2. Definición y composición de enzimas
Las enzimas o biocatalizadores son proteínas especializadas en la
catálisis de reacciones orgánicas.
La catálisis es el proceso por el cual se aumenta la velocidad de una
reacción química, debido a la participación de una sustancia llamada
catalizador. Esta sustancia no se consume durante la reacción (a
diferencia de un reactivo que sí se consume en la reacción).
El aumento de la velocidad se produce por una disminución de la
energía necesaria para activar la reacción.
Puesto que las enzimas son proteínas, en la determinación de su
actividad es importante el procesado adecuado de las muestras para
garantizar la conservación de la estructura tridimensional proteica,
fácilmente alterable por diversos factores.
8. Nomenclatura
1) Nombre sistemático. Consta de tres partes: el sustrato preferente,
el tipo de reacción realizado y la terminación «asa»
2) Nombre trivial. Nombre corto y de uso habitual.
3) Según la Comisión de Nomenclatura de las Enzimas:
Ejemplo: ATP + D-glucosa ADP + D-glucosa 6-fosfato
1) Nombre sistemático: Glucosa fosfotransferasa (hexoquinasa)
2) Nombre recomendado: Glucoquinasa
3) CNE EC 2. 7. 1. 1
Clase:
Transferasa
Subclase:
Fosfotransferasa
Sub-subclase:
Grupo hidroxilo
Como acepptor
Substratos: D-
glucosa como
aceptor del
fosfato
Hay 6 clases
Tipo de reacción
que cataliza
Tipo de
sustrato
Tipo de
aceptor
Tipo de sustrato
aceptor
9. Propiedades generales de las enzimas.
Estructura y especificidad.
Presentan un sitio activo
Las moléculas de enzimas
contienen hendiduras o cavidades
denominadas sitio activo.
El sitio activo esta formado por las
cadenas laterales de residuos
específicos, lo que ocasiona que
tenga una estructura
tridimensional particular, diferente
al resto de la proteína.
Este sitio es afín por la estructura
tridimensional del sustrato.
Especificidad absoluta o relativa
10. Sitio activo
El sitio activo la enzima (E) une al
sustrato (S) formando un
complejo enzima-sustrato (ES).
En el complejo ES, E transforma a
S en el o los productos,
formando el complejo enzima-
producto (EP).
Finalmente la enzima libera del
sitio activo un producto (P).
Se regenera la enzima. digitalizado por Melilds 1
12. Es un sitio de la enzima responsable de la unión a factores que
regulan su actividad.
Regulación enzimática de tipo alostérico o por inhibición competitiva
Centro alostérico
13. Factores que alteran la estructura
enzimática
Variaciones de Tª
PH muy ácido o muy alcalino
Detergentes
Metales pesados
Posible contaminación microbiana de los recipientes (degradan las
proteínas), etc.
La conservación de los sueros durante varios días a Tª ambiente
provoca la inactivación de la mayoría de las enzimas:
Reversible: poco frecuente
Irreversible: es la más frecuente
14. Composición de las enzimas
Las enzimas, además de la parte proteica, pueden contener
otras fracciones que no tengan carácter proteico.
Los componentes no proteicos tienen un peso molecular
menor que la parte proteica y se denominan cofactores.
16. Holoenzimas
Son enzimas que requieren cofactor.
Están formadas por:
Apoenzima (estructura proteica)
Cofactor (no proteico).
17. Cofactores enzimáticos
En algunas enzimas la actividad catalítica depende únicamente
de su estructura proteica, mientras que en otras requiere además
otros componentes no proteicos, llamados cofactores.
La enzima catalíticamente activa constituida por el complejo
enzima-cofactor recibe el nombre de holoenzima. Cuando se
separa el cofactor, la parte proteica restante de la enzima deja de
ser activa y recibe el nombre de apoenzima.
18. Principales grupos de cofactores
Iones metálicos
Moléculas orgánicas:
Coenzimas (unidos no covalentemente a la estructura
proteica de la enzima. Casi todos son vitaminas)
Grupos prostéticos (unidos covalentemente a la estructura
proteica de la enzima)
19. Iones metálicos
Tienen que encontrarse en un determinado estado de oxidación
No se modifican durante la catálisis.
Su función puede ser:
- Ayudar a captar al sustrato en su centro activo
- Mantener la estructura espacial del enzima
- Tener un papel activo al realizar la función catalítica.
Se les conoce como activadores enzimáticos.
22. Coenzimas
Se unen a la enzima sólo durante la reacción catalítica.
Ejemplos:
NAD/NADH2 y NADP/NAPDH2 (actúan con las
deshidrogenasas).
ADP y ATP (participan en reacciones de quinasas).
23. Grupos prostéticos
Después de la reacción permanecen unidas a la enzima.
Ejemplos: FMN y FAD (participan en reacciones de reducción
de algunas óxido-reductasas), piridoxal fosfato (reacción de
transaminación de la GOT y de la GPT).
24. Coenzimas, Vitaminas y Metales
Coenzima Vitamina Tipo de Reacción
Nicotinamida adenín dinucleótico (NAD+) Niacina Oxidación-Reducción
Nicotinamida adenín dinucleótido fosfato (NADP+) Niacina Oxidación-Reducción
Flavín adenín dinucleótido (FAD); Flavín dinucleótido
(FMN)
Riboflavina (Vit. B2) Oxidación-Reducción
Coenzima Q Oxidación-Reducción
Grupos hemínicos del citocromo Oxidación-Reducción
Coenzima A Ácido Pantoténico Activación y transferencia de grupos acilo
Ácido Lipoico Ácido Lipoico Transferencia de grupos acilo
Tiamina pirofosfato Tiamina (Vit. B1) Transferencia de grupos acilo
Biotina Biotina Fijación de CO2
Piridoxal fosfato Piridoxal Transaminación de aa y otras reacciones
Ácido tetrahidrofólico Ácido Fólico Metabolismo de fragmentos de un átomo de
Carbono
Coenzimas de la cobalamina Vitamina B12 Especializadas
Nucleótidos trifosfatos; Adenosíntrifosfato (ATP) Fosforilación
Uridín trifosfato (UTP) Biosíntesis e interconversión de
carbohidratos
Citidín trifosfato (CTP) Biosíntesis de fosfolípidos
26. Interacción Enzima-sustrato (ES)
Las enzimas en su estructura, tienen un lugar concreto a través del
cual realizan su función: CENTRO ACTIVO.
El resto de la estructura tiene la función de proporcionar un entorno
y condiciones propicias para que el enzima actúe.
El enzima se une al sustrato por el centro activo y el enlace puede ser
de diferentes formas.
27. Tipos de enlaces que se establecen
entre la enzima y el sustrato
Puentes de hidrógeno
Interacciones electrostáticas
Fuerzas de Van der Waals.
Covalente (no es lo más frecuente, P.e.hidrolasas).
28. Conformación del centro activo (CA)
Hipótesis de llave-cerradura
- Se considera cierta rigidez en la estructura del CA del enzima.
- El sustrato se acopla al CA porque su estructura es complementaria.
Hipótesis del acoplamiento inducido
- La estructura espacial del CA no es rígida.
- Al unirse el CA al sustrato, éste induce un cambio en la estructura del
enzima para que puedan acoplarse.
30. Especificidad enzimática
Es la capacidad que tienen las enzimas para actuar con un determinado tipo
de sustrato.
La especificidad puede ser:
- Absoluta: sólo actúa con un sustrato: LDH.
- De reacción: catalizan el mismo tipo de reacción con diferentes sustratos que
presentan alguna característica común. P.e. las lipasas hidrolizan enlaces
ester de un alcohol cualquiera con un ácido graso cualquiera.
- Estéreo-específica: sólo actúan sobre sustratos con determinada
configuración espacial (D o L, alfa o beta, etc.).
31. Catálisis y cinética enzimática
Una reacción se produce cuando los reactivos acumulan la energía suficiente
para llegar a un “estado de transición”:
- Estado activado
- Altamente energético
- Inestable.
En el estado de transición:
- Se rompen algunos enlaces entre átomos
- Se forman nuevos enlaces productos de
la reacción.
Al final se generan productos que son óptimos a nivel energético puesto que
tienen menor energía libre (ΔG) que los reactivos al inicio de la reacción.
32. Enzima
sustrato
Producto
La enzima disminuye o elimina la
energía de activación necesaria y la
reacción transcurre espontáneamente.
Modelo comparativo de la disminución de la
energía de activación por acción de la enzima
33. Mecanismo de actuación enzimática
Enzima inactiva
sustrato
Enzima
productos
Coenzima
Centro activo
1) Se forma un complejo: enzima-
sustrato o sustratos.
2) Se une la coenzima a este
complejo.
3) Los restos de los aminoácidos
que configuran el centro activo
catalizan el proceso. Para ello
debilitan los enlaces necesarios
para que la reacción química se
lleve a cabo a baja temperatura
y no se necesite una elevada
energía de activación.
4) Los productos de la reacción se
separan del centro activo y la
enzima se recupera intacta para
nuevas catálisis.
5) Las coenzimas colaboran en el
proceso; bien aportando
energía (ATP), electrones
(NADH/NADPH) o en otras
funciones relacionadas con la
catálisis enzimática
34. Energía de activación: energía que alcanzan los reactivos para llegar
al estado de transición.
Los enzimas se unen con los reactivos y se alcanza un estado de
transición de menor energía (mayor estabilidad) que el que
corresponde a la reacción no catalizada.
La función de las enzimas es:
Acelerar la velocidad de las reacciones, al disminuir la energía de
activación.
La obtención más rápida de los productos.
Mecanismo de actuación enzimática
35. Cinética enzimática
Velocidad de reacción cantidad de producto que aparece en un
determinado tiempo.
Esta velocidad está influenciada fundamentalmente por la concentración
de reactantes (sustratos y reactivos)(aunque hay otros factores que se analizarán
más adelante).
v = K [reactante]n
• v velocidad de la reacción
• K constante de proporcionalidad (constante de velocidad)
• [reactante] concentración de reactante
• n número de moléculas que deben reaccionar para formar los productos de
la reacción. El nº n determina el orden de la reacción (primer orden n=1,
segundo orden n=2, orden 0 n=0)
36. Cinética enzimática
La concentración de sustrato a la cual la reacción alcanza la mitad de su
velocidad máxima se conoce con el nombre de KM (constante de
Michaelis-Menten). KM es un valor característico de cada enzima y
constituye una medida de la afinidad del enzima por el sustrato.
37. Orden de la reacción enzimática
El nº n en la igualdad v = K [reactante]n determina el orden de la
reacción (primer orden n=1, segundo orden n=2, orden 0
n=0)
Reacción de primer orden. La velocidad es proporcional a la
concentración de un solo reactante, n = 1v = K [reactante].
Reacción de segundo orden. La velocidad es proporcional a la
concentración de dos reactantes, n = 2 v = K [reactante]2.
Reacción de orden cero. La velocidad es independiente de la
concentración de los reactantes y solo depende de la
concentración de la enzima, n = 0 v = K.
38. Ecuación de Michaelis-Menten
Estudia la variación de la velocidad en función de la concentración
de sustrato (un solo sustrato).
A una concentración baja de sustrato, la velocidad de formación
de producto es proporcional a la concentración de sustrato (sigue
una cinética de orden 1).
A partir de una cierta concentración de sustrato, los aumentos de
velocidad son menores, dejan de ser proporcionales (no depende
exclusivamente de la cantidad de sustrato, cinética de orden
mixto).
Finalmente, a altas concentraciones de sustrato, la velocidad de
reacción se mantiene prácticamente constante por mucho que
aquel aumente. Todos los centros activos de las enzimas estarán
ocupados y, por tanto, la velocidad alcanzada es la máxima posible
(cinética de orden 0).
39. Ecuación de Michaelis-Menten
Cuando hay un solo sustrato la
cinética de la reacción responde a la
ecuación de Michaelis-Menten
Orden uno
Orden cero
Km (constante de Michaelis)
concentración de sustrato a la cual se
consigue la mitad de la velocidad máxima
(1/2 Vmáx).
La Km expresa la afinidad de la enzima
por el sustrato. Cuanto mayor es la Km
menor es la afinidad y menor la velocidad
de la reacción enzimática.
Si varias enzimas compiten por el mismo
sustrato, aquella que tenga menor Km
será la de mayor afinidad por él y por
tanto actuará preferentemente
40. Factores que influyen en la actividad
enzimática
Concentración de sustrato
PH
Tª
Presencia de Inhibidores enzimáticos
Presencia de activadores enzimáticos.
41. Concentración de sustrato
La velocidad de la reacción (desaparición de sustrato y aparición de
producto) es mayor cuanto mayor es la concentración de sustrato
(reacción de orden 1), hasta cierto punto en que se alcanza la
máxima velocidad (Vmáx)
Alcanzada la (Vmáx), aunque la concentración de sustrato sea mayor,
no se supera esta velocidad (reacción de orden 0).
Si la cinética de la reacción enzimática sigue este desarrollo se dice
que es una cinética de Michaelis-Menten.
42. Concentración de sustrato y fuerza
iónica del medio
En las determinaciones analíticas de enzimas nos interesa que la
velocidad de la reacción solo dependa de la cantidad de enzima y
sea independiente de la concentración del sustrato. Por ello se
trabaja en la zona de cinética de orden cero (por lo que los
reactivos comerciales se preparan con exceso de sustrato)
Hay que tener en cuenta que la fuerza iónica (osmolaridad)
también influirá porque cuanto mayor es, menor será la actividad
enzimática.
43. PH
Las determinaciones se deben realizar en las condiciones óptimas de
pH para que la enzima presente su máxima actividad debido a que
las variaciones de pH pueden alterar la estructura proteica al
modificar la ionización de sus aminoácidos.
Los reactivos suelen prepararse con una disolución tampón que
mantenga estas condiciones de pH en el momento de la
determinación.
44. Temperatura
Al aumentar la temperatura suele aumentar la actividad
enzimática (se favorece el contacto del enzima y el sustrato),
pero no se debe superar la temperatura de desnaturalización
proteica porque entonces se elimina o disminuye su actividad.
Las temperaturas seleccionadas suelen ser: temperatura
ambiente (25 °C, 30 °C) y temperatura corporal (37 °C).
Si se realiza a temperatura ambiente, se proporcionan factores
de transformación de la actividad a 37 °C que son las condiciones
térmicas del organismo
45. Inhibidores enzimáticos
Son moléculas que se unen a enzimas y disminuyen su actividad.
Si una enzima está inhibida, la reacción transcurre como si no
estuviese.
La inhibición puede ser reversible o irreversible.
Los inhibidores irreversibles reaccionan con la enzima de forma
covalente y modifican su estructura química.
Los inhibidores reversibles se unen a la enzima de forma no
covalente, dando lugar a diferentes tipos de inhibiciones,
dependiendo de si el inhibidor se une a la enzima, al complejo
enzima-sustrato o a ambos.
46. Inhibidores enzimáticos
Inhibición competitiva El inhibidor compite con el sustrato por
los sitios de unión en el centro activo de la enzima. Este tipo de
inhibición puede ser reversible y puede resolverse aumentando la
concentración del sustrato.
Inhibición no competitiva El inhibidor se fija a la enzima pero no
impide la unión del sustrato, aunque sí modifica su conformación
espacial y por lo tanto disminuye su poder catalítico. Este tipo de
inhibición no se resuelve con la adición de más sustrato.
Inhibición acompetitiva o mixta Los inhibidores solo se fijan al
complejo enzima-sustrato, no a la enzima libre.
Cada una de estas formas de inhibición se pueden estudiar
mediante gráficas y cada una tiene una cinética diferente con
resultados variables sobre la Vmáx y la Km.
https://www.youtube.com/watch?v=qnoUBScknns
47. Inhibidores enzimáticos
irreversibles
Nombre Origen Modo de acción
Cianuro Almendras amargas
Reacciona con iones metálicos de
enzimas (Fe, Zn, Cu)
Diisopropil fluorofosfato (DFP) Sintético
Inhibe enzimas con serina en el
lugar activo, como la
acetilcolinesterasa
Sarín Sintético (gas nervioso) Como el DFP
N-Tosil-L-Fenil-alaninaclorometil
cetona (TPCK)
Sintético
Reacciona con His 57 de la
quimotripsina
Fisostigmina
Semillas de
Physostigmina venosum
Forma derivados acilo con la
acetilcolinesterasa y otras
enzimas
Paratión Sintético (insecticida)
Inhibición de la
acetilcolinesterasa
Penicilina Del hongo Penicillium
Inhibición de enzimas de la
síntesis de la pared de la célula
bacteriana
48. Presencia de activadores enzimáticos
Aumentan la velocidad de la reacción al disminuir aún más la
energía de activación.
Suelen ser iones metálicos o moléculas de pequeño tamaño.
49. Regulación de la actividad
enzimática
Es el mecanismo utilizado para la regulación del metabolismo celular .
Tipos de control enzimático:
Genético (↑ o ↓ la expresión genética y síntesis de la enzima)
Por compartimentación celular (hay diferentes enzimas en diferentes
compatimentos celulares)
Por enzimas reguladoras (enzimas en puntos clave de la ruta metabólica).
Por isoenzimas (cada isoenzima tendrá una cinética propia)
Por zimógenos (enzimas liberadas en forma inactiva y que se activan
posteriormente, generalmente por acción de otra enzima).
Hormonal.
Retroactivo (retroinhibición o retroactivación por los productos finales).
Por modificación estructural.
Por foforilación-desfosforilación.
Por unión a cofactores (necesarios para la actividad enzimática).
Por modificación alostérica (moléculas que se unen al centro alostérico de
la enzima y modulan su actividad).
50. FORMAS EN LAS QUE PUEDEN
APARECER LAS ENZIMAS
Isoenzimas
Complejos multienzimáticos
Proenzimas
51. Isoenzimas
Son formas múltiples de un determinado enzima que catalizan la
misma reacción.
Las isoenzimas sólo tienen pequeñas diferencias:
- Propiedades fisicoquímicas
- Tamaño
- Estructura
- Masa molecular
- Solubilidad
- Comportamiento catalítico, etc.
52. Complejos multienzimáticos
Son asociaciones de enzimas que catalizan reacciones consecutivas.
El producto de una reacción es el sustrato de la siguiente.
A BCD
Sin los complejos multienzimáticos se pierde más sustrato
Con los complejos multienzimáticos se crea un micro entorno de los
enzimas con los reactivos y se optimiza la reacción ya que el
producto se libera en las inmediaciones del centro activo del enzima
siguiente.
54. Proenzimas
Son formas precursoras inactivas de las enzimas.
A este grupo pertenecen las enzimas proteolíticas, que catalizan la
hidrólisis de enlaces peptídicos.
El paso de proenzima a enzima supone la ruptura de un enlace
peptídico.
56. Características enzimáticas a considerar
en análisis clínicos
Para que una enzima sea útil en el diagnóstico debe tener una vida
media adecuada.
Los valores normales varían con la edad, el sexo, el estrés, el
ejercicio, aspectos fisiológicos, tratamientos farmacológicos, etc.
La determinación de las isoenzimas proporciona información
adicional.
La mayoría de las enzimas son estables 2-7 días a 4 ºC.
La muestra de partida para realizar el análisis debe ser suero
porque evita la mayoría de las interferencias.
La medida de la actividad enzimática debe realizarse en condiciones
estandarizadas de pH, temperatura, presencia de cofactores, etc.,
para poder dar validez a los resultados obtenidos.
57. Actividad Enzimática
Generalmente no se determina la concentración de enzimas en
tejidos o fluidos orgánicos, sino su actividad. Esto se debe a que:
- La concentración de enzimas en el suero es baja.
- Debido a la elevada capacidad catalítica de las enzimas, la
determinación de su actividad es fácil.
- La actividad enzimática es proporcional a la concentración.
58. Datos necesarios para determinar la
actividad enzimática
Estequiometría de la reacción catalizada.
Si es necesario o no cofactor.
Tipo de cofactor.
La concentración mínima de sustrato y cofactor para alcanzar la
velocidad máxima.
Las condiciones óptimas de medida.
Las características de la técnica analítica para la muestra biológica
que se analiza.
59. Datos necesarios para realizar la
determinación en condiciones óptimas
pH
Tiempo de incubación
Procesado de la muestra biológica
Preparación de los reactivos
Temperatura
Posibles activadores e inhibidores endógenos y exógenos
presentes en la muestra.
60. Formas de determinación de la
actividad enzimática
Analizando la aparición de algún producto.
Analizando la desaparición del sustrato
Determinando la variación del cofactor o de algún componente
de la reacción en el transcurso de la misma.
61. Reacción enzimática : Fases tras la
mezcla de muestra con los reactivos
Fase de retardo
Inmediatamente después de mezclar los reactivos con la muestra.
Es una fase de encuentro y acoplamiento de sustrato y enzima.
Puede durar unos segundos o varios minutos.
Su duración viene indicada en los protocolos comerciales.
No se debe medir la absorbancia.
Fase lineal
Comienza cuando finaliza la fase de retardo.
La velocidad de formación del producto permanece constante.
Es la etapa en la que se debe determinar la actividad enzimática.
62. Reacción enzimática
Según va transcurriendo la reacción, llega un momento en el que
la velocidad disminuye:
- Agotamiento del sustrato.
- Equilibrio entre sustrato y producto.
- Inhibición del enzima.
- Variaciones de pH que no han podido ser amortiguadas por el
tampón, etc.
64. Unidad de medida de la actividad
enzimática
La actividad enzimática se mide en Unidades Internacionales por
unidad de volumen (UI/mL, U/L).
Unidad Internacional de actividad enzimática: cantidad de
enzima que transforma un micromol de sustrato en un minuto, en
condiciones estándar previamente establecidas.
65. Métodos para determinar la actividad
enzimática
Se determina la variación de la absorbancia por unidad de
tiempo, provocada por la actividad de la enzima analizada.
Los métodos que se pueden utilizar para la determinación de la
actividad enzimática son:
- Métodos a punto final
- Métodos cinéticos
66. Métodos a punto final
Se ponen en contacto los reactivos (aportan el sustrato) con la
muestra (contiene la enzima).
Se deja que pase el periodo de incubación, que debe ser superior
al periodo de retardo.
Se mide la absorbancia.
Pasado un tiempo se vuelve a medir la absorbancia.
Es una técnica poco frecuente.
67. Inconvenientes de los métodos a punto
final
Se supone que la reacción es lineal (cinética de orden cero): la
velocidad no depende de la concentración de sustrato.
Se producen errores, porque no se tiene la seguridad de que la
reacción sea lineal.
Los valores de actividad enzimática que se obtienen pueden no
ser los reales.
69. Métodos cinéticos
Se mide la absorbancia varias veces con intervalos de minutos.
Permiten comprobar que se está trabajando en zona lineal.
Si se detectan desvíos de linealidad se puede despreciar alguna de
las medidas finales de A.
Las condiciones de la determinación para obtener resultados
fiables, se indican en los protocolos comerciales.
En gran parte de las determinaciones enzimáticas se usan como
cofactores NAD/NADH y NADP/NADPH.
71. Cálculo de la actividad enzimática
Se debe calcular la variación de absorbancia por minuto. Una vez
obtenida, se pueden utilizar distintos métodos:
- Aplicación de una variante de la ley de Lambert-Beer.
- A partir de una recta de calibrado.
- Con medidas indirectas de la concentración de sustrato.
73. ENZIMAS ANALIZADAS EN EL
LABORATORIO CLÍNICO
ENZIMAS ASOCIADAS A DIFERENTES
PATOLOGÍAS
74. NOMBRE / GRUPO REACCIÓN CATALIZADA LOCALIZACIÓN PATOLOGÍAS
Transaminasa glutámico-
oxalacética o aspartato-amino-
transferasa
(GOT o AST).
Grupo: Transaminasa
Transferencia del grupo amino del ácido aspártico al
ácido α-cetoglutárico, formándose ácido oxalacético
y ác. Glutámico.
Presenta cofactor: piridoxalfosfato (PP).
Determinaciones suelen hacerse a pH = 7,4
En mitocondrias y citoplasma de tejido cardiaco,
hepáticomuscular, hematíes, tejido esquelético,
renal y uretral, en concentraciones decrecientes
respectivamente.
Hepatopatías,
Miopatías,
Procesos cardíacos.
Transaminasa glutámicopirúvicao
alanino-amino-transferasa
(GPTo ALT).
Grupo Transaminasa
Transferencia del grupo amino desde la alanina al
cetoglutarato, formando ác. Pirúvico y ác.
Glutámico.
Presenta cofactor: piridoxalfosfato (PP).
Determinaciones suelen hacerse a pH = 7,4
Citoplasmática en el tejido hepático aunque
también en bajas concentraciones en tejido
muscular, renal y cardíaco.
Hepatopatías,
Miopatías
Lactato Deshidrogenasa (LDH).
Grupo: oxidorreductasa
Transformación reversible de lactato a piruvato
(pH=8,3 -8,9) y de piruvato a lactato (pH = 7,1 –7,4).
No necesita cofactor.
Ampliamente distribuida por los tejidos aunque
abunda más en tejido cardíaco, muscular, renal,
hepático, cerebral y los hematíes.
Hepatopatías,
Procesos cardíacos.
Creatín-fosfo-quinasa
(CPK).
Grupo Tranferasa
Transformación de fosfocreatina a creatina.
(pH=6,8) y de creatina a fosfocreatina(pH=9,0).
Necesita cofactores metálicos: Mg 2+.
Muy elevada en músculos esquelético y cardíaco.
En el cerebro en concentraciones también
bastante apreciables.
Miopatías.
Procesos cardíacos
g-Glutamiltranspeptidasa
(γ-GT).
G r u p o : T r a n s f e r a s a s
Transferencia de grupos g-glutamil desde un
péptido a otro péptido o a aminoácidos.
No necesita la presencia de cofactor.
Citoplasma de células hepáticas, riñón, intestino
y páncreas
Hepatopatías
α-amilasa.
Grupo: Hidrolasas
Degradación de moléculas hidrocarbonadas por
hidrólisis de enlaces glicosídicos α 1-4 de los
polisacáridos.
N e c e s i t a C a c o m o c o f a c t o r ( m e t a l o e n z i m a ) .
Glándulas salivares y páncreas exocrino Enfermedades del
páncreas.
Lipasa.
Grupo: Hidrolasas
Junto con los ácidos biliares cataliza la reacción de
hidrólisis de triglicéridos
Pancreática. Enfermedades del
páncreas.
Fosfatasa Alcalina
(ALP).
Grupo Hidrolasas
Descomposición de los ésteres monofosfato.
Precisa del cofactor Mg+2.
Actividad óptima: pH alcalinos cercanos a 9.
Huesos fundamentalmente pero también en
hígado, riñón, pared intestinal, glándula mamaria
y placenta.
Enfermedades
óseas.
Fosfatasa ácida.
Grupo: Hidrolasas
Descomposición de los ésteres monofosfato. Precisa
del cofactorMg2+.
Actividad óptima: pH ácidos cercanos a 5.
Próstata fundamentalmente y en menor
concentración en hígado, hematíes, plaquetas y
hueso.
Carcinoma
próstatico.
75. Las enzimas pueden analizarse en el suero o plasma y en otros
líquidos biológicos (orina, LCR, pleural, sinovial u otros).
Pueden ser enzimas
Específicas del plasma (factores de coagulación, LPL…)
No específicas del plasma
Enzimas de secreción (amilasa, lipasa, Fac, Fal
Enzimas asociadas al metabolismo celular (GOT, GPT, LDH…)
76. Enzimas asociadas a
patologías hepáticas
GOT/AST (Transaminasa glutámico oxal-acética o
aspartato amino transferasa)
GPT/ALT (Transaminasa glutámico pirúvica o
alanina amino transferasa)
Fosfatasa alcalina (FAL)
LAP (leucina aminopeptidasa) y 5-NT (5-nucleotidasa)
GGT (gamma glutamil transferasa)
LDH (lactato deshidrogenasa)
Colinesterasa
77. GOT (AST)
Transaminasa glutámico oxal acética o aspartato amino transferasa.
Cataliza la transferencia del grupo
amino (-NH2) del aspartato al
α-cetoglutarato.
Se forman oxalacetato y glutamato.
Utiliza como cofactor el piridoxal fosfato (PLP) y se suele determinar a pH
7,4.
Se encuentra en mayor concentración en el citoplasma y las mitocondrias
del tejido cardíaco, hepático, muscular, tejido esquelético, renal y uretral.
Se eleva en hepatopatías, miopatías y procesos cardíacos.
78. GOT (AST)
Los valores plasmáticos normales varían entre 5-34 U/L.
Un aumento de la AST se produce en:
lesiones hepáticas (en hepatitis aguda: muy elevado. En
hepatitis crónica: moderado)
necrosis del miocardio (infartos)
otras causas: procesos que afectan a las células musculares
(triquinosis), necrosis tisulares (embolia pulmonar, infarto
pulmonar, etc.)
La disminución de AST es muy poco frecuente
desaparición absoluta del parénquima hepático
79. Transaminasa glutámico pirúvica o alanina amino transferasa.
Transferencia del grupo amino desde la alanina al alfa
cetoglutarato, para formar piruvato y glutamato.
Utiliza como cofactor el piridoxal fosfato (PLP) y se suele
determinar a pH 7,4.
Se localiza en mayor concentración en el citoplasma del tejido
hepático, y en menor proporción en tejido muscular, renal y
cardíaco.
Se utiliza para establecer el diagnóstico en hepatopatías y
miopatías.
GPT (ALT)
80. VN: < 50 U/L.
en los mismos casos que la GOT
Su sugiere más una alteración hepática (hepatocarcinoma,
metástasis hepáticas…)
No GPT en enfermedades que no afecten al hígado.
GOT/GPT para determinar la actividad de las enfermedades
hepáticas que cursan con lisis celular. Normalmente GPT suele
ser levemente mayor que la GOT
Niveles elevados de GPT en lesiones hepáticas de poca
entidad
Niveles elevados de GOT en lesiones hepáticas más graves.
En la hepatitis por abuso de alcohol, la GOT se eleva más,
GPT (ALT)
81. Relación GPT/GOT
En general se considera que pueden detectarse niveles
elevados de GOT en lesiones hepáticas de poca entidad,
mientras que es necesario que la lesión sea más grave para
que se encuentren elevados los niveles de GPT.
Si la relación GPT/GOT es > 1 nos indica enfermedad hepática
aguda.
Si la relación GPT/GOT < 1 nos indica enfermedades crónicas,
como cirrosis, tumores o hepatopatía alcohólica (en el
alcoholismo, el déficit de vitamina B6 afecta más a la
actividad de GPT y además favorece la liberación de GOT
desde las mitocondrias).
82. ALP (FAL) Fosfatasa alcalina
Hidrolasa que cataliza la hidrólisis de
los esteres monofosfato.
Necesita el Mg2+ como cofactor.
Actividad óptima a pH alcalino.
Elevada concentración en huesos, y
algo menos elevadas en hígado,
riñón, pared intestinal y placenta.
Varias formas isoenzimáticas
Útil en el diagnóstico de
enfermedades óseas y hepáticas.
isoenzimas de FA
83. ALP (FAL) Fosfatasa alcalina
VN: 25-85 U/L.
La isoenzima hepática en obstrucción biliar (colestasis total o
parcial) o lesión que ocupe espacio en el hígado (cirrosis hepática,
metástasis hepáticas, carcinoma de vesícula biliar…)
Patrón de colestasis de FAL y GGT - VN de GOT y GPT
en patologías del hueso con actividad osteoblástica
(enfermedad de Paget, osteosarcoma o metástasis).
Niveles séricos de FAL inferiores a los normales pueden encontrarse
en personas que sufren hipotiroidismo y en niños que presentan
retraso en el crecimiento.
84. γ-GT (gamma glutamil transferasa)
Transferasa que cataliza la transferencia de grupos γ-glutamil de un
péptido a otro péptido.
No necesita la presencia de cofactor.
Mayor concentración en el citoplasma de células hepáticas, riñón,
intestino y páncreas.
Útil en el diagnóstico de hepatopatías.
85. γ-GT (gamma glutamil transferasa)
Marcador de gran sensibilidad a la hora de determinar una
alteración hepática (indica tanto citolisis como colestasis).
en hepatopatías de origen alcohólico o medicamentoso y en
colestasis
Si su valor es normal, es poco probable que haya alteración
hepática.
Se utiliza junto con la ALP para diferenciar el origen hepático u
óseo de una alteración. Si ambas están elevadas el origen suele
ser hepático. Si solo lo está fa ALP será de origen óseo.
En personas que reciben medicación con anticonvulsionantes y
en personas consumidoras habituales de alcohol. Por el efecto
inductivo de síntesis enzimática de la γ-GT que producen estas
sustancias.
86. LDH (lactato deshidrogenasa)
Oxidorreductasa que cataliza la transformación reversible del piruvato en
lactato.
No necesita cofactor y su pH óptimo varía según la reacción catalizada.
Enzima intracelular presente en todas las células del organismo.
Mayor concentración en tejido cardíaco, muscular, renal, hepático,
cerebral y en los hematíes.
Se determina para establecer el diagnóstico de hepatopatías y procesos
cardíacos.
87. LDH
Está formada por varias isoenzimas, de las cuales la LDH-5 es de
localización hepática.
Su aumento plasmático es indicativo de necrosis hepatocelular o de
carcinoma metastásico de hígado.
Incrementos importantes de LDH diagnóstico y pronóstico de
determinadas enfermedades neoplásicas (leucemia linfoblástica,
melanoma, neoplasias de células germinales, ….).
Es muy útil en el seguimiento de la quimioterapia del cáncer
(respuesta a la terapéutica ↓ LDH)
88. Isoenzimas de la LDH
Aparece en cinco formas isoenzimáticas que catalizan la reacción
reversible:
Lactato Piruvato
Es un tetrámero formado por cadenas de dos tipos:
H (heart) y M (muscle).
Las formas isoenzimáticas son:
LDH-5 (M4)
LDH-4 (M3H)
LDH-3 (M2H2)
LDH-2 (MH3)
LDH-1 (H4)
LDH 5 (tetramero M)
89. Isoenzimas LDH
H M
H4 H3M H2M2 HM3 M4
100
Como la enzima presenta 4 subunidades, son posibles 5 formas de la
enzima que se diferencian en características cinéticas y fisicoquímicas
LDH1 LDH2 LDH3 LDH4 LDH5
corazón
músculo
eritrocitos
SRE
leucocitos
pulmones
riñones
placenta
páncreas
hígado
músculo
91. LAP (leucina aminopeptidasa) y
5-NT (5-nucleotidasa)
Son de gran utilidad a la hora de aumentar la especificidad de la
fosfatasa alcalina ya que se encuentran elevadas en las
enfermedades hepáticas y en cambio no lo hacen en los trastornos
de tipo óseo.
Un aumento de la ALP (FAL), acompañado de un aumento de alguna
de estas dos enzimas indica una alteración hepática
Un aumento de la ALP (FAL) con niveles normales de LAP y 5-NT,
indica que la alteración tiene otro origen.
92. Colinesterasa
Se sintetiza en el hígado.
Su actividad se encuentra disminuida en situaciones de
malnutrición, cirrosis y hepatitis aguda.
En las hepatitis crónicas presenta una actividad normal.
Su determinación resulta útil en el preoperatorio ya que la
disminución de sus niveles aumenta el riesgo debido a la
anestesia (se utiliza succinilcolina en anestesias, agente
paralizante, y si la colinesterasa no funciona no se elimina y
puede haber graves complicaciones tales como parálisis
muscular y apnea).
93. Enzimas plasmáticas usadas como
marcadoras de inflamación hepática
ASAT (GOT) y ALAT (GPT): La concentración de estas enzimas en el
interior del hepatocito es muy elevada y cada vez que se altera
difusamente la permeabilidad de la membrana citoplasmática, sea por
necrosis o por inflamación, las transaminasas experimentan un
aumento de actividad en sangre periférica. Los requisitos indispensables
para una elevación cuantitativamente importante de transaminasas son
que el daño sea difuso y agudo.
Constituyen el examen de mayor utilidad frente a la sospecha de una
inflamación hepática y habitualmente sirven para el diagnóstico de un
daño hepático agudo. La actividad en plasma alcanza niveles sobre 500
mU/ml y habitualmente sobre 1000 mU/ml. Su normalización completa
es posterior a la desaparición de la ictericia.
94. Enzimas plasmáticas usadas como
marcadoras de inflamación hepática
ASAT (GOT) y ALAT (GPT): La concentración de estas enzimas en el
interior del hepatocito es muy elevada y cada vez que se altera
difusamente la permeabilidad de la membrana citoplasmática, sea por
necrosis o por inflamación, las transaminasas experimentan un
aumento de actividad en sangre periférica. Los requisitos indispensables
para una elevación cuantitativamente importante de transaminasas son
que el daño sea difuso y agudo.
Constituyen el examen de mayor utilidad frente a la sospecha de una
inflamación hepática y habitualmente sirven para el diagnóstico de un
daño hepático agudo. La actividad en plasma alcanza niveles sobre 500
mU/ml y habitualmente sobre 1000 mU/ml. Su normalización completa
es posterior a la desaparición de la ictericia.
96. Enzimas marcadoras de colestasis
hepática.
Las fosfatasas alcalinas hepáticas (FA) son un grupo de enzimas
ubicadas preferentemente en la membrana canalicular del hepatocito.
Su síntesis está regulada por la presencia de sales biliares; un aumento
de la concentración intracelular de sales biliares estimula la síntesis de
FA y por esta razón se elevan en la colestasia intra o extracelular. En
ambos casos existe un incremento de la concentración intracelular de
sales biliares. Pueden elevarse en procesos expansivos locales
(tumorales o inflamatorios), en los que la concentración de sales
biliares aumenta en forma sectorial. En la hepatitis aguda, es corriente
encontrar discretas alzas en la concentración de FA como expresión de
mayor o menor grado de colestasia que siempre está presente. Sin
embargo, una elevación importante de FA debe hacer pensar en un
daño hepático predominantemente colestásico o en una obstrucción al
flujo biliar.
97. Enzimas marcadoras de colestasis
hepática.
La GGT o gama glutamil transferasa se eleva por mecanismos no
bien establecidos pero probablemente similares a los de las FA. Es
además inducible por agentes externos. Se trata de un marcador
muy sensible pero de poca especificidad. El alcohol induce
manifiestamente su síntesis por lo que es de utilidad en el control de
la abstinencia alcohólica.
98. Enzimas asociadas a patologías
pancreáticas α-amilasa y lipasa
α-amilasa
Pertenece al grupo de las hidrolasas.
Cataliza la hidrólisis de los enlaces α-1-4 glicosídicos de los polisacáridos
y oligosacáridos.
Es una metaloenzima que necesita Ca2+ como cofactor.
Se encuentra en las glándulas salivares y en el páncreas exocrino.
Es útil en el diagnóstico de las pancreatitis y aumenta en obstrucciones
del conducto pancreático, cáncer de cabeza de páncreas, cirrosis,
obstrucción intestinal…
Lipasa
Es una hidrolasa que cataliza la reacción de hidrólisis de los triglicéridos.
Se localiza en el páncreas.
Es más específico y sensible que la amilasa en el diagnóstico de
pancreatitis.
99. Enzimas marcadoras de pancreatitis
El páncreas es un órgano muy rico en enzimas almacenadas
principalmente en formas inactivas o zimógenos, que se activan
en el intestino para la digestión de los alimentos. La activación
del tripsinógeno en las células acinares del páncreas y no en el
duodeno favorece la activación de otras enzimas pancreáticas
que inician el proceso de autodigestión del páncreas.
La Pancreatitis Aguda (PA) se define como inflamación del
páncreas y del tejido peri) pancreático en forma aguda.
100. Enzimas marcadoras de pancreatitis
Es importante distinguir entre su forma leve y grave. La primera
se caracteriza por la presencia de inflamación local que se
traduce en edema de la glándula y con mínima repercusión
sistémica. En la pancreatitis aguda grave en cambio, la glándula
puede tener necrosis, formaciones de pseudoquistes o abscesos,
y muchas veces aparece falla orgánica con repercusión sistémica
importante.
La etiología más frecuente de pancreatitis aguda es la biliar, por
obstrucción del colédoco por cálculos biliares. La segunda se
debe principalmente al abuso del consumo del alcohol.
Otras causas menos frecuentes incluyen: el traumatismo
abdominal, hipercalcemia, hipertrigliceridemia, fármacos,
infecciones virales, trasgresión alimentaria o idiopática.
101. Enzimas marcadoras de pancreatitis
Existe un alza significativamente de la lipasa, amilasa y tripsina.
En clínica un alza en la lipasemia mayor a 3 veces o de la
amilasemia mas de 4 veces, tienen una alta sensibilidad y
especificidad.
α-Amilasa: se eleva en el plasma entre 2 a 12 veces de su valor
normal en la PA. El alza es un evento precoz y transitorio, de tal
forma que se eleva al inicio y dura hasta el 3º- 5º día de
evolución. Luego puede regresar a valores normales o
mantenerse elevada. Es importante destacar que la amilasa
puede estar distorsionada en presencia de altos niveles de
triglicéridos, por lo tanto la amilasemia es útil en etapas precoces
de la PA o arroja valores muy elevados. El hallazgo de valores
normales no excluye el diagnostico y la magnitud de la
amilasemia no guarda relación con la gravedad de la PA (no es
específica, existen otras patologías que también provocan su
elevación, ej: cirrosis, insuficiencia renal, obstrucción intestinal).
102. Enzimas marcadoras de pancreatitis
Lipasa: mayor especificidad para pancreatitis (96%), con una
sensibilidad de 94%. Se eleva después que la amilasa y permanece
elevada en el plasma por más tiempo, incluso hasta dos semanas de
iniciado el cuadro.
Un marcador que se ha venido utilizando en los últimos años, lo
constituye el tripsinógeno. El tripsinógeno se encuentra en dos
formas isoenzimaticas, el tripsinógeno-1 o catiónico y el
tripsinógeno-2 o aniónico. Durante la PA se favorece la salida de
enzimas pancreáticas a la circulación entre las que se encuentran el
tripsinógeno-2 que puede ser valorado en el suero y la orina.
104. CPK (Creatín fosfokinasa)
Es una transferasa.
Cataliza la transformación de fosfocreatina a creatina y la de creatina
a fosfocreatina.
Necesita la presencia de cofactores metálicos activadores.
Se encuentra en concentraciones elevadas en el músculo esquelético
y cardíaco y en menor proporción en el cerebro.
Es útil en el diagnóstico de miopatías y procesos cardíacos.
105. Creatin Kinasa
Dímero formado por dos subunidades:
- B (brain)
- M (muscle)
Las tres formas isoenzimáticas son:
- CK-BB (localizada principalmente en el cerebro)
- CK-MB (mayor concentración en el miocardio)
- CK-MM (en músculo esquelético y cardíaco).
107. Enzimología de las enfermedades del
corazón
El término infarto agudo del miocardio (IAM) se refiere a la muerte del tejido
cardiaco resultante de la ausencia del flujo sanguíneo a las células musculares del
corazón.
Usualmente implica un síndrome clínico clásico, caracterizado por el comienzo
súbito de los síntomas típicos, seguidos de alteraciones electrocardiográficas e
incrementos transitorios de los niveles séricos de las enzimas liberadas por el
miocardio.
En dicho síndrome la oclusión trombótica súbita y total de una arteria coronaria,
causa un infarto que generalmente compromete todo el espesor del segmento de
la pared ventricular irrigado por la arteria comprometida.
108. En el IAM las células
miocárdicas lesionadas
irreversiblemente
liberan ciertas enzimas
a la circulación y su
medición nos
proporciona una
herramienta de gran
utilidad para el
diagnóstico del infarto
agudo del miocardio.
Perfil plasmático típico de las enzimas
liberadas durante un IAM
Comportamiento de la isoenzima CK-MB, la
LDH y la AST-GOT desde el comienzo del
dolor precordial en los pacientes con
infarto agudo.
109. Perfil plasmático típico de las enzimas
liberadas durante un IAM:
Lacto-deshidrogenasa (LDH)
La actividad total de esta enzima supera el rango normal a las 24-48 h
tras el infarto, tiene un pico entre el 3º y el 6º día y se normaliza
pasadas 2 semanas.
La elevación de esta enzima es un indicador muy sensible pero poco
especifico de infarto del miocardio, pues algunas entidades pueden
producir incrementos plasmáticos de LDH, como sucede en los
pacientes con hemólisis, tumores, u otras.
Existen 5 isoenzimas de LDH (numeradas de 1 a 5 de acuerdo con su
capacidad de migración electroforética), cuya medición puede mejorar
la capacidad diagnóstica del estudio
110. La LDH1 se encuentra principalmente en el corazón, mientras que la
LDH4 y la LDH5 están en el hígado y el músculo esquelético.
La elevación de LDH1 precede a la elevación de LDH total en
aproximadamente 8 horas (¡ojo! la hemólisis puede también
incrementar los niveles de esta isoenzima).
La medición de las isoenzimas de LDH puede ser muy útil cuando se
espera que los niveles de CK-MB se encuentren bajos (infartos de 2 a
4 días de evolución), pero la titulación rutinaria de estas isoenzimas
no se justifica en todos los pacientes.
Perfil plasmático típico de las enzimas
liberadas durante un IAM:
Lacto-deshidrogenasa (LDH)
111. Aspartato aminotransferasa (AST) (GOT) : sus niveles plasmáticos
se empiezan a elevar a las 8 a 12 horas del infarto. Alcanzan un pico
a las 18 h.
Creatin kinasa (CK): aumenta entre 4 y 8 horas de iniciados los
síntomas de IAM. Se normaliza al 3ª- 4ª día.
El pico enzimático es variable. Puede ser precoz (8 horas) o muy
tardío (58 horas). (por término medio es de 24 horas).
La elevación plasmática de CK es muy sensible para el diagnóstico de
IAM pero existen falsos positivos. Por esto se recurre a las
isoenzimas de la CK.
Perfil plasmático típico de las enzimas
liberadas durante un IAM: AST y CK
112. Las técnicas de electroforesis han permitido distinguir 3 isoenzimas
de CK: MM, BB y MB; la BB se encuentra principalmente en riñón y
cerebro, la MM en el músculo esquelético, mientras que la
isoenzima MB se detecta principalmente en el corazón.
La medición de la CK-MB continúa siendo el método bioquímico más
aceptado para el diagnóstico del IAM.
En la actualidad se utiliza preferentemente otro valor: la troponina.
Entre los pacientes con un síndrome coronario agudo, pequeñas
elevaciones de troponina T o I se correlacionan con un riesgo
aumentado de muerte o recurrencia de eventos isquémicos
Perfil plasmático típico de las enzimas
liberadas durante un IAM: AST y CK
113. Fosfatasa ácida
Es una hidrolasa que cataliza la hidrólisis de los esteres
monofosfato.
Presenta su actividad óptima a pH ácido.
Se encuentra en elevada concentración en la próstata y en menor
cantidad en el hígado, hematíes, plaquetas y sistema óseo.
Es útil en el diagnóstico carcinoma prostático.
114. Otras enzimas
Enzima convertidora de la angiotensina (ACE):
Diagnóstico de sarcoidosis pulmonar clínicamente activa y
control de su terapia.
El control de los efectos de los inhibidores ACE en el
tratamiento de la hipertensión y el fallo cardiaco.
Adenosindeaminasa (ADA): elevada en cirrosis y tuberculosis.
Glucosa-6-fosfato deshidrogenasa: su deficiencia puede estar
relacionada con la anemia hemolítica inducida por infecciones o
ciertos medicamentos, y anemia hemolítica esferocítica crónica.
Actividad de renina plasmática (junto con la aldosterona )para
hacer el diagnóstico diferencial entre síndrome de Conn,
hiperaldesteronismo secundario y enfermedad de Addison.
