en plantas.
Tipos
Las enzimas de restricción son nucleasas que dividen solo aquellas moléculas de ADN en
las que reconocen subunidades particulares. Algunos dividen la molécula de ADN objetivo
en sitios aleatorios (Tipo I), pero otros dividen la molécula solo en el sitio de reconocimiento
(Tipo II) o a una distancia fija del sitio de reconocimiento (Tipo III). Las enzimas de
restricción tipo II y III son herramientas poderosas en la elucidación de la secuencia de
bases en moléculas de ADN. Desempeñan un papel fundamental en el campo de la
tecnología del ADN recombinante o la ingeniería genética.
Estructura
La estructura primaria de la nucleasa es, en general, poco conservada y mínimamente
conservada en sitios activos, cuyas superficies comprenden principalmente residuos de
aminoácidos ácidos y básicos. Las nucleasas se pueden clasificar en familias plegables.
Funciones
 Reparación del ADN
Dado que todas las células dependen del ADN como medio de información genética,
el control de la calidad genética es una función esencial de todos los organismos.
La replicación del ADN es un proceso propenso a errores, y las moléculas de ADN
en sí mismas son vulnerables a la modificación por muchos factores estresantes
metabólicos y ambientales. Ejemplos ubicuos incluyen especies reactivas de
oxígeno, cerca del ultravioleta y radiación ionizante. Muchas nucleasas participan
en la reparación del ADN reconociendo sitios de daño y escindiéndolos del ADN
circundante. Estas enzimas funcionan independientemente o en complejos. La
mayoría de las nucleasas implicadas en la reparación del ADN no son específicas
de la secuencia. Reconocen los sitios de daño a través de la deformación de la
estructura secundaria del ADN bicatenario (ADNds).

 Revisión de replicación
Durante la replicación del ADN, las ADN polimerasas alargan nuevas cadenas de
ADN contra cadenas molde complementarias. La mayoría de las ADN polimerasas
comprenden dos dominios enzimáticos diferentes: una polimerasa y una
exonucleasa de corrección de pruebas. La polimerasa alarga la nueva cadena en la
dirección 5 '→ 3'. La exonucleasa elimina nucleótidos erróneos de la misma cadena
en la dirección 3 '→ 5'. Esta actividad de exonucleasa es esencial para la capacidad
de una ADN polimerasa de corregir. Las deleciones que inactivan o eliminan estas
 nucleasas aumentan las tasas de mutación y mortalidad en los microbios afectados
y el cáncer en ratones.
 Horquilla de replicación detenida
Muchas formas de daño en el ADN detienen la progresión de la horquilla de
replicación, lo que hace que las ADN polimerasas y la maquinaria asociada
abandonen la horquilla. Luego debe ser procesado por proteínas específicas de la
horquilla. El más notable es MUS81. Las eliminaciones causan sensibilidad a los
rayos UV o a la metilación en la levadura, además de los defectos meióticos.

 Procesamiento de fragmentos de Okazaki

Una tarea ubicua en las células es la eliminación de los cebadores de ARN del
fragmento de Okazaki de la replicación. La mayoría de estos iniciadores se escinden
a partir del ADN de la cadena rezagada recién sintetizada por las endonucleasas de
la familia RNasa H. En eucariotas y en arqueas, la endonucleasa del colgajo FEN1
también participa en el procesamiento de fragmentos de Okazaki.

 Reparación de desajuste
La reparación del desajuste de ADN en cualquier organismo dado se efectúa
mediante un conjunto de endonucleasas específicas de desapareamiento. En
procariotas, este papel se llena principalmente con MutSLH y proteínas asociadas
a reparación de parches muy cortos (reparación de VSP).

 Reparación de escisión de base

La formación de sitios AP es una ocurrencia común en dsDNA. Es el resultado de
la hidrólisis espontánea y la actividad de las ADN glucosilasas como un paso
intermedio en la reparación de la escisión de la base. Estos sitios AP se eliminan
mediante endonucleasas AP, que efectúan roturas de cadena única alrededor del
sitio.

 Reparación por escisión de nucleótidos

La reparación por escisión de nucleótidos, que no debe confundirse con la
reparación por escisión de bases, implica la eliminación y el reemplazo de
nucleótidos dañados. Las instancias de reticulación, aductos y lesiones (generadas
por luz ultravioleta o especies reactivas de oxígeno) pueden desencadenar esta vía
de reparación. Los tramos cortos de ADN monocatenario que contienen dicho
nucleótido dañado se eliminan del ADN dúplex mediante endonucleasas separadas
que efectúan melladuras aguas arriba y aguas abajo del daño. Las deleciones o
mutaciones que afectan a estas nucleasas provocan una mayor sensibilidad al daño
ultravioleta y la carcinogénesis. Tales anormalidades pueden incluso afectar el
desarrollo neuronal.
En bacterias, ambos cortes ejecutados por el complejo UvrB-UvrC. En la levadura
en ciernes, Rad2 y el complejo Rad1-Rad10 hacen los cortes de 5 'y 3',
respectivamente. En los mamíferos, los homólogos XPG y XPF-ERCC1 afectan las
mismas mellas respectivas.
 GLUCOSA-6- FOSFATO DESHIDROGENASA
Es una enzima presente en todos los seres vivos. En los mamíferos cataliza la primer
reaccíon en la via pentosa fosfato, la ruta metabólica que aprovisiona a la celula de NADPH
y de pentosas para la síntesis de ácidos nucleicos. La reacción catalizada por la glucosa
6 fosfato deshidrogenasa es la reducción de la NADP+ a expensas de la deshidrogenación
de la glucosa 6 fosfato en 6-fosfoglucolactona.
Actúa lentamente también sobre la beta D-glucosa y otros azucares. Ciertas preparaciones
también reducen el NAD+ y NADP+.
Cuando la tasa de NADP+ y NADPH, aumenta el organismo debe promover la síntesis de
NADPH, un agente reductor impredescicle en multitud de reacciones como la síntesis de
acidos grasos o la reducción de glutatión en los eritrocitos. Para ello la glucosa-6-fosfato
deshidrogenasa, dando lugar a la primera reacción de la ruta de la pentosa fosfato. Esta
ruta generara más cofactor NADPH, asi como ribulosa-5-fosfato, que actúa como fuente
de carbono para la síntesis de otras moléculas.
De igual forma, si el organismo necesita precursores de nucleótidos para la replicación de
ADN o la síntesis de proteínas, la glucosa-6-fosfato también será deshidrogenada y entrara
en la ruta de las pentosas fosfato.
En eritrocitos, por ejemplo la deficiencia de glucosa-6-fosfato deshidrogenasa o disminución
de actividad considerablemente reduce la edad media de los eritrocitos.
Estructura
La glucosa-6-fosfato deshidrogenasa puede existir en forma de dimérica o tetramérica .
Existen dos isoformas llamadas cortas y largas de 515 y 561 aminoácidos. La isoforma
larga se expresa en los linfoblastos, granulocitos y el esperma.
Se ha identificado un residuo de lisina como reactivo nucleófilo asociado con la actividad
de la enzima. La secuencia alrededor de esta lisina se conserva totalmente desde la
glucosa-6-fosfato deshidrogenasa de las bacterias hasta los mamíferos.
Funciones
Debido a las diversas y vitales funciones se la NADPH, la enzima glucosa-6-fosfato
deshidrogenasa extiende el promedio de vida de las células. En eritrocitos, por ejemplo la
deficiencia de esta enzima o disminución de su actividad, reduce considerablemente la
edad media de los glóbulos rojos ocasionado anemia hemolítica. La deficiencia en glucosa-
6-fosfato deshidrogenasa se ha asociado con situaciones diferente. En primer lugar, en
áreas en las que la malaria endémica, los alelos de la deficiencia en G6PD han alcanzado
altas frecuencias y los individuos deficientes tienen un alto riesgo de ataques agudos
hemolíticos, En segundo lugar los casos esporádicos de deficiencia de G6PD ocurren a
muy bajas frecuencias, y presentan usualmente un fenotipo mas severo.

La deficiencia de Glucosa-6-fosfato deshidrogenasa (G6PD) es la enzimopatía más

frecuente, con una prevalencia global del 4,9% y con alrededor de 330 a 400 millones de
personas afectadas en el mundo. La G6PD desempeña un papel fundamental en el
equilibrio redox intracelular, especialmente en los eritrocitos; en condiciones de estrés
oxidativo inducido (por ejemplo, por exposición a agentes externos como fármacos,
alimentos o infecciones), los hematíes portadores de la variante enzimática y con
deficiencia de la actividad enzimática, sufren daños irreversibles que condicionan su
destrucción acelerada. La hemólisis explica el espectro de manifestaciones clínicas de esta
enfermedad, que incluyen ictericia neonatal, episodios de hemólisis aguda inducida por
agentes externos o anemia hemolítica crónica.
MANIFESTACIONES CLÍNICAS DE LA DEFICIENCIA DE G6PD
El espectro clínico de la deficiencia de G6PD es muy amplio, abarcando desde sujetos
asintomáticos hasta estados hemolíticos agudos o crónicos. La gravedad del cuadro clínico
casi siempre correlaciona con el grado de deficiencia enzimática . La mayoría de los sujetos
que presentan las variantes con niveles moderados de deficiencia, se encuentran
asintomáticos a través de su vida e inclusive desconocen el estado de su enfermedad. En
los sujetos con las variantes deficientes graves, las manifestaciones clínicas pueden
dividirse en tres grandes grupos: ictericia neonatal, hemólisis aguda y anemia hemolítica
crónica no esferocítica.
Ictericia neonatal. La bilirrubina producida por el feto se elimina por el hígado materno, sin
embargo, inmediatamente después del nacimiento el neonato debe asumir esta función.
Dado que muchos de los mecanismos involucrados en la depuración de bilirrubina no están
completamente desarrollados al nacimiento, la mayoría de los neonatos desarrollan algún
grado de hiperbilirrubinemia entre los días 2 a 5 después del nacimiento. Sin embargo, en
los pacientes con deficiencia de G6PD, la prevalencia de ictericia neonatal es del doble que
en la población general y es además más frecuente y grave en niños prematuros. La icteri-
cia neonatal es más común en las variantes gravemente afectadas que en las moderadas.
 CREATINA QUINASA

La creatina quinasa (CK), también conocida como creatina fosfoquinasa (CPK) o

fosfocreatina quinasa, es una enzima expresada por diversos tejidos y tipos de células. CK
cataliza la conversión de creatina y utiliza adenosina trifosfato (ATP) para crear
fosfocreatina (PCr) y adenosina difosfato (ADP). Esta reacción de la enzima CK es
reversible y, por lo tanto, se puede generar ATP a partir de PCr y ADP.
En los tejidos y células que consumen ATP rápidamente, especialmente el músculo
esquelético, pero también el cerebro, las células fotorreceptoras de la retina, las células
ciliadas del oído interno, los espermatozoides y el músculo liso, el PCr sirve como reservorio
de energía para la amortiguación y regeneración rápida del ATP en situ, así como para el
transporte de energía intracelular por el transbordador o circuito PCr. Por lo tanto, la creatina
quinasa es una enzima importante en dichos tejidos.
Clínicamente, la creatina quinasa se analiza en análisis de sangre como marcador del daño
del tejido rico en CK, como en el infarto de miocardio (ataque cardíaco), rabdomiólisis
(degradación muscular grave), distrofia muscular, miositias autoinmunes y lesión renal
aguda.
Estructuras atómicas
Las primeras estructuras de rayos X de creatina quinasas, las de ambos tipos
mitocondriales (sarcoméricas-mtCK (en 1996) y ubicuas mtCK (en 2000), formando
estructuras octaméricas altamente cuatrimétricas, así como las de citosólica de tipo cerebral
BB- CK (en 1.4 Angstoms, en 1999), formando dímeros simétricos, han sido resueltos por
los grupos T. Wallimann y W. Kabsch en ETH-Zürich y en MPI-Heidelberg.
Tipos
En las células, las enzimas CK "citosólicas" constan de dos subunidades, que pueden ser
B (tipo cerebral) o M (tipo muscular). Existen, por lo tanto, tres isoenzimas diferentes: CK-
MM, CK-BB y CK-MB. Los genes para estas subunidades se encuentran en diferentes
cromosomas: B en 14q32 y M en 19q13. Además de esas tres isoformas CK citosólicas,
existen dos isoenzimas mitocondriales de creatina quinasa, la forma omnipresente y
sarcomérica. La entidad funcional de las dos últimas isoformas CK mitocondriales es un
octamer compuesto por cuatro dímeros cada uno.
Mientras que la creatina cinasa mitocondrial participa directamente en la formación de fosfo-
creatina a partir del ATP mitocondrial, la CK citosólica regenera el ATP a partir de ADP,
utilizando PCr. Esto sucede en sitios intracelulares donde se usa ATP en la célula, con CK
actuando como un regenerador de ATP in situ.
Funciones
La creatina-quinasa mitocondrial (CKm) está presente en el espacio intermembrana
mitocondrial, donde regenera la fosfocreatina (PCr) del ATP generado mitocondrialmente y
la creatina (Cr) importada del citosol. Además de las dos formas de isoenzimas CK
mitocondriales, es decir, mtCK ubicua (presente en tejidos no musculares) y mtCK
sarcomérica (presente en el músculo sarcomérico), existen tres isoformas de CK citosólicas
presentes en el citosol, dependiendo del tejido. Mientras que MM-CK se expresa en
músculo sarcomérico, es decir, músculo esquelético y cardíaco, MB-CK se expresa en
músculo cardíaco, y BB-CK se expresa en músculo liso y en la mayoría de los tejidos no
musculares. La mTCK mitocondrial y la CK citosólica están conectadas en una llamada
lanzadera o circuito PCr / Cr. La PCr generada por mtCK en las mitocondrias se trasladó a
CK citosólica que está acoplada a procesos dependientes de ATP, p. ATPasas, como acto-
miosina ATPasa y ATPasa de calcio involucrada en la contracción muscular, y ATPasa de
sodio / potasio involucrada en la retención de sodio en el riñón. La CK citosólica unida
acepta el PCr transportado a través de la célula y utiliza ADP para regenerar ATP, que
luego puede utilizarse como fuente de energía por las ATPasas (la CK está íntimamente
asociada con las ATPasas, formando un microcompartimento funcionalmente acoplado).
PCr no es solo un tampón de energía sino también una forma de transporte de energía
celular entre los sitios de producción de energía (ATP) y los de energía (ATPasas). Por lo
tanto, CK mejora la contractilidad esquelética, cardíaca y del músculo liso y participa en la
generación de la presión arterial.
 PIRUVATO DESHIDROGENASA
Se han reconocido hasta la fecha tres tipos de piruvato deshidrogenasa.
 Piruvato deshidrogenasa (acetil transferidora) o PDH.
 Piruvato deshidrogenasa (NADP+).
 Piruvato deshidrogenasa (citocromo).
En los tres tipos, su función es realizar la descarboxilación oxidativa del piruvato a acetato
desprendiéndose dióxido de carbono. Se necesitan 5 cofactores: TPP, A.lipoico,
Coenzima A, FAD y NAD*.
 Piruvato deshidrogenasa (acetil transferidora)
La enzima Piruvato deshidrogenasa (acetil transferidora) o PDH EC 1.2.4.1 cataliza la
reacción de descarboxilación oxidativa del piruvato utilizando como cofactor la tiamina
difosfato.
Piruvato + (dihidrolipoil-lisina-residuo acetiltransferasa]-lipoil-lisina ↔ (dihidrolipoil-lisina-
residuo acetiltransferase)-S-acetildihidrolipoil-lysina + CO2
Forma parte del complejo multienzimático piruvato deshidrogenasa siendo la unidad E1
del mismo. Los otros componentes del complejo son la dihidrolipoil-lisina-residuo
acetiltransferasa (DLAT) y la dihidrolipoil deshidrogenasa (DLD) como componentes E2 y
E3 respectivamente.

Tipos de PDH humanas

En los humanos existen tres genes que codifican la PDH.
 •PDHA1. Piruvato deshidrogenasa cadena alfa. Tiene una longitud de 390
aminoácidos. La deficiencia en PDHA1 es causa de la Deficiencia en piruvato
descarboxilasa componente E1 (Deficiencia en PDHE1). La deficiencia en PDHE1
es el más común de los defectos enzimáticos en usuarios como acidosis láctica
primaria. Está asociada con fenotipos clínicos variables desde la muerte neonatal
hasta la supervivencia prolongada complicada por retraso en el desarrollo,
convulsiones, ataxia y apnea. La deficiencia en PDHA1 también es causa del
Síndrome de Leigh ligado al cromosoma X (LS). El LS es un síndrome
neurodegenerativo progresivo de temprana aparición con una neuropatología
característica consistente en lesiones focales y bilaterales en una o más regiones
del sistema nervioso central, incluyendo el tronco del encéfalo, tálamo, ganglios
basales, cerebelo y médula espinal. Las lesiones son áreas de demielinación,
gliosis, necrosis, espongiosis o proliferación capilar. Los síntomas clínicos
dependen de que áreas del sistema nervioso central estén afectadas. La causa
común de todas las lesiones es un defecto en la fosforilación oxidativa. La LS
puede ser causa de una deficiencia de cualquiera de los complejos de la cadena
respiratoria mitocondrial.
 •PDHA2. Piruvato deshidrogenasa cadena alfa específica de los testículos. Tiene
una longitud de 388 aminoácidos y se expresa en las células espermatogénicas
postmeióticas.
  •PDHB. Piruvato deshidrogenasa cadena beta. Existen dos isoformas de este
polipéptido. La isoforma 1 tiene 359 aminoácidos y la 2 341. La deficiencia en
PDHB es causa de la Deficiencia en PDHE1.
La enzima se presenta formando tetrámeros de dos unidades alfa y dos unidades beta.
Su localización celular es la matriz mitocondrial.

Regulación
La actividad de la enzima se regula mediante la fosforilación de la cadena alfa
(inactivación) llevada a cabo por la piruvato deshidrogenasa kinasa y defosforilación de la
cadena alfa (activación) llevada a cabo por la piruvato deshidrogenasa fosfatasa.
La PDH es estimulada por la insulina, fosfoenolpiruvato y AMP, pero es completamente
inhibida por el ATP, NADH y acetil-CoA.
 Piruvato deshidrogenasa (NAD+)
La enzima Piruvato deshidrogenasa (NAD+) EC 1.2.1.51 cataliza la reacción de
descarboxilación oxidativa del piruvato según la siguiente ecuación.
Piruvato + CoA + NAD+ ↔ Acetil-CoA + CO2 + NADH
Esta enzima es inhibida por el oxígeno y estimulada por la insulina. Se presenta
como un homodímero y se une a una molécula de FAD, a una molécula de FMN y
a la tiamina pirofosfato. Está presente en organismos como la Anabaena variabilis,
Chlorobium chlorochromatii, Cryptosporidium parvum (Q968X7), Entamoeba
dispar, Euglena gracilis (Q94IN5) y Lactococcus lactis.
 Piruvato deshidrogenasa (citocromo)
La enzima deshidrogenasa (citocromo) EC 1.2.2.2 cataliza la reacción de
descarboxilación oxidativa del piruvato según la siguiente ecuación.
Piruvato + Ferricitocromo b1 + H2O ↔ Acetato + CO2 + Ferrocitocromo b1
Es una enzima bacteriana y se presenta como un homotetrámero al que se une
una molécula de FAD, una molécula de tiamina pirofosfato y un ion magnesio. Su
localización celular es la membrana celular y se activa por digestión proteolítica
limitada
 LA MURAMIDASA
también conocida como lizosima (Nacetil muramidaglicano hidrolasa, E. C. 3. 2.1. 17), fue
descubierta en 1922 por Alexander Fleming. Es la primera proteína de la que se dispuso
de su secuencia por cristalografía de rayos-X, además la primera enzima de la que se
determinó su mecanismo enzimático gracias a David Phillis en 1966 (Jollés y Jollés,
1984). Desde su descubrimiento esta proteína ha jugado un papel muy importante en los
modelos enzimáticos, y en muchos aspectos de la biología moderna, incluyendo la
química de proteínas, cristalografía, resonancia magnética nuclear (NMR), inmunología y
plegamiento de proteínas (Chantal y col., 2007).

Ubicación:
La lisozima se encuentra en muchos organismos como virus, insectos, anfibios, reptiles,
aves y mamíferos, produciéndose en multitud de tejidos y fluidos, incluyendo huevos de
aves, leche humana, lágrimas, saliva y es además secretada por leucocitos
polimorfonucleares (Niyonsaba y Ogawa, 2005).
En los humanos, la lisozima juega un rol muy importante en la defensa frente a las
infecciones. En las lágrimas se encuentra en cantidades comprendidas entre 3.000 y
5.000 μg/mL y protege frente a bacterias y virus (Lesnierowski y col., 2007). En la saliva
protege frente una gran variedad de microorganismos como bacterias, virus y hongos de
diferentes especies de Candida (Tenovuo, 2002; Samaranayake y col., 2008). Además de
la actividad antibacteriana, se han descrito muchas otras actividades biológicas de la
lisozima: por ejemplo la actividad antiviral.

Acción:
La lisozima administrada por vía oral y cutánea previene enfermedades de la piel, como
herpes simple y la varicela, debido a su actividad antiinflamatoria (Sava, 1996). Se ha
descrito que posee actividad frente al virus del VIH tipo 1 en ensayos in vitro (Lee-Huang
y col., 1999), proponiéndose como mecanismo de acción, que la actividad antiviral puede
estar asociada con su carga positiva y las interacciones con la superficie del virus
cargadas negativamente (Losso y col., 2000).
Se han descrito otras actividades a la lisozima de huevo como actividad antioxidante (Liu
y col., 2006), actividad antiheparínica (Mega y col., 1994), actividad antifúngica, capacidad
fusogénica con fosfolípidos y potenciación del efecto de antibióticos (Ibrahim y col., 2001).
También se ha descrito en la bibliografía que la lisozima humana actúa como agente
inmunomodulante, jugando un papel muy importante en el mecanismo de defensa natural
(Koslov y col., 2000; Cho y col., 2005).
La función del sistema inmune es reconocer y controlar los microorganismos, basándose
en la habilidad de presentar y reconocer productos conservados del metabolismo
microbiano que son únicos de los microorganismos y no se producen en células
eucarióticas. Como ejemplo de estas moléculas asociadas a patógenos encontramos al
lipopolisacarido (LPS) de bacterias Gram- negativas, secuencias de ADN no metiladas y
peptidoglicano de bacterias Gram-positivas y negativas. Varias sustancias
antimicrobianas y enzimas hidrolíticas están distribuidas dentro de los gránulos
citoplasmáticos de neutrófilos y son eficientes en la efensa frente a bacterias. Estudios
recientes han demostrado que la lisozima es uno de los principales componentes de los
gránulos primarios y secundarios de los neutrófilos y el principal producto secretado por
los macrófagos, por ello puede actuar en la activación de estas células frente a los
procesos de inflamación por la presencia de bacterias (Ganz y col., 2003; Cho y col.,
2005).

Reconocimiento:
Organismos internacionales como la FAO/WHO y muchos países como Alemania, Austria,
Australia, Bélgica, Dinamarca, España, Finlandia, Francia, Italia, Japón y Reino Unido
tienen reconocida a la lisozima de clara de huevo como una proteína no tóxica y por ello
es utilizada para fines alimentarios, farmacológicos y terapéuticos, se estima que más de
100 toneladas de lisozima son usados anualmente para estos propósitos (Mine y col,
2004). La FDA (Administración de drogas y alimentos en Estados unidos) considera a la
lisozima como GRAS (generalmente reconocido como seguro) para el uso en la industria
quesera. La lisozima de huevo está catalogada como aditivo de uso alimentario con el
código (E-1105). Vegetales frescos, pescado, carne, frutas, langostinos y otros alimentos
han sido preservados por contacto de la superficie del alimento con la lisozima. Esta
proteína también es usada para conservar otros alimentos como pepinillos Kimuchi, sushi
y fideos chinos. Entre sus usos encontramos la protección en los quesos frente a
bacterias dañinas como el Clostridium tyrobutyricum que provoca la hinchazón de los
quesos. Varias patentes garantizan que la lisozima a bajas concentraciones controla el
crecimiento de microorganismos en quesos durante más de 24 meses. Recientemente se
han creado plásticos que contienen la lisozima adherida fuertemente a un biopolímero,
estos biofilms son utilizados como conservantes por contacto del alimento con los
biopolímeros (Mine y col., 2004).
La lisozima también está adquiriendo gran importancia en la elaboración del vino. El
dióxido de sulfuro es comúnmente usado como conservante en enología. Actúa como un
antioxidante para proteger de la oxidación a los compuestos fenólicos. Además el SO2
inhibe las oxidasas endógenas y previene la fermentación indeseable como fermentación
acética y maloláctica. Se quiere reducir el uso de SO2 por su efecto tóxico en la salud
humana. Por ello se han establecido unos límites para añadirlo en la fabricación de los
vinos. Se han realizado muchos estudios para desarrollar protocolos enológicos con
aditivos alternativos que sustituyen al sulfito en las mencionadas funciones. Mundialmente
se busca la fabricación de vinos libres de sulfitos.

Otras funciones:
A partir de los años 1990 el uso de la lisozima de clara de huevo ha sido propuesto para
el control de la fermentación maloláctica en la elaboración de los vinos, porque promueve
la estabilización microbiana y previene el aumento de las concentraciones de ácido
acético y aminas biógenas. Se ha demostrado que la lisozima previene el crecimiento de
Oenococcus oeni y bacterias lácticas alterantes. De acuerdo con la legislación de la
comunidad europea EC Nr 2066 se permite agregar 500 mg/L para vinos tintos y 250
mg/L para los blancos (Sonni y col., 2009; Weber y col., 2009). Aunque en la industria del
vino se utiliza para controlar el crecimiento de bacterias lácticas (Oenococcus,
Lactobacillus y Pediococcus), tiene poca acción sobre las bacterias Gram-negativas
(bacterias acéticas) y levaduras por lo que no puede reemplazar totalmente al anhídrido
sulfuroso (Delfini y col., 2004; Tirelli y De Noni, 2007)
 TRIPSINA.

Es una enzima pancreática, producida como zimógeno que se activa al ser

secretado a la luz intestinal por la acción de la propia enzima o de la enteropeptidasa
(EC 3.4.21.9). Se trata también de una serin proteinasa con un centro activo y un
mecanismo catalítico muy parecido al de la quimotripsina. Rompe enlaces
constituídos por un aminoácido dibásico y cualquier otro aminoácido, es decir, -Arg-
X y -Lys-X
Entre las serinproteinasas tenemos asimismo una gran cantidad de factores de la
coagulación sanguínea, como por ejemplo la trombina.
La tripsina es producido por el páncreas en forma de tripsinógeno (emzima inactiva)
y luego es activado en el duodeno por la enteropeptidasa a tripsina (enzima activa)
mediante cortes proteolíticos.
La tripsina fue descubierta en 1876 por el fisiólogo alemán Wilhelm Kuhne mientras
estudiaba el mecanismo de la digestión.

Composición química y función:

La tripsina es secretada por el páncreas, actúan en el duodeno hidrolizando
péptidos en sus componentes estructurales básicos conocidos como aminoácidos
(estos péptidos a su vez son el resultado de la actividad de la enzima pepsina, que
degrada proteínas del estómago. Esto es necesario para el proceso de absorción
de las proteínas presentes en la comida, ya que a pesar de que los péptidos son
muchos mas pequeños con respecto a las proteínas, son aún demasiado grandes
para ser absorbidas por la membrana de intestino. La tripsina realiza la hidrolisis de
los enlaces peptídicos, el mecanismo enzimático es igual al de otras proteasas de
serina: una tríada catalítica convierte a la serina del sitio activo en nucleofílica. Esto
se logra modificando el ambiente electrostático de la serina. La reacción enzimática
catalizada por las tripsinas es termodinámicamente favorable pero tiene una alta
energía de activación. Las tripsinas tienen un ph optimo de operación de 37°C.
Quimotripsina.
 QUIMIOTRIPSINA
Es una enzima pancreática, producida como zimógeno en las células acinares de
este órgano, y que se activa proteolíticamente en la luz intestinal. Es una enzima
muy bien conocida, siendo el prototipo de las serinproteinasas. Su centro activo está
configurado por los residuos de serina, histidina y aspártico y su modo de acción
muy bien estudiado (ver capítulo 7). Tiene preferencia por enlaces -Tyr-X-, -Trp-X-,
-Phe-X y -Leu-X.
Activación de la quimiotripsina
Las serina- proteasas se sintetizan en una forma activa , mas grande que permite
que permite que sean transportadas a su lugar se acción sin causar ningún daño a
los tejidos por los que debe pasar. La quimotripsina se sintetiza por biosíntesis
proteica como un precursor denominado quimiotripsinógeno enzimáticamente
inactivo. Se rompe por acción de la tripsina en dos partes que permaneces unidas
por un enlace S-S y estas moléculas de quimiotripsinogeno pueden activar a otras
eliminando dos pequeños péptidos en una trans-proteolisis.

La molécula resultante es una quimotripsina activa, una molécula tripeptidica, interc

onectada por el enlace disulfuro.

Usos e Indicaciones de la Tripsina / Quimotripsina

- Aunque no se encuentran dentro del grupo de los AINE’s, estos principios activos
consisten en enzimas proteolíticas que son utilizadas durante procesos inflamatorios
en tejidos blandos localizados como edemas y tumores de origen traumático (no
neoplásico), hematomas, flebitis, entre otros.
- Útil también en inflamaciones de origen infecciosos.
-También es utilizada en el tratamiento de la insuficiencia pancrática exocrina,
enfermedad de algunas razas caninas entre ellas, el

Mecanismo de Acción de la Tripsina / Quimotripsina

- Su mecanismo de acción se basa en la elevación de la plasmina, enzima proteolítica
de origen endotelial encargada de lisar la fibrina producida en exceso a partir del
proceso inflamatorio y que ha sido considerada como la molécula clave de la
fibrinólisis-
- La tripsina es una peptidasa, enzima que produce hidrólisis de las proteínas para
formar aminoácidos. Orgánicamente es parte de la secreción exocrina del páncreas,
liberada en el duodeno y destinada a la digestión de las proteínas consumidas en la
dieta. La quimotripsina por su parte, posee las mismas acciones proteolíticas y de
igual manera su origen es pancreático.
- La mezcla de las dos enzimas produce sinergismo y la aplicación es exclusiva IM.

Dosis de la Tripsina / Quimotripsina

- 150-200 UI/Kg cada 12-24 horas por 3-5 días. Algunos protocolos recomiendan su
empleo cada 48 horas durante 3 aplicaciones.
- No posee tiempo de retiro en carne o leche.
 CATALASAS
La catalasa es una enzima antioxidante presente en la mayoría de los organismos aerobios.
Cataliza la dismutación del peróxido de hidrógeno (H2O2) en agua y oxígeno.
La mayoría de estas enzimas son homotetrámeros con un grupo hemo en cada subunidad.
Se ha determinado la estructura cristalográfica de nueve catalasas. Algunas catalasas
tienen subunidades pequeñas (masa molecular ≈ 60 kDa) y otras grandes (masa molecular
> 80 kDa). Entre estos dos tipos de catalasas existen diferencias estructurales importantes.
Las catalasas pequeñas son menos resistentes a la desnaturalización, unen NADPH, tienen
hemo b y se inhiben e inactivan por sustrato.En cambio, las catalasas grandes tienen un
dominio extra en el C-terminal que es semejante a la flavodoxina, son muy resistentes a la
desnaturalización, tienen hemo d, presentan enlaces covalentes inusuales cercanos al sitio
activo y son resistentes a concentraciones molares de H2O2. Aquí revisamos los aspectos
estructurales de las catalasas y sus posibles implicaciones funcionales.
La función de la catalasa
Las especies de oxígeno reactivas como el radical superóxido, el radical hidroxilo y el
peróxido de hidrógeno (H2O2) se forman durante la reducción del dioxígeno en agua. Estas
especies pueden dañar las proteínas, los lípidos y los ácidos nucleicos, por lo que se
requieren sistemas antioxidantes eficientes, entre los que se incluyen ciertas enzimas. El
peróxido de hidrógeno se forma por la dismutación del radical superóxido y también en la
reacción de algunas oxidasas.
Hay varias enzimas capaces de degradar el peróxido de hidrógeno: las catalasas, las
peroxidasas y las peroxirredoxinas (1, 2). Las peroxidasas eliminan el H2O2 usándolo para
oxidar otros sustratos. Adiferencia de las otras enzimas, que requieren de un sustrato
reducido, las catalasas dismutan el peróxido de hidrógeno.Se han identificado tres grupos
de catalasas:
1) las catalasas monofuncionales,
que contienen hemo y están presentes tanto en los organismos
procariotos como en los eucariotos.
2) Las Mn-catalasas,
que son enzimas hexaméricas que no tienen hemo, tienen Mn en el sitio activo y sólo están
presentes en algunos organismos procariotos anaerobios
3) las catalasas-peroxidasas,
que tienen actividad de catalasa y de peroxidasa, contienen hemo y sólo están presentes
en las bacterias y los hongos.
La mayoría de los organismos aerobios tienen catalasas monofuncionales. Las catalasas
catalizan la dismutación del peróxido de hidrógeno en agua y dioxígeno evitando así que
se forme el radical hidroxilo y el oxígeno singulete, especies de oxígeno que son muy
reactivas. En el hombre, la catalasa protege la hemoglobina del peróxido de hidrógeno que
se genera en los eritrocitos. También tiene un papel de protección en la inflamación, en la
prevención de mutaciones, evita el envejecimiento y cierto tipo de cáncer.
Las mutaciones en el gen de la catalasa pueden resultar en la enfermedad hereditaria
denominada acatalasemia que entre otros síntomas se reconoce por un incremento en la
incidencia de ulceraciones bucales
 El mecanismo de reacción
En la reacción de la catalasa ocurre la transferencia de dos electrones entre dos moléculas
de peróxido de hidrógeno en la cual una funciona como donador y otra como aceptor de
electrones.
El mecanismo de reacción se lleva a cabo en dos pasos. En el primero la catalasa se oxida
por una molécula de peróxido formando un intermediario llamado compuesto I. El
compuesto I se caracteriza por tener un grupo ferroxilo con FeIV y un radical catiónico de
porfirina. En esta reacción se produce una molécula de agua. En el segundo paso de la
reacción, el compuesto
I es reducido por otra molécula de peróxido regresando la catalasa a su estado inicial y
produciendo agua y dioxígeno,
En ciertas condiciones el compuesto I puede captar un electrón originando el compuesto II.
El compuesto II tiene un estado de oxidación intermedio a los observados en el compuesto
I y la catalasa en reposo.
Al reaccionar con una molécula de H2O2 forma el compuesto III, que tiene un estado de
oxidación FeVI. El compuesto II y el compuesto III son inactivos cataliticamente.
La catalasa también puede catalizar ciertas reacciones como peroxidasa. En la reacción de
p
eroxidasa de la catalasa, el compuesto I puede oxidar el metanol, el etanol, el formato o el
nitrato utilizando una molécula de H2O2 como oxidante . En el cerebro, la reacción de la
catalasa con el etanol forma acetaldehído, que explica algunos de los efectos neurológicos
del alcohol en humanos.

Antecedentes
Las catalasas monofuncionales son de dos tipos: las catalasas con subunidades pequeñas
(masa molecular ≈ 60 kDa) y las catalasas con subunidades grandes (masa molecular > 80
kDa). Las primeras se encuentran en los mamíferos, las plantas, los hongos y la mayoría
de las bacterias y tienen la característica de unir NADPH y de ser inhibidas e inactivadas
por sustrato. La unión del NADPH es para prevenir la acumulación del compuesto II y III.
Las catalasas grandes sólo están presentes en los hongos y en las bacterias, no unen
NADPH, tienen un dominio en el C-terminal semejante a la flavodoxina y son resistentes al
H2O2. Un estudio cinético muestra que la catalasa de hígado de bovino (BLC:“bovine liver
catalase”), que es una catalasa pequeña, se inhibe reversiblemente y se inactiva
irreversiblemente a partir de 200 mM de H2O2, mientras que la catalasa R de Aspergillus
niger, que es una catalasa grande, no muestra inhibición reversible e inactivación
irreversible con 2M de sustrato. La inhibición reversible de la BLC se debe a la acumulación
del compuesto III . Otra catalasa grande que no se inhibe reversiblemente y no se inactiva
irreversiblemente con altas concentraciones de H2O2 (3 M) es la Catalasa-1 de Neurospora
crassa (CAT-1). Además de su resistencia al H2O2, la CAT-1 presenta cooperatividad en
altas concentraciones de sustrato (> 200 mM)
Para poder entender estas diferencias funcionales es importante conocer la estructura
tridimensional de las distintas catalasas. Estableciendo correlaciones estructura-función se
podrá desentrañar el mecanismo íntimo de la reacción.
 LACTASA
La lactasa, un tipo de β-galactosidasa, es una enzima producida en el intestino delgado y
que se sintetiza durante la infancia de todos los mamíferos. Su acción es imprescindible en
el proceso de conversión de la lactosa, azúcar doble (disacárido), en sus
componentes glucosa y galactosa. La lactasa se produce en el borde de cepillo de
las células que recubren las vellosidades intestinales. Pertenece a la familia de
las disacaridasas, que son las enzimas que se encargan de romper los disacáridos en
los monosacáridos que los forman.
Algunos microorganismos, como las bacterias lácticas, producen lactasa. Esto les permite
hidrolizar la lactosa y metabolizar sus componentes: la glucosa vía glucólisis y la galactosa
por la ruta de Leloir o la ruta de la tagatosa-6-fosfato.
En los mamíferos, con la edad se produce un descenso fisiológico de la secreción de
lactasa. No obstante, en los seres humanos se han desarrollado mutaciones genéticas que
permiten la secreción de la lactasa durante la vida adulta, como parte de una adaptación
evolutiva en las poblaciones que han domesticado ganado lechero y han seguido
consumiendo leche durante la edad adulta.
Cuando no se produce suficiente lactasa, la lactosa no se digiere correctamente
(maldigestión) y puede provocar una malabsorción de lactosa. La intolerancia a la
lactosa son los síntomas de esta malabsorción. El consumo de productos lácteos por parte
de personas con intolerancia a la lactosa no produce daños en el tracto gastrointestinal,
sino que se limita a síntomas transitorios. Una gran parte de las persona que creen tener
intolerancia a la lactosa no presentan en realidad malabsorción de lactosa, por lo que sus
síntomas gastrointestinales no tienen relación con el consumo de lactosa sino que se deben
a la presencia de enfermedades no diagnosticadas, tales como la enfermedad celíaca,
la enfermedad inflamatoria intestinal o el sobrecrecimiento bacteriano. Asimismo, la
intolerancia a la lactosa con frecuencia es confundida con una alergia a la leche,
especialmente difícil de diagnosticar cuando es no mediada por IgE.
La lactasa en los mamíferos
En los mamíferos, con la edad se produce un descenso fisiológico de la secreción de
lactasa. No obstante, en los seres humanos se han desarrollado mutaciones genéticas que
permiten la secreción de la lactasa durante la vida adulta, como parte de una adaptación
evolutiva. Estas mutaciones se han producido durante la evolución humana varias veces
de forma independiente, en diferentes zonas del mundo, probablemente relacionadas con
la domesticación del ganado lechero durante los últimos 10.000 años. Múltiples variantes
han permitido a varias poblaciones modificar rápidamente la expresión del gen que codifica
la lactasa y han sido fuertemente conservadas en las poblaciones que consumen leche
durante la vida adulta. La persistencia de lactasa se hereda como un
rasgo mendeliano dominante. Concretamente, la actividad de la lactasa se mantiene en la
edad adulta en Europa (centro y norte, con descenso de la prevalencia hacia el sur), en
África (norte y poblaciones de pastores) y Arabia (poblaciones de pastores), donde se
continuó ancestralmente la toma de leche tras el destete. Por el contrario, en las culturas
que no han tenido relación con animales productores de leche, como la japonesa, la china,
la india, la mayor parte de África (poblaciones de agricultores), etc., la proporción de
intolerancia primaria a la lactosa es elevada.
Anomalías
Cuando no se produce suficiente lactasa, la lactosa (el azúcar de la leche) no se digiere
correctamente (maldigestión) y puede provocar una malabsorción de lactosa. La intolerancia a
la lactosa es la manifestación clínica. En función de su origen, existen tres formas de intolerancia
a la lactosa:
 Deficiencia primaria de lactasa
Está causada por el descenso fisiológico de la secreción de lactasa que ocurre con la
edad en todos los mamíferos. No obstante, en los seres humanos se han desarrollado
mutaciones genéticas que permiten la secreción de la lactasa durante la vida adulta,
como ocurre por ejemplo en la raza caucásica (blanca).
En estos casos, la malabsorción de lactosa no siempre se acompaña de síntomas y
suele responder a dietas exentas o con bajo contenido de lactosa. Las personas sanas
con deficiencia primaria o permanente de lactasa son capaces de consumir al menos 12
g de lactosa por comida (la cantidad contenida en una taza de leche) sin experimentar
ningún síntoma o solo síntomas leves. Esta tolerancia mejora si la leche es consumida
junto con las comidas, eligiendo leche baja en lactosa, sustituyendo la leche por yogur
o quesos curados, o tomando suplementos de lactasa. Asimismo, el consumo regular
de alimentos lácteos por parte de personas con deficiencia primaria de lactasa puede
permitir una adaptación favorable de las bacterias del colon, que pueden ayudar a la
descomposición de la lactosa, permitiendo una tolerancia progresiva y mantenida a la
lactosa.
La intolerancia a la lactosa primaria está ampliamente sobre diagnosticada,
especialmente en niños y adolescentes. Frecuentemente, se interpretan como
"normales" o primarias las formas de malabsorción secundarias o adquiridas, lo cual
desemboca en largos retrasos en el diagnóstico de enfermedades subyacentes graves,
causantes de la malabsorción, tales como la enfermedad celíaca o la enfermedad
inflamatoria intestinal
 Deficiencia secundaria de lactasa
La malabsorción secundaria de lactosa se debe a una deficiencia de lactasa en las
personas que mantienen la secreción de lactasa en la vida adulta, como consecuencia
de enfermedades que provocan lesión de la pared intestinal.2 Una vez que el principal
problema se resuelve, los productos lácteos a menudo pueden ser consumidos
normalmente, con lo que además se evita una exclusión innecesaria de esta importante
fuente de calcio.Entre las principales enfermedades que provocan deficiencia
secundaria de lactasa cabe destacar:
 La enfermedad celíaca sin tratamiento: en esta suele aparecer asociada una
intolerancia a la lactosa transitoria por deficiencia relativa de lactasa. Por esta
razón, al comienzo de la dieta sin gluten (DSG) es conveniente restringir la leche
y sus derivados. Se pueden introducir de forma gradual pasados entre 1 y 2
meses desde la implantación de la DSG, ya que la intolerancia a la lactosa es
secundaria al gluten y suele desaparecer por completo durante los tres primero
meses de dieta estricta.
 Enfermedad de Crohn.
 Infección gastrointestinal: Se trata de un
episodio agudo de gastroenteritis infecciosa que lleva asociado un daño en la
mucosa del intestino. Generalmente, su duración es muy corta, unos pocos días,
y solamente se justifica retirar la lactosa en niños malnutridos y
con deshidratación.
  Enteropatías sensibles a proteínas de leche de vaca. La tolerancia se recupera
rápidamente tras la retirada de las proteínas de leche de vaca de la dieta, con
normalización por lo general en un plazo de 4 a 6 semanas. La alergia a leche
de vaca mediada por IgE no se acompaña de enteropatía y en consecuencia,
no presenta intolerancia a la lactosa.
 Medicamentos. Hay cierta gama de fármacos que pueden dar como resultado
un daño mucoso en el tracto gastrointestinal. Algunos de éstos
son: antiinflamatorios no esteroideos (AINE), como la aspirinay
el ibuprofeno; antibióticos, etc.
 Otras: gastropatía diabética, síndrome carcinoide, cirugías abdominales,
giardiasis, malnutrición, enteritis actínica, enteritis regional, fibrosis quística, etc.

Deficiencia congénita de lactasa

La deficiencia congénita de lactasa es una enfermedad de la infancia extremadamente rara, de
la que sólo se han documentado aproximadamente 40 casos en todo el mundo, principalmente
en Finlandia. Fue descrita por primera vez en 1959 por Holzel y cols. Se presenta de inmediato
en el recién nacido, coincidiendo con la alimentación con leche materna o artificial. Responde a
la retirada de la lactosa y el bebé tolera adecuadamente la glucosa y sus polímeros.
 FOSFOFLICERATO MUTASA
La fosfoglicerato mutasa (PGAM) (EC 5.4.2.1) es una enzima isomerasa que cataliza la
octava etapa de la glicólisis. Cataliza la transferencia interna de un grupo fosfato desde
el carbono C-3 al carbono C-2 que resulta en la conversión de 3-fosfoglicerato a 2-
fosfoglicerato a través del compuesto intermedio 2,3-bisfosfoglicerato. La reacción implica
a dos grupos fosfato diferentes, es decir el grupo fosfato final del 2-fosfoglicerato no es el
mismo que el grupo fosfato inicial del 3-fosfoglicerato.

Fosfoglicerato mutasa

3-Fosfoglicerato 2-Fosfoglicerato

Mecanismo de reacción
En el estado inicial de la enzima, el sitio activo contiene un complejo fosfohistidina
formado por la fosforilación de un residuo específico de histidina. Cuando el 3-
fosfoglicerato entra en el sitio activo, el complejo fosfohistidina se posiciona para facilitar
la transferencia del grupo fosfato desde la enzima al carbono 2 del fosfoglicerato
formándose así el compuesto intermedio 2,3-bisfosfoglicerato. La defosforilación del
residuo de histidina efectúa un cambio alostérico local en la configuración de la enzima
que alinea el grupo fosfato del carbono 3 del bisfosfoglicerato con la histidina del sitio
activo de la enzima y facilita la transferencia del grupo fosfato. De esta forma se devuelve
a la enzima a su estado inicial fosforilado y se libera el producto 2-fosfoglicerato.
Familia de la fosfoglicerato mutasa
- La fosfoglicerato mutasa (PGAM) y la bisfosfoglicerato mutasa (BPGM) son
ezimas relacionadas estructuralmente que catalizan reacciones de transferencia
de grupos fosfato entre los tres átomos de carbono del fosfoglicerato. Las dos
enzimas catalizan tres reacciones diferentes, aunque en diferentes proporciones:
 La isomerización del 2-fosfoglicerato a 3-fosfoglicerato mediante el
compuesto intermedio 2,3-bisfosfoglicerato.
 La síntesis del 2,3-bisfosglicerato desde el 1,3-bisfosfoglicerato.
  La degradación del 2,3-bisfosfoglicerato a 3-fosfoglicerato
(actividad fosfatasa de la bisfosfoglicerato fosfatasa EC 3.1.3.13).
- La enzima bifuncional 6-fosfofructo-2-kinasa / fructosa-2,6-bisfosfato 2-
fosfatasa (EC 2.7.1.105 y EC 3.1.3.46) (PFK2). La PFK2 cataliza la síntesis y la
degradación de la fructosa-2,6-bisfosfato. La PFK2 es una enzima importante en la
regulación del metabolismo de carbohidratos en el hígado. Como PGAM y BPGM,
la reacción de la fructosa-2,6-bisfosfato 2-fosfatasa utiliza un intermedio
fosfohistidina y el dominio fosfatasa de la PFK2 está estructuralmente relacionado
a la PGAM y BPGM.
 ESTREPTOQUINASA

La estreptoquinasa es una enzima extracelular producida por el estreptococo beta

hemolítico, usado como medicamento efectivo y económico que disuelve coagulos
sanguíneos, indicado en algunos casos de infarto de miocardio1 y embolismo pulmonar. Por
lo general se acostumbra administrar una dosis inicial como bolus de 250.000 Uds y luego
una dosis de mantenimiento de 100.000 Uds/hora cada 24 horas.
Mecanismo de acción
La estreptoquinasa es una proteína producida por la bacteria Streptococcus pyogenes que
se combina con el proactivador del plasminógeno y cataliza la conversión del plasminógeno
en plasmina.3
La plasmina se produce en la sangre con el fin de degradar los principales componentes de
los coágulos sanguíneos y fibrina. La producción adicional de plasmina causada por la
estreptoquinasa degrada los coágulos no deseados, como es el caso en el embolismo
pulmonar.

Contraindicaciones
Hipersensibilidad a estreptoquinasa, anistreplasa y albúmina. Hemorragia activa. Diátesis
hemorrágica. Úlceras en los últimos 6 meses. Síndrome menstrual. Postparto. Tuberculosis
activa. Neoplasia. Tromboembolismo potencial. Valvulopatía mitral con fibrilación auricular;
endocarditis infecciosa. Traumatismo o cirugía recientes (10 días). Ictus en los 2 meses
anteriores. HTA severa. Retinopatía diabética o hipertensiva. No repetir tto. en los 3-6
meses siguientes por formación de anticuerpos antiestreptoquinasa.
 FOSFOPIRUVATO HIDRATASA
La fosfopiruvato hidratasa o, más sencillamente enolasa (EC 4.2.1.11) es
una metaloenzima que cataliza la transformación de 2-
fosfoglicerato a fosfoenolpiruvato durante la glucólisis. La enzima puede también catalizar la
reacción inversa, según la concentración de los sustratos en el medio.

2-fosfo-D-glicerato fosfoenolpiruvato + H2O

Estructura molecular

La enolasa tiene un peso molecular de 82.000 hasta 100.000 Daltons aproximadamente,

dependiendo de la isoforma de la enzima. Está formada por dos subunidades orientadas
de forma anti paralela, de manera que el aminoácido Glu20 de una subunidad forma un
enlace iónico con Arg414 de la otra subunidad. La estabilización de las subunidades de la
enzima se da mediante enlaces de hidrógeno múltiples.

Cada subunidad de la estructura de la enolasa está formada por dos dominios donde se
diferencian once láminas beta y doce hélices alfa. El dominio más pequeño es el amino
terminal y consta de cuatro hojas β, seguido por tres hélices α. El dominio mayor, el
carboxilo terminal, comienza con dos hojas β, seguido por dos hélices α y termina con un
barril compuesto por seis secuencias β-α alternas dispuestas de manera que las hojas β
están rodeadas por las hélices α. La enzima es globular y compacta debido a
las interacciones hidrofóbicas entre los dos dominios que forman a la enzima.

El sitio activo de la enolasa se encuentra en el extremo carboxílico del barril, donde los
iones metálicos cofactores de magnesio se unen al sustrato: 2-fosfoglicerato (2PG). En
este lugar de la enzima encontramos cinco residuos que resultan muy importantes para la
actividad enzimática. Una mutación que afecte a uno de ellos, concretamente a His, deja
a la enzima mutada con solo un 0,01% de su actividad catalítica.

Mecanismo de acción

El mecanismo de acción de la enolasa, el cual se conoce mediante el uso de sondas

isotópicas, se basa en una reacción de tipo E1bc que, a su vez, conlleva la aparición de
otro elemento: carbanión. Esta enzima cataliza la reacción de deshidratación del D-2-
Fosfoglicerato hasta fosfoenolpiruvato.

Funciones

La enolasa es una enzima con una diversidad funcional, aunque se la reconoce sobre
todo por su función como marcador de lesiones neuronales, función realizada por su
isoenzima NSE, enolasa neuro específica.
- Función catalítica: La enolasa interviene en la reacción de glucólisis en el paso
del 2-fosfo-D-glicerato al fosfoenolpiruvato, molécula con alto contenido
energético.
 Esta misma función catalítica tiene lugar también en la respiración de las células
de levadura. En esta reacción, la enolasa necesita la presencia de iones Magnesio
a los cuales se unirá para intervenir en la catalización de la reacción del proceso
de respiración de estas células, convirtiendo así el 2PG en PEP. Por este motivo,
la enolasa es conocida como una metaloenzima.
- Función como parámetro para lesiones neuronales y enfermedades
cerebrovasculares:
Se han estudiado altas concentraciones de EEN como indicador de posibles
complicaciones en el organismo. Los dos casos más frecuentes, son su alta
concentración en sangre que se estudia como parámetro para pronosticar
enfermedades cerebrovasculares, así como su elevada concentración en el líquido
cefalorraquídeo en recién nacidos (de entre 12 y 72h de vida), que se encuentran
en estado asfíctico grave. En este último caso la concentración de enolasa ha
permitido estudiar la influencia de ciertos procesos asfícticos en posibles daños
neuronales que se le pueden derivar.
- Receptor de plasminógeno:
En la superficie de células hematopoyéticas, endoteliales y epiteliales de
determinados agentes patógenos, la enolasa se encuentra como receptor de una
glicoproteína sintetizada por el hígado, la profibrinolisina conocida también como
plasminógeno.
- Así pues, este reconocimiento del plasminógeno permite que este sea
transformado en plasmina favoreciendo procesos como la degradación de matriz
extracelular. Esta propiedad de la enolasa la convierte en una enzima con una
destacable funcionalidad en el sistema fibrinolítico (encargado de la degradación
de la fibrina) tanto pericelular como intracelular.
- Función como respuesta adaptativa a la hipertermia:
La hipertermia, así como otros choques térmicos, causa modificaciones en la
célula, sobre todo en la estructura de las mitocondrias. El cambio brusco de
temperatura provoca una disminución en la funcionalidad de estos compartimentos
celulares que deriva en una descenso en la concentración de adenosín-
trifosfatos, ATP, molécula encargada de la obtención de energía.
Así pues, en los choques térmicos la célula necesita disponer de vías anaerobias
alternativas para poder obtener la energía celular necesaria. En la adquisición de
estas rutas anaerobias alternativas es cuando se puede observar un aumento de
enolasa a modo de respuesta adaptativa al cambio frusco de las condiciones
térmicas.
Aún se están estudiando otras funciones de la enolasa así como su posible
implicación en la respuesta al estrés salino al asociarse al tonoplasto
 GLUCOSA 6-FOSFATO
Ácido (3, 4, 5,6-tetrahidroxitetrahidropirano-2-il) metoxifosfónico

La glucosa-6-fosfato (también conocida como éster de Robison) es

una molécula de glucosa fosforilada en el carbono 6. Su formula general es C6H13O9P, posee una
masa molar de 260,136 g/mol
Es un compuesto muy común en las células, ya que la gran mayoría de glucosa que entra en la
célula termina siendo fosforilada y convertida en glucosa-6-fosfato. Por ello, esta molécula presenta
multitud de destinos posibles en el interior de la célula, entre los que cabe destacar dos rutas
metabólicas de las más importantes:

 La glucólisis.
 La ruta de las pentosas fosfato.
Además, la glucosa-6-fosfato puede ser convertida en glucógeno o en almidón, como almacén
energético depositado en el hígado o en el músculo. Se almacenará en forma glucógeno en la
mayoría de los organismos pluricelulares y en forma de almidón intracelular o gránulos de glucógeno
en el resto de organismos.
SÍNTESIS DE: GLUCOSA-6-FOSFATO
 Desde glucosa
En el interior de la célula, la glucosa-6-fosfato es producida por la fosforilación de
la glucosa en su carbono 6. Esta reacción es catalizada por la enzima hexoquinasa en la
mayoría de las células, y en los animales superiores, también por la glucoquinasa, en
determinadas células como los hepatocitos (células del hígado). Esta reacción consume una
molécula de ATP.
La principal razón que explica esta rápida fosforilación de la glucosa tras su entrada en la
célula, es prevenir su difusión al exterior, ya que la fosforilación añade un
grupo fosfato cargado que impide que la glucosa-6-fosfato pueda atravesar la membrana
plasmática.
 Desde glucógeno
La glucosa-6-fosfato también puede ser producida durante la glucogenolisis, a partir
de glucosa-1-fosfato, el primer producto generado en la hidrólisis de
los polímeros de glucógeno.

Destino 1: ruta de las pentosas fosfato

Cuando la tasa de NADP+:NADPH aumenta, el organismo debe promover la síntesis de NADPH, un
agente reductor imprescindible en multitud de reacciones como la síntesis de ácidos grasos o la
reducción de glutatión en los eritrocitos. Para ello, la glucosa-6-fosfato será deshidrogenada por
medio de la enzima glucosa-6-fosfato deshidrogenasa, dando lugar a la primera reacción (reversible)
de la ruta de las pentosas fosfato. Esta ruta generará más cofactor NADPH, así como ribulosa-5-
fosfato, que actúa como fuente de carbono para la síntesis de otras moléculas. De igual forma, si el
organismo necesita precursores de nucleótidos para la replicación del ADN o la síntesis de
proteínas, la glucosa-6-fosfato también será deshidrogenada y entrará en la ruta de las pentosas
fosfato.
Destino 2: Glucolisis
En el caso de que la célula necesite energía o compuestos carbonados para procesos de síntesis
(anabolismo), la glucosa-6-fosfato entrará en la ruta de la glucólisis. En primer lugar, la glucosa-6-
fosfato será isomerizada a fructosa-6-fosfato mediante la enzima glucosa-6-fosfato isomerasa. A
continuación, sufrirá otra fosforilación que dará lugar a la fructosa-1,6-bisfosfato. Este paso es
irreversible y por tanto, desde este punto, el organismo se asegura la obtención de energía en forma
de ATP por la ruta glucolítica.
Destino 3: Almacenamiento en forma de glucógeno
Si los niveles de glucosa en sangre son elevados, el organismo activará los mecanismos necesarios
para almacenar y retirar del torrente sanguíneo ese exceso de glucosa. Tras ser convertida en
glucosa-6-fosfato, la glucosa-6-fosfato isomerasa la convertirá en su isómeroglucosa-1-fosfato, el
cual puede combinarse con UTP para formar UDP-glucosa. La UDP-glucosa es la forma activa
necesaria para poder incorporarse a una molécula creciente de glucógeno, por medio de la una
reacción llevada a cabo por la enzima glucógeno sintasa. Este mecanismo de almacenaje de la
glucosa es muy eficiente, ya que solo es necesario consumir 1 molécula de ATP para almacenar 1
molécula de glucosa, y prácticamente ningún gasto energético para recuperarla. Es importante
señalar que la glucosa-6-fosfato es un activador alostérico de la glucógeno sintasa, lo cual tiene
sentido desde el punto de vista de la regulación, ya que cuando los niveles de glucosa en sangre
son altos, se debe promover el almacenaje de dicho exceso de glucosa en forma de glucógeno. Por
otro lado, la glucógeno sintasa es inhibida cuando es fosforilada por una quinasa durante períodos
de estrés o ante bajos niveles de glucosa en sangre (vía
inducción hormonal por glucagón o adrenalina).
Cuando el organismo precisa glucosa con fines energéticos, la glucógeno fosforilasa, con la ayuda
de un ortofosfato, puede hidrolizar las moléculas de glucosa del polímero de glucógeno. Cada
molécula escindida lo hace en forma de glucosa-1-fosfato, que será convertida en glucosa-6-fosfato
por medio de la glucosa-6-fosfato isomerasa. A continuación, el grupo fosfato de la glucosa-6-fosfato
podrá ser eliminado tras la acción de la glucosa-6-fosfatasa, que dará lugar a glucosa. Esta glucosa
libre podrá atravesar las membranas celulares y entrar en la corriente sanguínea para llegar a otras
zonas del cuerpo.
Destino 4: Defosforilación y liberación a la corriente sanguínea
Las células hepáticas expresan la enzima glucosa-6-fosfatasa, que elimina el grupo fosfato de la
glucosa-6-fosfato producida en la ruta de la glucogenolisis o de la gluconeogénesis. Esta glucosa
libre pasa a la corriente sanguínea donde podrá ser utilizada por otras células del organismo.

RIBULOSA-6-FOSFATO DESHIDROGENASA

La glucosa-6-fosfato deshidrogenasa (G6PD, G6PDH) EC 1.1.1.49 es una enzima presente

en todos los seres vivos. En los mamíferos cataliza la primera reacción en la vía de la pentosa
fosfato, la ruta metabólica que aprovisiona a la célula de NADPH y de pentosas para la
síntesis de ácidos nucleicos. La reacción catalizada por la glucosa-6-fosfato deshidrogenasa
es la reducción de la NADP+ a expensas de la deshidrogenación de la glucosa-6-fosfato en 6-
fosfogluconolactona:

Glucosa-6-Fosfato + NADP+ 6-fosfogluconolactona + NADPH

Actúa lentamente también sobre la beta-D-glucosa y otros azúcares. Ciertas preparaciones

también reducen NAD+ y NADP+.
Cuando la tasa de NADP+:NADPH aumenta, el organismo debe promover la síntesis de
NADPH, un agente reductor imprescindible en multitud de reacciones como la síntesis de
ácidos grasos o la reducción de glutatión en los eritrocitos. Para ello, la glucosa-6-fosfato será
deshidrogenada por medio de la enzima glucosa-6-fosfato deshidrogenasa, dando lugar a la
primera reacción (reversible) de la ruta de las pentosas fosfato. Esta ruta generará más
cofactor NADPH, así como ribulosa-5-fosfato, que actúa como fuente de carbono para la
síntesis de otras moléculas.
De igual forma, si el organismo necesita precursores de nucleótidos para la replicación del
ADN o la síntesis de proteínas, la glucosa-6-fosfato también será deshidrogenada y entrará en
la ruta de las pentosas fosfato.
En eritrocitos, por ejemplo, la deficiencia de glucosa-6-fosfato deshidrogenasa o disminución
de su actividad, considerablemente reduce la edad media de los glóbulos rojos
ocasionando anemia hemolítica
ESTRUCTURA
La glucosa-6-fosfato deshidrogenasa puede existir en forma dimérica o tetramérica.
Existen dos isoformas llamadas corta y larga de 515 y 561 aminoácidos. La isoforma larga
se expresa en los linfoblastos, granulocitos y el esperma.
Se ha identificado un residuo de lisina como reactivo nucleófilo asociado con la actividad
de la enzima. La secuencia alrededor de esta lisina se conserva totalmente desde las
glucosa-6-fosfato deshidrogenasas de las bacterias hasta las de los mamíferos.
FUNCIONES
 Debido a las diversas y vitales funciones de la NADPH, la enzima glucosa-6-fosfato
deshidrogenasa extiende el promedio de vida de las células. En eritrocitos, por
ejemplo, la deficiencia de glucosa-6-fosfato deshidrogenasa o disminución de su
actividad, considerablemente reduce la edad media de los glóbulos rojos
ocasionando anemia hemolítica.
 La deficiencia en glucosa-6-fosfato deshidrogenasa se ha asociado con dos
situaciones diferentes. En primer lugar, en áreas en las que la malaria es endémica,
los alelos de la deficiencia en G6PD han alcanzado altas frecuencias (del 1% al 50%)
y los individuos deficientes tienen un alto riesgo de ataques agudos hemolíticos. En
segundo lugar, los casos esporádicos de deficiencia en G6PD ocurren a muy bajas
frecuencias, y presentan usualmente un fenotipomás severo.
 En bacterias lácticas que no pueden realizar la glucólisis porque carecen del
enzima fructosa-1,6-bifosfato aldolasa se realiza la fermentación heteroláctica. Esta se
inicia con la glucosa-6-fosfato deshidrogenasa que permite la entrada de la glucosa-6-
fosfato a la ruta de las pentosas fosfato.
 RIBULOSA-5-FOSFATO
[(2R,3R)-2,3,5-Trihidroxi-4-oxopentil]
dihidrógeno fosfato

La ribulosa-5-fosfato es una molécula de ribulosa fosforilada en el carbono 5

Su formula general es: C5H11O8P, y posee una masa molar de 230,11 g/mol . Este
compuesto es uno de los productos finales de la ruta de las pentosas fosfato, así como un
intermediario del ciclo de Calvin. Su síntesis es catalizada por la enzimafosfogluconato
deshidrogenasa a partir de 6-fosfogluconato. También actúa como sustrato tanto de
la fosfopentosa isomerasa como de la fosfopentosa epimerasa

RIBOSA-5-FOSFATO
Ácido (2,3,4-Trihidroxi-5-oxo-pentoxi) fosfórico

La ribosa 5-fosfato es un intermediario y a su vez un producto de la ruta de las pentosas

fosfato, su formula general es: C5H11O8P, posee una masa molar de 230,110 g/mol El
último paso de las reacciones oxidativas de dicha ruta es la producción de ribulosa 5-
fosfato. Dependiendo del estado metabólico de la célula, la ribulosa 5-fosfato
puede isomerizar reversiblemente a ribosa 5-fosfato o puede, alternativamente, sufrir una
serie de isomerizaciones que darán lugar a la producción de fructosa 6-
fosfato y gliceraldehido 3-fosfato, ambos intermediarios de la glucólisis. La ribosa 5-fosfato
también puede ser el sustrato de la enzima ribosa fosfato difosfoquinasa, convirtiéndose
en fosforibosil pirofosfato.