marco teórico final
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PLANTEAMIENTO
En la actualidad, muchas personas son afectadas por enfermedades causadas
por una herencia genética, malos hábitos de alimentación, etc. Que causan
principalmente la inactividad de ciertos procesos del cuerpo humano; un ejemplo de
esto es la disminución de la Actividad Enzimática, y a veces se presenta una
deficiencia de la misma, influyendo directamente en los procesos metabólicos, y por
ende, provoca un desequilibrio en el cuerpo reflejado en una enfermedad.
OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN
Determinar la relación existente de las enzimas en las Enfermedades
Cardiovasculares.
Identificar la importancia existente en la deficiencia de enzimas
metabólicas y su influencia con este tipo de enfermedades.
Utilizar el conocimiento adquirido de esta investigación en la nutrición
que los pacientes requieren para curarse.
Determinar que enzimas son influencia importante en las enfermedades
cardiovasculares, así como su deficiencia metabólica.
Verificar que la Teoría de que las enzimas son parte importante en las
enfermedades cardiovasculares es verdadera.
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PREGUNTAS DE INVESTIGACIÓN
¿Qué es una enfermedad cardiovascular?
¿Qué son las Enzimas y cuál es su importancia en los Procesos
Metabólicos del ser humano?
¿Cuáles son las causas principales para que una persona obtenga una
enfermedad cardiovascular?
¿Qué procesos metabólicos se ven afectados con las enfermedades
cardiovasculares?
¿Qué enzimas son las encargadas de supervisar dichos procesos?
JUSTIFICACIÓN
Muchas enfermedades en la actualidad son causadas principalmente por la
deficiencia de ciertas enzimas necesarias en procesos metabólicos. Elegí este tema
porque me llama mucho la atención. Esta idea me surgió principalmente por dos
cosas: la primera fue que en una clase de biología, mi profesor toco el tema de una
enfermedad llamada “Adrenoleucodistrofia”, que es un padecimiento provocado por
la deficiencia en la enzima “Lignoceroil-coenzima-A”, la cual es la encargada de
degradar las cadenas largas de ácidos grasos. Esta es una enfermedad hereditaria y
se florece en varones cuando son bebes o antes de las 5 años de edad. Los efectos
de esta enfermedad son desbastadores, ya que destruye toda la Mielina que se
encuentra en el cerebro, provocando que el proceso sináptico sea incompleto, y para
esto, se produce la pérdida de capacidades mentales como la coordinación, la
capacidad de hablar, la capacidad de responder a estímulos, etc. Dicha enfermedad
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la padeció un niño llamado Lorenzo, cuando los padres lo llevaban con algún doctor,
ninguno pudo hacer nada por él, y ante esa desesperación, comenzaron a estudiar
sobre el cuerpo, buscando una respuesta a esto; después encontraron que se debía
a la deficiencia de dicha enzima, y al final sus padres crearon la cura, que no es más
que una mezcla de 2 aceites (Erúcico y el Oleico), a la cual llamaron el “Aceite de
Lorenzo”, que lo único que hacía, era engañar a su organismo para que entre otras
enzimas, realizaran el trabajo de la enzima faltante. (“Un milagro para Lorenzo”,
película estrenada en 1992 cuya base es esta historia).
La segunda razón, es porque mi madre, padece de presión alta, está
relacionada con estas enfermedades, y hace tiempo, tuvo un fuerte ataque en el
corazón, como un enorme calambre, no fue un paro; pero lo que me impacto fue que
ese “calambre” fue provocado por una pastilla que su doctor le había recetado,
“Enalapril”; la cual es muy potente y puede ser muy dañina si no se usa con cuidado.
Al analizar estas dos razones, me surgió la idea de que posiblemente estas
enfermedades puedan ser tratadas no solo con medicinas, sino también con una
dieta alimenticia, que incluya los nutrientes necesarios para engañar al organismo y
que este realice todos los procesos de forma correcta, como lo hizo el de Lorenzo.
VIABILIDAD:
Este tema es viable ya que se cuenta con el sustento bibliográfico y el material
necesario para llevarse a cabo.
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CAPITULO i“Antecedentes”
I LAS ENZIMAS
4 | P á g i n a
Las enzimas son proteínas complejas que producen un cambio químico específico en
otras sustancias, sin que exista un cambio en ellas mismas. Por ejemplo, las enzimas
pueden convertir los almidones, las proteínas y los azúcares en sustancias que el cuerpo
pueda utilizar. La coagulación de la sangre es otro ejemplo del trabajo de las enzimas.1
Son clasificadas como proteínas catalíticas, ya que aceleran o retardan la
velocidad de una reacción bioquímica dentro del organismo, y nunca se ve afectada
al término de dicha reacción. Estas proteínas son esenciales en el organismo, ya que
ayudan a formar o llevar a cabo los procesos vitales, como pueden ser la digestión,
la respiración, etc. Son globulares, altamente específicas, y están formadas por un
conjunto de aminoácidos unidos por enlaces peptídicos o amina. Las enzimas actúan
sobre moléculas llamadas sustratos, los cuales se transforman en un producto
necesario para las células del organismo sin que esta se vea afectada; esta
transformación puede ser catabólica o anabólica.
1.1 Historia
1 “Medline Plus, Información de Salud para usted”. Biblioteca Nacional de Medicina de EUA y México. http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/spanish/ency/article/002353.htm
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Desde finales del siglo XVII y principios del siglo XIX, se conocía la digestión
de la carne por las secreciones del estómago y la conversión del almidón en azúcar
por los extractos de las plantas y la saliva. Sin embargo, no se conocía el mecanismo
subyacente. Después, en el siglo XIX, cuando se estaba estudiando la fermentación
del azúcar en el alcohol con levaduras, Louis Pasteur llegó a la conclusión de que
esta fermentación era catalizada por una fuerza vital contenida en las células de la
levadura, llamadas fermentos, e inicialmente pensó que solo funcionaban con
organismos vivos. La fermentación del alcohol es un acto relacionado con la vida y la
organización de las células de las levaduras, y no con la muerte y la putrefacción de
las células.2
En 1878 el fisiólogo Wilhem Kûhne acuño el término enzima, que viene del
griego ενζυμον = “en levadura”; para describir este proceso. La palabra enzima fue
usada después para referirse a sustancias inertes como la pepsina. Por otro lado, la
palabra “fermento” solía referirse a la actividad química producida por organismos
vivientes. Continuaron después las investigaciones sobre estas sustancias, en donde
primero no se creía que provenían de proteínas; se tenía la vaga idea de que las
proteínas solo eran un medio de transporte para las verdaderas enzimas y que no
podían realizar por si solas la catálisis. Hasta que en 1926, James B. Sumner
demostró que la enzima Ureasa era una proteína pura.
1.2 Estructura de las enzimas
2 (Louis Pasteur, Siglo XIX, “Fermentación del azúcar en el alcohol”)
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Las enzimas son proteínas globulares que pueden presentar tamaños muy
variables, esto debido a la cantidad de aminoácidos que la conforman. Las
actividades de las enzimas son determinadas por su forma tridimensional.
Normalmente las enzimas son mucho más grandes que los sustratos, y solo 3 o 4
aminoácidos son los encargados de la catálisis. La región en que se encuentran
estos aminoácidos es denominada centro activo.
Se componen de una cadena lineal de aminoácidos que se pliegan durante el
proceso de traducción en los ribosomas para dar lugar a una estructura terciaria, que
en conjunto con otra similar forma un complejo que se denomina estructura
cuaternaria. Cada secuencia de aminoácidos es única y por tanto su estructura y
propiedades son únicas también.
Algunas de ellas se encuentran de forma inactiva en el organismo, las cuales
son llamadas apoenzimas. Estas apoenzimas, para poder realizar su función,
necesitan ser activada por un agente externo a ella, el cual es denominado coenzima
o cofactor, y a la unión de estos dos elementos se denomina haloenzima, la cual es
la forma activa de las enzimas. Gracias a los enlaces peptídicos que las conforman,
son solubles en el agua, y son muy sensibles a las variaciones de temperatura, pH,
etc.
En algunas enzimas existe otra región de la molécula, el centro alostérico, el
cual es un sitio único al que se le unen moléculas pequeñas que dan lugar a un
cambio en el centro de fijación del sustrato o en la actividad que se produce en el
centro activo. Este cambio puede hacer que el centro activo sea más o menos activo
aumentando o disminuyendo la afinidad del sitio de fijación por el sustrato.
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1.3 Especifidad
Las moléculas del sustrato se unen a un sitio en particular en la superficie de
la enzima, denominado sitio activo, donde tiene lugar la catálisis. La estructura
tridimensional de este sitio activo, donde solo puede entrar un determinado sustrato
es lo que determina la especificad de las enzimas. El acoplamiento es tal que E.
Fisher enunció: “el sustrato se adapta al centro activo o catalítico de una enzima
como una llave a una cerradura”3
1.4 Mecanismos de Acción Enzimática
Una enzima, por si misma no puede efectuar una reacción, su función principal
es modificar la velocidad de la reacción. Esta variación se debe a la disminución de
la energía de activación (Ea)4
En el diagrama están
representados los niveles de energía durante el curso de la reacción, de moléculas
intervinientes en una reacción tipo: A + B C. La curva azul muestra el curso de la
reacción en la ausencia de una enzima que facilite la reacción, mientras que la curva
3 Hermann Emil Fisher en 1894. Creador del modelo de la “Llave y la cerradura” de las enzimas.4 En una reacción química, la Energía de Activación (Ea) es la energía necesaria para convertir los reactivos en productos. Es necesaria para que la reacción inicie.
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roja, la muestra en presencia de la enzima específica de la reacción. La diferencia en
el nivel de energía entre el estado Inicial y la necesaria para iniciar la reacción (picos
de las curvas) es la energía de activación. Por lo tanto, el complejo Enzima-Sustrato
posee menor energía de activación que cualquier otra reacción.
Estas acciones son realizadas por la enzima de la siguiente forma:
Orienta a los sustratos: Parte de la energía de activación se utiliza para
que los sustratos roten y se acomoden sus átomos para que formen los
enlaces correctos.
Agregan cargas a los sustratos: las cadenas laterales (o Radicales) de
los aminoácidos de las enzimas pueden participar directamente
haciendo a los sustratos químicamente más reactivos.
Inducen a la deformación de los sustratos: cuando una sustancia se
une al sitio activo, la enzima puede causar que los enlaces se estiren,
poniéndolo en un estado de transición inestable.
Cambio de forma de la enzima al unirse al sustrato: el modelo llave-
cerradura de Fisher fue actualizado cuando se descubrió que las
enzimas son flexibles y sus sitios activos pueden cambiar (expandirse)
para acomodarse a los sustratos. Este cambio de forma causado por la
unión al sustrato se denomina Ajuste Inducido.5
1.5 Acompañantes no proteicos de las enzimas
Muchas enzimas requieren de otras moléculas no proteicas para funcionar:
5 El Modelo de “Ajuste Inducido” fue propuesto por David E. Koshland en 1959. (Whitaker, John R. 1994. “Importance of Enzymology to Food Science, Nutritional and Health” en “Principles of Enzymology for the Food Sciences”. Capítulo I. Pág. 11. Editorial Board. 2° Edición. New York, NY. 2009)
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COFACTORES: son iones inorgánicos que se unen temporalmente a las
enzimas. Ejemplos:
Molécula Papel en la Reacción Catalizada
Hierro (Fe+2 o Fe+3) Oxidación / reducción
Cobre (Cu+2) Oxidación / reducción
Zinc (Zn+2) Ayuda a unir el NAD
COENZIMAS: moléculas pequeñas que tienen carbono, interaccionan
débilmente durante la catálisis. La mayor parte de las coenzimas son vitaminas,
muchas de las cuales deben de ser incorporadas con la dieta.
Molécula Papel en la reacción catalizada
Biotina Transporta CO2
Coenzima A Transporta -CH2-CH3-
NAD y FAD Transportan electrones
GRUPOS PROSTÉTICOS: están permanentemente unidos a las enzimas.
Molécula Papel en la Reacción Catalizada
Hemo Une iones O2 y electrones, contiene el
cofactor hierro (Fe)
Flavina Une electrones
Retinal Cofactor en la absorción de luz
Las coenzimas reaccionan con la enzima de igual modo que el sustrato,
uniéndose al sitio activo. Se mueven de una enzima a otra agregando o quitando
grupos químicos del sustrato.
1.6 Regulación Enzimática
Las Vías Metabólicas son una serie de reacciones catalizadas por enzimas,
donde los productos de una reacción se convierten en los reactivos de la siguiente.
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Estos procesos son regulados dentro de las células a través de reguladores
enzimáticos. Los inhibidores naturales regulan el metabolismo mientras que los
artificiales son utilizados por la medicina, para destruir plagas, etc.
Los inhibidores son moléculas que regulan la actividad enzimática, inhibiendo
su actividad. Estos pueden clasificarse en dos:
Reversible: son los que se unen a la enzima en el sitio activo,
impidiendo así su enlace con el sustrato. Se clasifican en competitivos,
no competitivos y mixtos. Los inhibidores competitivos son aquellos
que tienen una gran afinidad hacia el sitio actio de la enzima, lugar en
donde se une el sustrato, y entre ellos dos compiten por el lugar. Los
inhibidores acompetitivos son los que se unen a la enzima en un lugar
diferente al sitio activo cambiando la forma de la proteína y por lo tanto
la forma del sitio activo; de esta manera resulta un complejo de Enzima-
Inhibidor-Sustrato (EIS). Los inhibidores no competitivos se unen a la
enzima y afectan de cierta manera su actividad, esta se ve reducida,
pero no afecta la unión del sustrato con la enzima. Los inhibidores
mixtos son aquellos que se unen a la enzima al mismo tiempo que los
sustratos, afectando notablemente la unión del sustrato y la enzima.
Los efectos de estos inhibidores son reversibles.
Irreversible: cuando hay inhibidores que se unen con enlaces
covalentes al sitio activo de una enzima, esta unión es permanente e
inactiva a la enzima destruyendo su capacidad de unirse al sustrato.
El uso principal de los inhibidores es en forma de fármacos, por la razón de
que modulan la actividad de las enzimas. Un ejemplo de esto es la aspirina, la cual
inhibe la acción de las enzimas COX-1 y COX-2, implicadas en la síntesis de un
intermediario inflamatorio como respuesta a un antígeno6.
6 Antígeno: Es todo objeto o cuerpo extraño que se encuentre en el organismo, el cual al detectarlo desata una serie de procesos inmunológicos como defensa del mismo.
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1.7 Clasificación de las Enzimas según su Reacción.
La “International Union of Biochemestry and Molecular Biology” (IUBMB) has
establecido un sistema por el que todos los enzimas se clasifican en 6 partes
principales, y a su vez, cada clase tiene otras subdivisiones.7
Oxidorreductasas : Estas enzimas catalizan reacciones de oxido-
reducción. Una división de estas son las Oxidasas, las cuales donan
iones O2 formando el peróxido de oxigeno (H2O2). La citocromo
oxidasa es algo especial en el sentido de que produce H2O en lugar de
H2O2 en la reducción del oxígeno. Las oxigenasas catalizan la
incorporación de oxígeno a un sustrato. Con las dioxigenasas, los dos
átomos del O2 se incorporan a un producto único, mientras que las
monooxigenasas incorporan un único átomo de Oxigeno en forma de
grupo Hidroxilo (OH-), al tiempo que el otro oxígeno se reduce a agua
con electrones del sustrato o de un segundo sustrato que no se
oxigena. Las peroxidasas utilizan el H2O2 en lugar del oxígeno como
oxidante. La catalasa es la única en el sentido de que el H2O2 sirve
tanto de dador como de receptor.
Transferasas: Estas enzimas transfieren grupos funcionales entre
dadores y aceptores. Las principales porciones transferidas son los
grupos amino, acilo, fosfato, glucosilo y los grupos monocarbonados.
Las aminotransferasas (transaminasas) transfieren un grupo amino
de un aminoácido a un alfa-cetoacido aceptor, cuyo resultado es la
formación de un nuevo aminoácido y un nuevo cetoácido. Las
7M.Devlin, Thomas. “Enzimas”. Clasificación, cinética y control en “Bioquímica”, Libro de texto con aplicaciones clínicas. Capítulo 10. Pág. 413. Editorial Reverté. 4° Edición. España, Barcelona. 2006
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quinasas son las enzimas que catalizan la transferencia del grupo
gamma-fosforilo desde un ATP a grupos aceptores alcohol o amino.
Hidrolasas : Este grupo de enzimas se puede considerar como una
clase especial de transferasas en las que el grupo dador se transfiere
agua. Las enzimas proteolíticas constituyen una clase especial de
hidrolasas denominadas peptidasas. Las fosfatasas son enzimas que
reemplazan un grupo fosfato por un grupo hidroxilo del agua.
Liasas : Las liasas son enzimas que añaden o eliminan los elementos
los elementos del agua, amoniaco o dióxido de carbono. Las
descarboxilasas eliminan unidades de CO2 de alfa y beta cetoácidos o
aminoácidos. Las deshidratasas eliminan H2O en una reacción de
deshidratación.
Isomerasas : Este es un grupo muy heterogéneo de enzimas que
catalizan isomerizaciones de diversos tipos. Entre ellas se encuentran
interconversiones cis- trans y aldosa-cetosa. Las Isomerasas que
catalizan la inversión en átomos de carbono asimétricos son
epimerasas o racemasas. Las mutasas catalizan la transferencia
intramolecular de un grupo tal como el fosforilo.
Ligasas : Estas enzimas participan en reacciones de síntesis en las que
se unen dos moléculas a expensas de un “enlace fosfato de alta
energía” del ATP. El término sintetasa se reserva para este grupo
particular de enzimas.
1.8 Clasificación de las Enzimas según el lugar donde actúan.
Las enzimas actúan en diferentes partes en la célula, y las podemos clasificar
de la siguiente manera:
ENDOENZIMAS: Son aquellas que actúan dentro de la célula. Ejemplo
las Oxidasas, reductasas, y las transaminasas.
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ECTOENZIMAS: Son aquellas que actúan a nivel de la membrana
celular.
EXOENZIMAS: Actúan en el exterior de la célula.
Clasificación de las células por presencia:
CONSTITUTIVAS: Son producidas por la célula aún sin la presencia del
sustrato.
INDUCTIVAS: Son producidas por la célula sólo en presencia de ciertos
sustratos.
1.9 Cinética de las Reacciones Químicas.
Una reacción química tiene dos características de importancia: la posición de
equilibrio (estabilidad de la concentración de los reactivos y los productos) y la
velocidad de la reacción (las reacciones tienen por objeto determinar el mecanismo y
la velocidad con que interaccionan las moléculas bajo determinadas condiciones).
La velocidad de una reacción química también puede medirse como la
velocidad de formación de uno o más de sus productos o bien la velocidad de
utilización de los reactivos. Intuitivamente podemos suponer que al aumentar la
concentración de los reactivos la probabilidad de interacción entre los mismos
aumenta conjuntamente con la velocidad que procede tal reacción. Ambas variables
son directamente proporcionales, así que matemáticamente debe existir un valor
constante, de esta manera podemos escribir:
V r=K∗[Reactivos ]n
Donde Vr es la Velocidad de la reacción, K es la constante por la concentración de
los reactivos elevada a la n. (n es el numero de reactivos). La importancia de
determinar el orden de una reacción química radica en que a partir de ese parámetro
puede obtenerse información sobre el mecanismo molecular en que opera.
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1.9.1 Velocidad de Reacción y Equilibrio
En un estado de equilibrio químico las velocidades de reacciones directa e
inversa son exactamente iguales. Y normalmente, la velocidad de reacción es
sensible a la temperatura. En el caso de las reacciones biomoleculares, un aumento
de 10°C incrementa su velocidad entre un 1.5 y 5 veces. Para explicar este hecho se
postuló que al acrecentar la temperatura aumenta la fracción de moléculas capaces
de tener una energía suficiente para alcanzar un “estado activado” que luego se
transforme en producto de la reacción por formación o ruptura de enlaces químicos.
1.9.2 Catalizadores
Para que una reacción química tenga lugar se debe superar el valor de la energía
de activación. Una vez vencida esa barrera el sistema evoluciona de forma tal que
llegará al estado final de la reacción. La velocidad de reacción podría incrementarse de
dos maneras: aumentando la concentración del "complejo activado" o eventualmente
disminuyendo la energía de activación. Este último mecanismo es el que se pone de
manifiesto cuando se emplea determinadas sustancias llamadas catalizadores. Estas
sustancias aceleran las reacciones químicas disminuyendo la energía libre de activación,
se combinan con los reactivos para producir un estrato de transición de menor energía
que el estado de transición de la reacción no catalizada. Cuando los productos de la
reacción se forman, se regenera el catalizador al estado libre.
1.9.3 Enzimas: Catalizadores Biológicos
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Las reacciones químicas en sistemas biológicos raramente ocurren en
ausencia de un catalizador. Estos catalizadores se denominan enzimas y son en su
totalidad moléculas de naturaleza proteica (aunque ha habido estudios acerca de
enzimas de naturaleza glucosídica). Es razonable pensar en la necesidad que tienen
los seres vivos de poseer estos catalizadores, ya que las funciones vitales de
cualquier célula serían imposibles de mantener si las reacciones que ocurren en ella
fueran extremadamente lentas.
Además de incrementar la velocidad las enzimas exhiben una elevada
especificidad y en algunos casos pueden ser reguladas por diferentes metabolitos,
aumentando y otras veces disminuyendo, de acuerdo a las necesidades del
momento, su actividad. Todas estas propiedades pueden ser cumplidas por
moléculas altamente complejas, que al ser moléculas orgánicas (macromoléculas)
comparten características con las proteínas no enzimáticas y difieren de los
catalizadores inorgánicos:
a) Son termolábiles y su actividad depende en ciertos casos del pH del
medio.
b) El reconocimiento de la enzima con el reactivo a procesar (denominado
sustrato) es altamente específico.
c) Tienen gran eficiencia, es decir, transforman un gran número de
moléculas de sustrato por unidad de tiempo.
d) Están sujetas a una gran variedad de controles celulares, genéticos y
alostéricos.
Como todos los catalizadores las enzimas aceleran notablemente la velocidad
de una reacción química y cumplen con las siguientes características:
1. Son efectivas en pequeñas cantidades
2. No sufren modificaciones químicas irreversibles durante la catálisis. Es
decir que luego de la reacción enzimática, las moléculas de enzimas
que reaccionaron son indistinguibles de las que no lo han hecho, (la
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estructura de la molécula se mantiene, al principio y final de la reacción,
exactamente igual).
3. No afectan la posición de equilibrio de la reacción que catalizan. El
estado inicial y final de la reacción es el mismo, solo que se llega al
equilibrio mucho más rápidamente.
1.10 Nomenclatura
Una forma general de denominar a las enzimas es añadir el sufijo “asa” al
nombre del sustrato. Así, la ureasa es la enzima que cataliza la hidrólisis de la urea
formando amoníaco y dióxido de carbono. Sin embargo con el descubrimiento de
nuevas enzimas esta nomenclatura resulta a veces confusa. Actualmente se ha
adoptado ciertas recomendaciones de la Internacional Enzime Comission, que
pretende sistematizar la nomenclatura y clasificación de las diferentes enzimas
conocidas. Este sistema divide a las enzimas en seis clases que a su vez pueden
tener diferentes subclases.
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CAPITULO ii“Principales Procesos
Metabólicos en los que actúan
las enzimas”
II PROCESOS METABÓLICOS
El metabolismo es el conjunto de reacciones bioquímicas y procesos físico-
químicos que ocurren en una célula y en el organismo. Estos complejos procesos
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interrelacionados son la base de la vida a escala molecular, y permiten las diversas
actividades de las células: crecer, reproducirse, mantener sus estructuras, responder
a estímulos, etc.
El metabolismo se divide en dos procesos conjugados: catabolismo y
anabolismo. Las reacciones catabólicas liberan energía; un ejemplo es la glucólisis,
un proceso de degradación de compuestos como la glucosa, cuya reacción resulta
en la liberación de la energía retenida en sus enlaces químicos. Las reacciones
anabólicas, en cambio, utilizan esta energía liberada para recomponer enlaces
químicos y construir componentes de las células como lo son las proteínas y los
ácidos nucleícos. El catabolismo y el anabolismo son procesos acoplados que hacen
al metabolismo en conjunto, puesto que cada uno depende del otro.8
La economía que la actividad celular impone sobre sus recursos obliga a
organizar estrictamente las reacciones químicas del metabolismo en vías o rutas
metabólicas, donde un compuesto químico (sustrato) es transformado en otro
(producto), y este a su vez funciona como sustrato para generar otro producto,
siguiendo una secuencia de reacciones bajo la intervención de diferentes enzimas
(generalmente una para cada sustrato-reacción). Las enzimas son cruciales en el
metabolismo porque agilizan las reacciones físico-químicas, pues hacen que posibles
reacciones termodinámicas deseadas pero "desfavorables", mediante un
acoplamiento, resulten en reacciones favorables. Las enzimas también se comportan
como factores reguladores de las vías metabólicas, modificando su funcionalidad –y
por ende, la actividad completa de la vía metabólica– en respuesta al ambiente y
necesidades de la célula, o según señales de otras células.
8 M.Devlin, Thomas. “Enzimas”. Clasificación, cinética y control en “Bioquímica”, Libro de texto con aplicaciones clínicas. Capítulo 10. Pág. 413. Editorial Reverté. 4° Edición. España, Barcelona. 2006
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Las enzimas son parte esencial de cada organismo, ya que lleva a cabo
funciones específicas en sincronía con otras proporcionándole los nutrientes que la
célula necesita. Todos los procesos metabólicos utilizan enzimas, como es el caso
de la glucólisis, la B-oxidación, etc.
2.1 La glucólisis
La glucólisis es un importante proceso metabólico, ya que en conjunto con el
ciclo de krebs se obtiene la energía necesaria para la célula. También es llamado “el
ciclo del citosol”. Proviene del griego glycos: azúcar y lysis: ruptura. Es el primer
paso de la respiración, es una secuencia compleja de reacciones que se realizan en
el citosol de la célula y por el cual la molécula de glucosa se desdobla en dos
moléculas de ác. pirúvico. Es el ciclo metabólico más difundido en la naturaleza,
también se lo conoce como ciclo de Embden-Meyerhof . Se lo encuentra en los cinco
reinos. Muchos organismos obtienen su energía únicamente por la utilización de este
ciclo. El mismo esta catalizado por 11 enzimas que se encuentran en el citoplasma
de la célula pero no en las mitocondrias.
El ciclo se puede dividir en dos etapas:
Fase de inversión de energía: en esta etapa de preparación (fase de 6-
carbonos) se activa la glucosa con el agregado de dos grupos fosfatos
provenientes del ATP , gasto neto = 2 ~Pi (o sea dos uniones de alta energía). La
molécula de glucosa se divide en dos moléculas de tres carbonos: el
gliceraldehido-3-fosfato (G3P) y la dihidroxiacetona fosfato, ésta última luego
se transforma en G3P.
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Las reacciones son las siguientes:
Primera Fase:
Glucosa→Glucosa6 P (enzima hexocinasa en músculos ó glucocinasa en hígado).
Glucosa6 P→Fructuosa6 P (enzima F.H. Isomerasa)
Fructuosa6P→Frcutuosa1,6Difosfato (enzima Fosfofructuocinasa, con gasto de
energía de ATP a ADP)9
Fructuosa1 ,6Difosfato→Gliceraldehído3 P y Fosf .Hidroxiacetona (enzima aldosa, y
destruye la fructuosa en dos triosas)
Fosfatode Hidroxiacetona→Gliceraldehído3 P
En la primera fase, hay un gasto de 2 moléculas de ATP; existen 2 enzimas
importantes que inician la glucólisis: la hexocinasa y la glucocinasa; existe una
enzima que regula la velocidad de la reacción que es la Fosfofructuocinasa; y hay
formación de triosas (azucares de 3 carbonos)
Fase de “cosecha” de energía: las dos moléculas de G3P se convierten
finalmente a 2 moléculas de ácido pirúvico o piruvato
Fase de oxidación (producción de energía): cada gliceraldehido-3-
fosfato se oxida, liberando ~ 100 kcal. Parte de la energía producida es
temporariamente guardada como NADH (reducido). Parte es usada
para agregar un fosfato inorgánico a la molécula de 3 carbonos para
dar origen al ácido 1-3 difosfoglicérico. El resto de la energía se libera
como calor.
En las reacciones que siguen los grupos fosfato de 1-3 difosfoglicérico
son cedidos (uno por vez) al ADP (adenosín difosfato) para formar ATP.
Esto se conoce como fosforilación a nivel de sustrato.
9 ATP = Adenosin Trifosfato; ADP = Adenosin Difosfato
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Segunda Fase:
Gliceraldehído3P→1,3Difosfoglicerato (enzima 6, 3P Deshidrogenasa)
1,3Difosfoglicerato→3Difosfoglicerato (enzima F:G Cinasa)
3Difosfoglicerato→2 Fosfoglicerato (enzima Fosfoglicerato Mutasa)
2 Fosfoglicerato→Fosfoenolpiruvato (enzima Enolasa; el fosfoenolpiruvato es el
segundo compuesto de alta energía)
Fosfoenolpiruvato→Piruvato (enzima Piruvato cinasa;)
Son reacciones de oxido-reducción; se forman 4 moléculas de ATP, menos las
usadas en la primera fase quedan 2 moléculas de ATP; hay dos fosforilaciones10 a
nivel del sustrato; existe la formación de 2 moléculas de piruvato (producto en
proceso aeróbio)
Nota: Cuando se produce piruvato con poca cantidad de O2 (anaerobio) se forma
LACTATO o AC. LACTICO, el cual es el que provoca dolor en los músculos después
de hacer ejercicio.
Este proceso metabólico ocurre la mayor parte del tiempo, ya que en todo momento
el cuerpo está en constante cambio, y las células necesitan de esta energía en forma
de ATP (moneda energética). Es esencial porque en el organismo, las células que
son más afectadas por la falta de glucosa son las neuronas; es por eso que cuando
una persona tiene un paro cardiaco, la intervención debe ser en el instante, para
reanimar a la persona en menos de 10 minutos, porque puede haber muerte cerebral
con daños irreversibles.
La glucólisis es regulada por la hormona INSULINA, que se produce en las células
Beta del páncreas, la cual consta de 51 aminoácidos, y es la encargada de convertir
10 Fosforilacion: es la adición de un grupo fosfato inorgánico (PO43–) a cualquier otra molécula. (M.Devlin,
Thomas. “Enzimas”. Clasificación, cinética y control en “Bioquímica”, Libro de texto con aplicaciones clínicas. Capítulo 10. Pág. 413. Editorial Reverté. 4° Edición. España, Barcelona. 2006)
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la glucosa presente en el organismo en glucógeno; que no es más que la glucosa
“comprimida”. Cuando los niveles de glucosa disminuyen, la hormona GLUCAGÓN,
se encarga de degradar las moléculas de glucógeno transformándolas en glucosa,
para que la célula se regule a su nivel normal. Estas acciones son reguladas por la
hormona SOMATOSTATINA, que al igual que la insulina, es creada en el páncreas
por las células Delta.
2.2 Ciclo de Krebs
El ciclo toma su nombre en honor del
científico anglo-alemán Hans Adolf Krebs, que
propuso en 1937 los elementos clave de la ruta
metabólica. Por este descubrimiento recibió en
1953 el Premio Nobel de Medicina. También es
conocido como el ciclo de los ácidos
tricarboxilicos ó Ciclo de Ac.Cítrico. Este proceso
se lleva a cabo en la matriz mitocondrial y su
principal alimentador es la Acetil Coenzima-A11
La función principal de este ciclo es producir la mayor cantidad de ATP. Este proceso
juega un papel anfibólico, es decir, puede ser catabólico o anabólico; y actúa como
vía final común para la oxidación de los Carbohidratos, lípidos y proteínas.12
En estos organismos aeróbicos, el ciclo de Krebs es el anillo de conjunción de
las rutas metabólicas responsables de la degradación y desasimilación de los
carbohidratos, las grasas y las proteínas en anhídrido carbónico y agua, con la
formación de energía química. Este ciclo proporciona muchos precursores para la
11 La AcetilCoenzima A es una molécula de 2 carbonos proveniente de la gluccólisis o de la B-Oxidación.12 “La termodinámica del ciclo de Krebs y compuestos relacionados”, Stanley L Miller, David Smith-Magowan - 1990
23 | P á g i n a
producción de algunos aminoácidos, como por ejemplo el cetoglutarato y el
oxalacetato, así como otras moléculas fundamentales para la célula.
2.2.1 Etapas del Ciclo de Krebs
Reacción 1: Citrato sintasa (De oxalacetato a citrato)
El sitio activo de la enzima, activa el acetil-CoA para
hacerlo afín a un centro carbonoso del oxalacetato. Como
consecuencia de la unión entre las dos moléculas, el grupo
tioéster (CoA) se hidroliza, formando así la molécula de
citrato. La reacción es sumamente exoergónica13 (ΔG'°=-31.4 kJ/mol), motivo por el
cual este paso es irreversible. El citrato producido por la enzima, además, es capaz
de inhibir competitivamente la actividad de la enzima. Incluso estando la reacción
muy favorecida, porque es exoergónica, la citrato sintasa puede ser perfectamente
regulada. Este aspecto tiene una notable importancia biológica, puesto que permite
una completa regulación del ciclo de Krebs completo, convirtiendo a la enzima en
una especie de marcapasos del ciclo.
Reacción 2: Aconitasa (De citrato a isocitrato)
La aconitasa cataliza la isomerización del citrato a
isocitrato, por la formación de cis-aconitato. La enzima
cataliza también la reacción inversa, pero en el ciclo de
Krebs tal reacción es unidireccional a causa de la ley de acción de masa: las
concentraciones (en condiciones estándar) de citrato (91%), del intermediario cis-
aconitato (3%) y de isocitrato (6%), empujan decididamente la reacción hacia la
producción de isocitrato. En el sitio activo de la enzima está presente un clúster
hierro-azufre que, junto a algunos residuos de aminoácidos polares, liga el sustrato.
En concreto, la unión al sustrato se asegura por la presencia de un resto de serina,
13 Una Reacción Exergónica es cuando la energía libre de Gibbs es negativa, lo cual nos indica que la reacción es espontánea. (http://www.slideshare.net/guest9b7ee149/energia-libre-de-gibbs)
24 | P á g i n a
de arginina, de histidina y de aspartato, que permiten sólo la unión estereospecifica
del citrato 1R,2S, rechazando la forma opuesta.
Reacción 3: Isocitrato deshidrogenasa (De isocitrato a
oxoglutarato): La isocitrato deshidrogenasa mitocondrial
es una enzima dependiente de la presencia de NAD+ y
de Mn2+ o Mg2+. Inicialmente, la enzima cataliza la
oxidación del isocitrato a oxalsucinato, lo que genera una molécula de NADH a
partir de NAD+. Sucesivamente, la presencia de un ión bivalente, que forma un
complejo con los oxígenos del grupo carboxilo en posición alfa, aumenta la
electronegatividad de esa región molecular. Esto genera una reorganización de
los electrones en la molécula, con la consiguiente rotura de la unión entre el
carbono en posición gamma y el grupo carboxilo adyacente. De este modo se
tiene una descarboxilación, es decir, la salida de una molécula de CO2, que
conduce a la formación de α-cetoglutarato, caracterizado por dos carboxilos en
las extremidades y una cetona en posición alfa con respecto de uno de los dos
grupos carboxilo.
Reacción 4: α-cetoglutarato deshidrogenasa (De
oxoglutarato a Succinil-CoA): Después de la conversión
del isocitrato en α-cetoglutarato se produce una
segunda reacción de descarboxilación oxidativa, que
lleva a la formación de succinil CoA. La descarboxilación
oxidativa del α-chetoglutarato es muy parecida a la del piruvato, otro α-cetoácido.
Ambas reacciones incluyen la descarboxilación de un α-cetoácido y la
consiguiente producción de una unión tioéster a alta energía con la coenzima A.
Los complejos que catalizan tales reacciones son parecidos entre ellos. La α-
cetoglutarato deshidrogenasa (o, más correctamente, oxoglutarato
deshidrogenasa), está compuesta de tres enzimas diferentes:
*Subunidad E1: las dos cetoglutarato deshidrogenasas.
25 | P á g i n a
*Subunidad E2: la transuccinilasa.
(La subunidad E1 y E2 presentan una gran homología con las de la piruvato
deshidrogenasa.)* Subunidad E3: la dihidrolipoamida deshidrogenasa, que es el
mismo polipéptido presente en el otro complejo enzimático.
Reacción 5: Succinil-CoA sintetasa (De Succinil-CoA a
succinato): El succinil-CoA es un tioéster a alta energía
(su ΔG°′ de hidrólisis está en unos -33.5 kJ mol-1,
parecido al del ATP que es de -30.5 kJ mol-1). La citrato
sintasa se sirve de un intermediario con tal unión a alta
energía para llevar a cabo la fusión entre una molécula con dos átomos de
carbono (acetil-CoA) y una con cuatro (oxalacetato). La enzima succinil-CoA
sintetasa se sirve de tal energía para fosforilar un nucleósido difosfato purinico
como el GDP.
La energía procedente del tioéster viene convertida en energía ligada a una
unión fosfato. El primer paso de la reacción genera un nuevo intermediario a alta
energía, conocido como succinil fosfato. Sucesivamente, una histidina presente en el
sitio catalítico remueve el fosfato de la molécula glucídica, generando el producto
succinato y una molécula de fosfohistidina, que dona velozmente el fosfato a un
nucleósido difosfato, recargándolo a trifosfato. Se trata del único paso del ciclo de
Krebs en el que se produce una fosforilación a nivel de sustrato. El GTP está
implicado principalmente en las rutas de transducción de señales, pero su papel en
un proceso energético como el ciclo de Krebs es, en cambio, esencialmente trasladar
grupos fosfato hacia el ATP, en una reacción catalizada por la enzima nucleósid
difosfoquinasa.
26 | P á g i n a
Reacción 6: Succinato deshidrogenasa (De succinato a
fumarato): La parte final del ciclo consiste en la
reorganización de moléculas a cuatro átomos de
carbono hasta la regeneración del oxalacetato. Para que
eso sea posible, el grupo metilo presente en el succinato
tiene que convertirse en un carbonilo. Como ocurre en
otras rutas, por ejemplo en la beta oxidación de los
ácidos grasos, tal conversión ocurre mediante tres pasos: una primera oxidación,
una hidratación y una segunda oxidación. Estos tres pasos, además de regenerar
oxalacetato, permiten la extracción ulterior de energía mediante la formación de
FADH2 y NADH.
La primera reacción de oxidación es catalizada por el complejo enzimático de la
succinato deshidrogenasa, la única enzima del ciclo que tiene como aceptor de
hidrógeno al FAD en vez de al NAD+. El FAD es enlazado de modo covalente a la
enzima por un residuo de histidina. La enzima se vale del FAD ya que la energía
asociada a la reacción no es suficiente para reducir el NAD+.
El complejo enzimático también es el único del ciclo que pasa dentro de la
membrana mitocondrial. Tal posición se debe a la implicación de la enzima en la
cadena de transporte de los electrones. Los electrones pasados sobre el FAD se
introducen directamente en la cadena gracias a la unión estable entre la enzima y el
cofactor mismo.
Reacción 7: Fumarasa (De fumarato a L-malato): La
fumarasa cataliza la adición en trans de un protón y un
grupo OH- procedentes de una molécula de agua. La
hidratación del fumarato produce L-malato.
Reacción 8: Malato deshidrogenasa (De L-malato a
oxalacetato): La última reacción del ciclo de Krebs consiste en la
27 | P á g i n a
oxidación del malato a oxalacetato. La reacción, catalizada por la malato
deshidrogenasa, utiliza otra molécula de NAD+ como aceptor de hidrógeno,
produciendo NADH. La energía libre de Gibbs asociada con esta última reacción
es decididamente positiva, a diferencia de las otras del ciclo. La actividad de la
enzima es remolcada por el consumo de oxalacetato por parte de la citrato
sintasa, y de NADH por parte de la cadena de transporte de electrones.
Nota: Una vuelta al ciclo de krebs, produce una cantidad de 12 ATPs.
2.3 B-Oxidación
Es la vía catalítica principal de los Ácidos Grasos en el cual sufren remoción
mediante la oxidación, de un par de carbonos sucesivamente en cada ciclo del
proceso hasta que el ácido graso se descomponga por completo en forma de
moléculas de Acetil-CoA, oxidados en la mitocondria para generar energía (ATP).
Este proceso solo se lleva a cabo en células eucarióticas, en la matriz mitocondrial
con la ayuda de la CARNITINA, la cual es una proteína transportadora que se
encuentra en la membrana mitocondrial. Esto es porque los ácidos grasos por si
solos son impermeables a la membrana.
Este ciclo consta de 4 reacciones recurrentes, y antes de esto, los ácidos
grasos son activados en el Retículo Endoplásmico en donde se encuentra la enzima
acil-CoA sintetasa, para que después entre a la matriz mitocondrial con la ayuda de
la carnitina y después inicien las siguientes reacciones:
Reacción de Oxidación por FAD: En esta reacción el ácido graso es oxidado
por la enzima acil-CoA deshidrogenasa La cual cataliza la formación de un doble
enlace entre el carbono 2 y el carbono 3
28 | P á g i n a
.
Reacción de Hidratación: En esta reacción se hidrata el ácido graso entre los
carbonos 2 y 3 adicionando una molécula de agua. Esta reacción es catalizada
por la enzima enoil-CoA hidratasa, formando un isómero.
Reacción de Oxidación por NAD: El tercer paso es la oxidación de L-3-
hidroxiacil CoA por el NAD, catalizada por la L-3-hidroxiacil CoA dehidrogenasa.
Esto convierte el grupo hidroxilo del carbono β en un grupo cetónico (lo satura). El
producto final es 3-cetoacil-CoA con lo que el carbono βbeta ya ha sido oxidado y
está preparado para la escisión14.
Reacción de Tiólisis: El paso final para la rotura del cetoacil-CoA entre C-2 y C-
3 por el grupo tiol de otra molécula de CoA. Esta reacción es catalizada por β-
cetotiolasa y da lugar a una molécula de acetil CoA y un acil CoA con dos
carbonos menos.
14 Escisión significa separación, ruptura o división. (http://www.wordreference.com/definicion/escisión)
29 | P á g i n a
Estas cuatro reacciones continúan hasta que la escisión completa de la
molécula en unidades de acetil CoA. Por cada ciclo, se forma una molécula de
FADH 2, una de NADH y una de acetil CoA. Los ácidos grasos de un número impar
de carbonos siguen las mismas vías, esto es, ciclos de deshidrogenacion,
hidratación, deshidrogenacion y lisis. Sin embargo, en el último paso del ciclo, se
forma una molécula de propionil-CoA (3C), potencialmente gluconeogénico, a
diferencia de los acetil-CoA (el Acetil-CoA que ingrese en el ciclo de los ácidos
tricarboxílicos es completamente oxidado a 2 moléculas de anhídrido carbónico).
2.4 Fotosíntesis (Proceso Metabólico en plantas)
Es el proceso en el que se convierte la energía luminosa en energía química
estable, siendo el ATP la primera molécula en que queda almacenada esta energía.
Desde la época de la antigua Grecia, Aristóteles, había propuesto una hipótesis de
que la luz solar estaba directamente relacionada con el color verde de las plantas.
Después en el siglo XVIII, el clérigo inglés Joseph Priestley en 1770 (a quién se le
atribuye el descubrimiento del O2) estableció la producción de oxigeno por los
vegetales reconociendo que el proceso era, de forma aparente, inverso de la
respiración animal, que consumía el elemento citado. El mismo Priestley fue quien
acuñó la expresión de aire deflogisticado15 para referirse a aquel que contiene
oxígeno y que proviene de los procesos vegetales, así como también descubrió la
emisión de dióxido de carbono por parte de las plantas durante los periodos de
penumbra, aunque en ningún momento logró interpretar estos resultados.16
15 La teoría del Flogisto fue propuesta por Georg Ernest Stahl en 1702, en la cual decía que en la combustión, los elementos perdían cierta parte de sí mismos, a lo que llamaba deflogisticar. (http://thales.cica.es/rd/Recursos/rd99/ed99-0314-01/flogisto.htm)16 Frank Bradley Armstrong (1982). Bioquímica. Reverté, pp. 320
30 | P á g i n a
La fotosíntesis es un proceso que consta de dos etapas:
Fase Lumínica: También es llamada como la “Fase Clara”, “Fase Fotoquímica” o
“Reacción de Hill”. Es la primera etapa de la fotosíntesis, en la cual se utiliza la
energía solar y la transforma en energía química. La luz es absorbida en la
Membrana de los Tilacoides (son sacos aplanados o vesículas que se encuentran
en la parte interna de los cloroplastos). Está luz entra en dos Fotosistemas que
captan la luz e impulsan el transporte de electrones formando ATP y NAD
(molécula equivalente a 3 ATP), los cuales pasan al Ciclo de Calvin-Benson o
Fase Obscura; y por medio de la fotólisis en estos fotosistemas, se genera el O2.
La reacción de la fase lumínica es la siguiente:
H 2O+NADP+Pi+2 ADP→ 12O2+H2+NADPH+2 ATP
Fase Obscura: También llamada como “Ciclo de Calvin-Beson”. Esta fase se
lleva a cabo en el estroma del cloroplasto. En esta etapa, el CO2 es fijado en la
ribulosa 1, 5 por medio de la enzima RUBIZCO17 (Ribulosa 1, 5 Bifosfato
Carboxilasa Oxigenasa) formando dos compuestos: el Fosfoglicerato y almidón
(que es la glucosa comprimida en plantas). La reacción de la Fase Obscura es la
siguiente:
6CO2+18 ATP+12NADP+H→18 Pi+18 ADP+12NADP+Glucosa
17 El rubizco es la enzima más abundante en el planeta, y forma parte importante de la fotosíntesis. (M.Devlin, Thomas. “Enzimas”. Clasificación, cinética y control en “Bioquímica”, Libro de texto con aplicaciones clínicas. Capítulo 10. Pág. 413. Editorial Reverté. 4° Edición. España, Barcelona. 2006)
31 | P á g i n a
La fórmula general de la Fotosíntesis es:
6CO2+12H 2O−→>C 6H 12O 6+6O 2
2.5 Síntesis de Proteínas
Se conoce como síntesis de proteínas al proceso por el cual se componen
nuevas proteínas a partir de los veinte aminoácidos esenciales. En este proceso, se
transcribe el ADN en ARN. La síntesis de proteínas se realiza en los ribosomas
situados en el citoplasma celular.
Las proteínas son esenciales en el organismo; son biomoléculas de alto peso
molecular cuya base son los aminoácidos. Cada proteína proporciona 4kcal por
gramo. Existe una gran diversidad de proteínas; unas que son las hormonas, son
importantes porque regulan los procesos en el organismo, por ejemplo la insulina,
que convierte el exceso de glucosa en glucógeno, o el glucagon que realiza la acción
contraria. Otras proteínas son biocatalizadores; ya que aceleran o retardan las
reacciones químicas, y son llamadas enzimas. Otras son proteínas de transporte, las
32 | P á g i n a
cuales ayudan a introducir moléculas a la célula, como la Carnitina, que transporta
los ácidos grasos hacia dentro de la membrana mitocondrial. Y las proteínas
estructurales, que su función ´principal es dar forma a algunas células, como la
Queratina, el colágeno, la elastina, etc.
En el proceso de síntesis, los aminoácidos son transportados por ARN de
transferencia correspondiente para cada aminoácido hasta el ARN mensajero donde
se unen en la posición adecuada para formar las nuevas proteínas. Al finalizar la
síntesis de una proteína, se libera el ARN mensajero y puede volver a ser leído,
incluso antes de que la síntesis de una proteína termine, ya puede comenzar la
siguiente, por lo cual, el mismo ARN mensajero puede utilizarse por varios ribosomas
al mismo tiempo.18
La realización de la síntesis de proteínas se divide en las siguientes fases:
Fase de Activación de Aminoácidos Mediante la enzima aminoacil-ARNt-
sintetasa y de ATP, los aminoácidos pueden unirse al ARN específico de
transferencia, dando lugar a un aminoacil-ARNt. En este proceso se libera AMP y
fosfato y tras él, se libera la enzima, que vuelve a actuar.
Inicio de la síntesis proteica En esta primera etapa de síntesis de proteínas,
el ARN se une a la subunidad menor de los ribosomas, a los que se asocia el
aminoacil-ARNt. A este grupo, se une la subunidad ribosómica mayor, con lo que
se forma el complejo activo o ribosomal. El ARNm contiene el código genético, el
cual es traducido y se divide en codones, que constan de tres bases
nitrogenadas, a las cuales se les adiciona un anti codón, formando así la proteína.
Elongación de la cadena polipeptídica El complejo ribosomal tiene dos centros
o puntos de unión. El centro P o centro peptidil y el centro A. El radical amino del
aminoácido iniciado y el radical carboxilo anterior se unen mediante un enlace
peptídico y se cataliza esta unión mediante la enzima peptidil-transferasa. De esta
18 http://proteinas.org.es/sintesis-proteinas
33 | P á g i n a
forma, el centro P se ocupa por un ARNt carente de aminoácido. Seguidamente
se libera el ARNt del ribosoma produciéndose la translocación ribosomal y
quedando el dipeptil-ARNt en el centro
Finalización de la síntesis de proteínas En la finalización, aparecen los
llamados tripletes sin sentido, también conocidos como codones stop. Estos
tripletes son tres: UGA, UAG y UAA. No existe ARNt tal que su anti codón sea
complementario. Por ello, la síntesis se interrumpe y esto indica que la cadena
polipeptídica ha finalizado.
2.6 Reproducción Humana
En los seres humanos, los procesos metabólicos, al igual que en los demás
organismos, son la base principal de la vida, uno de ellos; es la reproducción. En
este proceso, una enzima es de gran importancia, y podría decirse que sin ella, no
existiría la reproducción.
En este proceso, primero la pareja comienza a entrar en una etapa de
excitación, en donde la respiración es más agitada, el corazón late más rápido, hay
constipación de los vasos capitales, aparece el “bochorno sexual”, etc. Después la
pareja llega a una etapa llamada meseta, en donde los signos anteriores se
mantienen en un nivel elevado, hasta llegar al orgasmo, el cual puede ser con
penetración o coito, para finalizar después con la etapa de la Resolución, en donde
los músculos se relajan y los signos vitales vuelven a su estado normal. En la etapa
del coito, el hombre realiza una descarga de semen en el interior de la vagina. Los
espermatozoides se dirigen al tercio medio de las trompas de Falopio, para realizar la
fecundación, después el huevo o cigoto se implanta en el endometrio formando una
gástrula.
34 | P á g i n a
En esta etapa es importante la actividad enzimática por la siguiente razón: los
espermatozoides son gametos que se componen de proteínas, organelos como las
mitocondrias para que les den la energía para moverse, un flagelo que le da
movilidad, el núcleo con la información genética, y lo más importante, en la punta del
espermatozoide se encuentra la enzima Hialuronidasa, la cual es la encargada de
romper la membrana del óvulo para que el espermatozoide pueda entrar. Y sin ella la
fecundación no ocurriría.
35 | P á g i n a
CAPITULO iii“Enfermedades causadas por
la deficiencia de las enzimas”
III ENFERMEDADES CAUSADAS POR LA DEFICIENCIA DE LAS
ENZIMAS
Como anteriormente se explico, las enzimas son esenciales en todos los
procesos que un organismo realiza, cada una tiene una función específica, y papel
que es irremplazable, y si alguna de ellas falla, provoca una serie de reacciones en
cadena en desventaja del organismo, provocando algunas veces enfermedades
36 | P á g i n a
severas. En este capítulo se mencionaran algunas de ellas, incluyendo la
enfermedad de Lorenzo, Adrenoleucodistrofia19.
3.1 Galactosemia
La galactosemia es una enfermedad hereditaria en la que se carece de la
enzima necesaria para metabolizar la galactosa. La galactosa es un monosacárido
que se encuentra fundamentalmente en la lactosa. Ocurre aproximadamente en 1 de
cada 60000 nacimientos entre personas de raza blanca. Existen tres formas de la
enfermedad:20
Deficiencia de la enzima galactosa-1-fosfatouridil transferasa (galactosemia
clásica)
Deficiencia de la enzima galactosa cinasa
Deficiencia de la enzima galactosa 6fosfato epimerasa.
Las personas con galactosemia son incapaces de descomponer
completamente el azúcar simple galactosa, que compone la mitad de la lactosa, el
azúcar que se encuentra en la leche. El otro azúcar es la glucosa. Si a un bebé con
galactosemia se le da leche, los derivados de la galactosa se acumulan en el sistema
del bebé. Estas sustancias dañan el hígado, el cerebro, los riñones y los ojos. Los
individuos con galactosemia no pueden tolerar ninguna forma de leche (ni humana ni
animal) y deben ser cuidadosos al consumir otros alimentos que contengan
galactosa.
19 La Adrenoleucodistrofia fue una de las reazones para realizar esta tesis. Es una enfermedad hereditaria cuya base es la deficiencia de una sola enzima, provocando fuertes problemas en el organismo.20 MEdline Plus.”Galactosemia” en . (http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/spanish/ency/article/000366.htm)
37 | P á g i n a
Las personas con esta enfermedad pueden desarrollas síntomas en los
primeros días de vida si consumen leche artificial o leche materna que contenga
galactosa. Los síntomas pueden deberse a una infección grave en la sangre con la
bacteria Escherichia coli21:
Convulsiones
Irritabilidad
Letargo (estado de somnolencia prolongada)
Alimentación deficiente
Poco aumento de peso
Coloración amarillenta de la piel y de la esclerótica (ictericia)
Vómitos
Posibles complicaciones
Agrandamiento del hígado (hepatomegalia)
Cirrosis Hepática
Cataratas
Retraso Mental
Muerte si hay galactosa en la dieta
Retraso en el desarrollo del lenguaje
Ciclos Menstruales irregulares
Infecciones graves causadas por la bacteria E. coli
Las personas que padezcan esta afección deben evitar de por vida todos los
tipos de leche, los productos que contengan leche (incluyendo la leche en polvo) y
otros alimentos que contengan galactosa. Es esencial leer las etiquetas de los
alimentos y ser un consumidor informado. Los bebés pueden ser alimentados con:
Leches maternizadas (fórmulas) a base de soya (soja)
Fórmula a base de carne o Nutramigen (una fórmula a base de hidrolizado de
proteína)
Otras leches maternizadas libres de lactosa
21 La Escherichia coli es una bacteria que se encuentra en los intestinos de los animales, y es necesaria para el funcionamiento correcto del proceso digestivo. Produce las vitaminas B y K y ayuda a la absorción de nutrientes en el organismo. Cuando se tiene galactosemia, esta bacteria comienza a funcionar mal, provocando infecciónes. (Medline Plus. “Infecciones por Escherichia Coli” en http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/spanish/ecoliinfections.html)
38 | P á g i n a
Se recomiendan ciertos suplementos de calcio.22
3.2 Diabetes Mellitus o Sacarina
Otros nombres: Azúcar en la sangre, Diabetes de comienzo en la edad adulta,
Diabetes no insulinodependiente, Glucosa en la sangre La diabetes es una
enfermedad en la que los niveles de glucosa (azúcar) de la sangre están muy altos.
La glucosa proviene de los alimentos que consume. La insulina es una hormona que
ayuda a que la glucosa entre a las células para suministrarles energía. En la diabetes
tipo 1, el cuerpo no produce insulina. En la diabetes tipo 2, el tipo más común, el
cuerpo no produce o no usa la insulina adecuadamente. Sin suficiente insulina, la
glucosa permanece en la sangre.
3.2.1 Diabetes tipo 1
Este tipo de diabetes es una enfermedad crónica que ocurre cuando el
páncreas no produce insulina por la destrucción de las células B. La causa exacta se
desconoce, pero lo más probable es que haya un desencadenante viral o ambiental
en personas genéticamente susceptibles que causa una reacción inmunitaria. Los
glóbulos blancos del cuerpo atacan por error a las células beta pancreáticas
productoras de insulina. Este tipo de diabetes es más común en adolescentes y
mujeres. Al no producir insulina, la glucosa se acumula en el torrente sanguíneo en
lugar de entrar en las células, y el cuerpo es incapaz de usarla para obtener energía
(glucólisis y Ciclo de Krebs).
22 Referencias: Berry GT, Segal S, Gitzelmann R. Disorders of Galactose Metabolism. In: Fernandes J, Saudubray JM, van den Berghe G, Walter JH, eds. Inborn Metabolic Diseases: Diagnosis and Treatment. 4th ed. New York, NY: Springer;2006:chap 7.
39 | P á g i n a
Síntomas:
Sentirse cansado o fatigado
Sentirse hambriento
Estar muy sediento
Orinar con mayor frecuencia
Perder peso sin proponérselo
Tener visión borrosa
Perder la sensibilidad o sentir hormigueo en los pies
3.2.2 Diabetes tipo 2
La diabetes tipo 2 es una enfermedad crónica (que dura toda la vida),
caracterizada por altos niveles de azúcar (glucosa) en la sangre provocada por la
deficiencia de la insulina en el cuerpo. La diabetes tipo 2 es la forma más común de
esta enfermedad. Esta enfermedad es común en adultos y mujeres.
La diabetes es causada por un problema en la forma como el cuerpo produce
o utiliza la insulina. La insulina es necesaria para mover el azúcar en la sangre
(glucosa) hasta las células, donde ésta se usa como fuente de energía. Cuando se
tiene diabetes tipo 2, el cuerpo no responde correctamente a la insulina. Esto se
denomina resistencia a la insulina y significa que la grasa, el hígado y las células
musculares normalmente no responden a dicha insulina. Como resultado, el azúcar
de la sangre (glucemia) no entra en las células con el fin de ser almacenado para
obtener energía.
Cuando el azúcar no puede entrar en las células, se acumulan niveles
anormalmente altos de éste en la sangre, lo cual se denomina hiperglucemia. Los
40 | P á g i n a
niveles altos de glucemia con frecuencia provocan que el páncreas produzca insulina
cada vez más, pero no la suficiente para seguir al ritmo de las demandas del cuerpo.
Las personas con sobrepeso tienen mayor riesgo de padecer resistencia a la insulina
porque la grasa interfiere con la capacidad del cuerpo de usarla.
Por lo general, la diabetes tipo 2 se desarrolla gradualmente. La mayoría de
las personas con esta enfermedad tienen sobrepeso en el momento del diagnóstico;
sin embargo, la diabetes tipo 2 puede presentarse también en personas delgadas,
especialmente en los ancianos. Los antecedentes familiares y la genética juegan un
papel importante en la diabetes tipo 2. Un bajo nivel de actividad, una dieta deficiente
y el peso corporal excesivo (especialmente alrededor de la cintura) aumentan
significativamente el riesgo de desarrollar este tipo de diabetes.
Entre otros factores de riesgo están los siguientes:
Edad superior a 45 años
Colesterol HDL de menos de 35 mg/dL o niveles de triglicéridos superiores a
250 mg/dL
Presión arterial alta
Antecedentes de diabetes gestacional
Intolerancia a la glucosa identificada previamente por el médico
Raza/etnia (las poblaciones de afroamericanos, hispanoamericanos e
indígenas americanos tienen altos índices de diabetes)
Síntomas:
Con frecuencia, las personas con diabetes tipo 2 no presentan síntoma
alguno. En caso de presentarse síntomas, éstos pueden ser:
Visión borrosa
Disfunción eréctil
41 | P á g i n a
Fatiga
Infecciones frecuentes o de curación lenta
Aumento del apetito
Aumento de la sed
Aumento de la micción
3.3 Adrenoleucodistrofia o “Enfermedad de Lorenzo”
Es una enfermedad hereditaria ligada al cromosoma X (madre portadora, hijo
enfermo). Afecta solo a los varones y provoca el incremento de ácidos grasos de
cadena larga en el sistema nervioso, en las glándulas suprarrenales y en los
testículos, lo cual interrumpe la actividad normal. Esto se debe al mal funcionamiento
de la enzima Lignoceroil-CoA ligasa, la cual es la encargada de degradar los Ac.
Grasos de cadena larga y convertirlos en Acetil-CoA para que de esta forma entren
en el ciclo de krebs y convertirla en energía para el organismo (en forma de ATP).
Existen tres categorías principales de esta enfermedad:
La forma cerebral infantil, que aparece hacia mediados de la niñez (de 4 - 8
años).
La adrenomielopatía, que se presenta en hombres hacia los 20 años o más
tarde en la vida.
Alteración del funcionamiento de las glándulas suprarrenales (llamada
enfermedad de Addison o fenotipo similar a Addison): la glándula suprarrenal
no produce suficientes hormonas esteroides.
Esta enfermedad se caracteriza por la presencia de una degeneración
progresiva de la corteza suprarrenal y motora, lo que da lugar a una insuficiencia
42 | P á g i n a
suprarrenal o Enfermedad de Addison, asociada a la desmielinización de la sustancia
blanca del sistema nervioso central (sistema formado por el encéfalo y la médula
espinal), con pérdida de la cubierta de mielina (vaina de sustancia blanca que
recubre los nervios) de un tipo de fibras nerviosas del cerebro. Al existir una
desmielización, el proceso sináptico es interrumpido muchas veces, disminuyendo
sus capacidades motoras, mentales etc. La Mielina, es una proteína que se
encuentra alrededor del axón, y su función principal es aislar cada axón, para que el
impulso eléctrico siga su camino a la siguiente neurona; y con la ausencia de esta
proteína, ocurre como un “corto circuito” dentro del cerebro, en donde se pierda la
capacidad de responder a estímulos.
Un tratamiento para esta enfermedad es usando una mezcla de diferentes
aceites (Aceite Erúcico y el Oleico) a la cual llamaron “Aceite de Lorenzo”, este
tratamiento ha tenido mucho éxito, aunque aún no ha sido aprobada por la FDA23.
Con este aceite, se engaña al cuerpo inhibiendo la actividad de la enzima encargada
de formar los ácidos grasos de cadena larga en el cuerpo. Es llamado el “Aceite de
Lorenzo” porque en 1984, Lorenzo, el hijo de Michaela y Augusto, con 6 años de
edad, presentó esta enfermedad; era un niño muy inteligente, que gustaba de
aprender cosas nuevas cada día, hasta que comenzó a presentar los síntomas de
dicha enfermedad, perdiendo cada día capacidades motoras y mentales. Sus padres
ante esto, se pusieron a estudiar bioquímica por su cuenta para encontrar la cura a
dicha enfermedad, y descubrieron este famoso aceite.24
23 FDA = Food and Drug Administration (Administración de Alimentos y Fármacos)http://es.wikipedia.org/wiki/FDA24 “Lorenzo’s Oil” /”El milagro de Lorenzo” Película estrenada el 15 de marzo de 1992 basada en una historia real.
43 | P á g i n a
CAPITULO vi44 | P á g i n a
“Función de las enzimas en las
enfermedades
cardiovasculares”
IV FUNCION DE LAS ENZIMAS EN LAS ENFERMEDADES
CARDIOVASCULARES
4.1 Introducción al Sistema Circulatorio
El sistema circulatorio25 está constituido por el sistema vascular sanguíneo
formado por la sangre, el corazón y los vasos sanguíneos, y por el sistema vascular
25 Higashida Hirose, Bertha. “Sistema Circulatorio o Angiológico” en “Ciencias de la Salud”. Capítulo 17. Pág. 133-142. Editorial Mac Graw Hill. 6° Edición. México, D. F. 2009.
45 | P á g i n a
linfático formado por la linfa, los vasos linfáticos, los linfonodos (ganglios linfáticos) y
órganos linfáticos.
4.1.1 Sangre
Es un tejido que constituye el medio interno que relaciona a todo el organismo.
Circula por los vasos sanguíneos y el corazón; tiene un aspecto viscoso y se
encuentra en el organismo en un promedio de 8% del peso corporal (4.5 a 5 litros por
adulto). Está formada por un líquido llamado plasma y elementos figurados: los
eritrocitos o glóbulos rojos, los leucocitos o glóbulos blancos y trombocitos o
plaquetas. El plasma es un líquido claro, formado por agua, proteínas, nitrógeno
proteico, etc. Contiene tres clases de proteínas: albumina y fibrógeno, que son
producidas por el hígado, y globulinas.
Los eritrocitos o glóbulos rojos son células de color amarillento, con forma de
un disco bicóncavo, sin núcleo y contienen un pigmento, la hemoglobina. Viven un
promedio de 120 días, y la cantidad de eritrocitos en la sangre de una persona adulta
es de 4 500 000 a 5 500 000 por microlitro. Estás células sirven para transportar el
O2 por medio de la hemoglobina, y a la disminución de esta se conoce como anemia,
y se debe a una alimentación deficiente o falta de vitamina B12.
Los leucocitos o glóbulos blancos son más grandes que los eritrocitos y
pueden tener diferentes aspectos: los neutrófilos, eosinófilos y basófilos tienen
núcleos con lóbulos y gránulos en si citoplasma. Los linfocitos tienen núcleo más o
menos esférico y los monocitos tienen núcleo irregular, ninguno de estos tipos tiene
gránulos citoplásmicos. Hay un promedio de 5 000 a 10 000 por microlitro de sangre..
Sirven como defensa para combatir básicamente a los agentes infecciosos por medio
46 | P á g i n a
de la fagocitosis26. Cuando hay inflamación del tejido, es porque los leucocitos están
concentrados en esa área atacando a agente extraño.
Los trombocitos o Plaquetas son fragmentos del citoplasma de las células, son
pequeños, sin núcleo y producidos por un tipo especial de célula de médula ósea,
llamado megacariocito; viven aproximadamente una semana y son destruidos por el
bazo o la misma médula.
En 1900, Landsteiner describió la presencia de antígenos específicos en las
membranas de los eritrocitos. La identificación de antígenos sanguíneos dio lugar a
los grupos sanguíneos y al factor Rh. El sistema más conocido para determinar el
grupo sanguíneo es el A, B y O, que distingue cuatros grupos: A, B, AB y O.
4.1.2 El corazón
Es un órgano hueco que se encuentra en el mediastino (cavidad limitada por
los pulmones, el esternón, la columna vertebral, el diafragma y la base del cuello),
tiene el tamaño aproximado de un puño cerrado y la forma de un cono truncado. El
interior del corazón está dividido en cavidades: las dos superiores o atrios (aurículas)
se encuentran separadas por un tabique llamado septo interatrial; las dos cavidades
inferiores o ventrículos están separadas entre sí por medio de un tabique
denominado septo interventricular.
26 Fagocitosis: Proceso por el cual una célula engulle partículas para su nutrición o para degradarlas o eliminarlas. Células del sistema inmunológico, como neutrófilos y macrófagos, se encargan de eliminar algunos microbios de esta manera. (http://www.aids-sida.org/termin-f.html)
47 | P á g i n a
El corazón está constituido por tres túnicas o capas: la más gruesa es la capa
muscular, el miocardio; la capa interior, formada por células epiteliales planas
llamada endocardio; y la capa exterior es una membrana fibroelástica denominada
pericardio. El corazón bombea la sangre contrayendo los atrios (aurículas) para que
pase a los ventrículos; estos se contraen y envían la sangre al organismo a través de
las arterias. La fase de contracción se llama sístole y la fase en que los músculos
están relajados y las cavidades se llenan de sangre se llama diástole. El ciclo
cardiaco se repite entre 60 y 80 veces por minuto, y bombea alrededor de 70 ml de
sangre.
4.2 Enfermedades Cardiovasculares
Entre las enfermedades más frecuentes del corazón están los infartos, y las
infecciosas (pericarditis, endocarditis y miocarditis); en México es muy frecuente la
fiebre reumática, que se presenta cuando la persona ha tenido infecciones repetidas
en las tonsilas o amígdalas producidas por el estreptococo beta hemolítico; esta
enfermedad con participación inmunológica daña en muchas ocasiones a la valva
(válvula) bicúspide o mitral.
La presencia de un soplo cardiaco (sonido de soplo percibido por auscultación
del corazón) requiere que se haga una valoración adecuada para investigar si es o
no de importancia, es decir, si existe valvulopatía (enfermedad de las válvulas del
corazón) o no.
4.2.1 Infarto Agudo al Miocardio
48 | P á g i n a
El infarto agudo del miocardio27 es una isquemia (falta o disminución de
sangre) prolongada de este músculo. El cual se localiza y se extiende dependiendo
del vaso sanguíneo ocluido, así como de la presencia de oclusiones adicionales y lo
adecuado de la irrigación colateral. De tal manera que una trombosis de la rama
descendente anterior de la arteria coronaria izquierda causa un infarto anterior del
ventrículo izquierdo y del tabique interventricular.
La oclusión de la arteria circunfleja izquierda provoca un infarto anterolateral o
posterolateral. Cuando la trombosis se localiza en la arteria coronaria derecha causa
infarto de la porción posteroinferior del ventrículo izquierdo y puede afectar al
miocardio ventricular derecho y al tabique interventricular.
Este padecimiento es precipitado en casi todos los casos por un trombo
coronario que ocluye en el sitio en el que previamente existía una arteriosclerosis. El
infarto es raro que sea desencadenado por un vasoespasmo prolongado, flujo
sanguíneo miocárdico inadecuado como puede ser una hipotensión arterial, o por
una demanda metabólica excesiva y si llega a presentase es común que también lo
hagan en pacientes con problemas ateroscleróticos. En infartos pequeños la función
cardiaca es normal pero cuando es extenso se puede presentar insuficiencia
cardiaca temprana e hipotensión (choque cardiógeno).
En el cuadro clínico del infarto al miocardio encontramos los siguientes
síntomas.
DOLOR PREMONITORIO: el cual se presenta hasta en un tercio de los
pacientes y su inicio es reciente de una angina típica o atípica, o
sensación rara de indigestión en el pecho.
27Medline Plus. “Enfermedades del Corazón” en http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/spanish/heartdiseases.html
49 | P á g i n a
DOLOR DE INFARTO: la mayoría de los infartos se presentan durante
el reposo a diferencia de la angina que se presenta durante el ejercicio.
Son más comunes durante la mañana. El dolor es similar al de la
angina de pecho en cuanto a su localización e irradiación, pero éste va
aumentando de intensidad rápidamente hasta alcanzar su intensidad
máxima en unos cuantos minutos (el dolor es más grave.) En este
momento los pacientes empiezan a sudar frío, se sienten débiles,
aprensivos con sensación de muerte inminente, se mueven por doquier
y buscan la posición más cómoda. Prefieren no acostarse. También se
puede presenta nauseas, mareo, ortopnea, síncope, disnea, tos,
sibilancias y distensión abdominal.
INFARTO INDOLORO: En una minoría de los casos de infarto agudo
del miocardio no existe dolor o es mínimo y está oculto por las
complicaciones inmediatas.
MUERTE SUBITA Y ARRITMIAS TEMPRANAS: En el infarto
encontramos que el 255 de los pacientes morirán antes de llegar al
hospital, estas muertes se presentan principalmente por fibrilación
ventricular y es durante las primeras horas del suceso.
SIGNOS GENERALES: Los pacientes a menudo se encuentran
ansiosos y presentan sudoración profusa, la frecuencia cardiaca puede
variar de la bradicardia intensa (infarto inferior) a la taquicardia.
La presión arterial puede ser alta, particularmente en los pacientes que
eran hipertensos previamente, o baja en pacientes con choque. Si se
presenta dificultad respiratoria ésta puede indicar insuficiencia cardiaca.
También se puede encontrar fiebre (generalmente febrícula), después
de 12 hrs de iniciar el cuadro y persiste varios días.
TORAX: los campos pulmonares pueden presentar estertores basilares,
lo cual no indica necesariamente insuficiencia cardiaca. Los estertores
más extensos o las sibilancias difusas pueden indicar adema pulmonar.
El hecho de que los campos pulmonares se encuentren limpios, es un
buen signo pronóstico.
50 | P á g i n a
CORAZÓN: Un impulso ventricular localizado en un sitio anómalo
representa con frecuencia la región discinética infartada. Los ruidos
cardiacos suaves pueden indicar disfunción ventricular izquierda, los
galopes auriculares (S3) son menos comunes e indican disfunción
ventricular izquierda importante.
EXTREMIDADES: En las extremidades podemos encontrar cianosis y
temperatura fría, lo que indica un gasto bajo. Normalmente no es
frecuente encontrar edema.
Para su diagnóstico, existen tres enzimas de gran utilidad para identificar el
infarto agudo al miocardio:
CREATINCINASA (CK): es una enzima que se encuentra en el
corazón; y cuando sus niveles son altos, significa que lesión o estrés en
el corazón, filtrándose al torrente sanguíneo.
DESHIDROGENASA LÁCTICA (LD): Es la enzima del corazón
encargada de transformar el piruvato en ácido láctico y viceversa. Esto
es cuando la respiración celular es aerobia o anaerobia. Esta se mide
con mayor frecuencia para evaluar la presencia de tejido dañado.
AMINOTRANSFERASA ASPÁRTICA (AST): Esta enzima cataliza
específicamente la transferencia de un grupo amino de un L-glutamato
o L-aspartato al alfa-oxiglutarato o axalecetato. Tiene una alta
concentración en el musculo cardiaco y se usa principalmente para
diagnosticar y verificar el curso de esta enfermedad.
4.2.2 Arterioesclerosis Coronaria
La enfermedad de las arterias coronarias (EAC) es el tipo más común de
enfermedad cardiaca. Es la principal causa de muertes entre los hombres y mujeres
51 | P á g i n a
en los EUA. La EAC ocurre cuando las arterias que se suministran la sangre al
músculo cardiaco se endurecen y se estrechan. Esto se debe a la acumulación de
colesterol y otros materiales llamados placa en la capa interna de las paredes de la
arteria. A medida que avanza la placa, fluye menos sangre a través de las arterias.
Como consecuencia, el músculo cardíaco no puede recibir la sangre o el oxígeno
que necesita. Eso puede conducir a dolor en el pecho (angina) o a un infarto. La
mayoría de los infartos ocurren cuando un coágulo súbitamente interrumpe el
suministro de sangre al corazón, causando un daño cardíaco permanente.
Con el tiempo, la EAC también puede debilitar el músculo cardíaco y contribuir
a la presencia de insuficiencia cardiaca y arritmias. Insuficiencia cardiaca significa
que el corazón no puede bombear la sangre adecuadamente al resto del cuerpo. Las
arritmias son cambios en el ritmo normal del corazón. Las enzimas importantes en
esta enfermedad, son las mismas que en infarto agudo al Miocardio; las enzimas
creatincinasa, la deshidrogenasa láctica y la aminotransferasa Aspártica. 28
4.2.3 Fallo Cardiaco
También conocida como insuficiencia cardiaca, es un cuadro en el cual el
corazón no puede bombear suficiente sangre a todo el cuerpo. La insuficiencia
cardiaca no significa que el corazón se ha detenido o está por dejar de funcionar.
Indica que el corazón no puede bombear la sangre de la manera que debería
hacerlo.29
El debilitamiento de la capacidad de bombeo del corazón provoca:
28 Medline Plus. “Enfermedad de las Arterias Coronarias” en http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/spanish/coronaryarterydisease.html29 Medline Plus. “Fallo Cardiaco” en http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/spanish/heartfailure.html
52 | P á g i n a
Acumulación de sangre y líquidos en los pulmones
Acumulación de líquido en los pies, los tobillos y las piernas llamada edema
Cansancio y falta de aire
Las principales causas de insuficiencia cardiaca son la enfermedad arterial
coronaria, presión arterial alta y diabetes. El tratamiento incluye tratar la causa
subyacente de la insuficiencia cardiaca, medicinas y trasplante del corazón si los
demás tratamientos fallan.
Estas son las enfermedades cardiacas más comunes, y entre ellas tienen una
estrecha relación, y a veces una de ellas puede ser la sucesión de otra etc. En el
corazón las principales enzimas son las antes mencionadas, y son las encargadas de
producir la energía que necesita para bombear la sangre, y cuando una de ellas falla,
lo más seguro es que las demás, después de un tiempo, fallen también por el exceso
de trabajo. La mejor solución a este tipo de enfermedades es llevar una dieta sana,
ligara en grasas y alta en frutas y verduras, ya que contienen fibra que ayuda a
disminuir los niveles de colesterol en la sangre, evitando complicaciones en el
torrente sanguíneo.
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ALCANCE DE INVESTIGACIÓN
El tema de “La actividad enzimática y su impacto en las enfermedades
cardiovasculares” es totalmente explicativo. En él se explica paso a paso la función
de las enzimas, desde que es una enzima, como está estructurada, que la conforma,
como se sintetizan las enzimas y en donde, la clasificación de estas según la acción
que realicen; se explican las principales vías metabólicas y la función de cada
enzima en estas vías, analizando cada reacción bioquímica que realiza, y el producto
que obtienen. También se habla de algunas enfermedades causadas por la
deficiencia de alguna enzima, explicando cual era la función de la enzima, y lo que
provoca a no funcionar; y por último se explican algunas enfermedades
cardiovasculares comunes, cuales son las enzimas que fallan en dichas
enfermedades, y de qué manera nos ayuda conocer la enzima deficiente.
55 | P á g i n a
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HIPOTESIS
H1 Las enzimas tienen un papel esencial en los procesos metabólicos,
por lo tanto son a su vez las causante de ciertas enfermedades,
especialmente de las enfermedades cardiovasculares.
H2 El tratamiento para enfermedades causada por la deficiencia de
alguna enzima puede ser basándose en alguna dieta alimenticia,
proporcionando nutrientes que hagan el trabajo de esa enzima
deficiente.
H3 La deficiencia de ciertas enzimas puede ser causada por la
constante exposición a los rayos solares, o algún tipo de radiación que
llegue a afectar las células del cuerpo, provocando una mutación en el
código genético, y por consiguiente, enzimas deficientes o nulas.
H4 Las enfermedades producidas por ineficiencia de la actividad
enzimática pueden ser curadas utilizando virus, en los cuales se les
insertará en codón de código genético, para que al introducir su ADN en
la célula a infectar, se añada ese codón al ADN original, restableciendo
la producción o síntesis de dicha enzima.
H5 La deficiencia enzimática puede ser causada por los altos niveles de
glucosa, por el pH ácido, o mayor alcalino de lo normal, etc. Son
catalizadores naturales, y por lo tanto requieren un medio óptimo para
actuar.
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58 | P á g i n a
DISEÑO DE INVESTIGACIÓN
El diseño de investigación de este proyecto, es Transversal Correlacional-
Causal, ya que en el, se intenta describir las relaciones existentes entre la
alimentación y los problemas cardiovasculares; tomando en cuenta la actividad
enzimática y buscando las causas que provoquen su mal funcionamiento; con la
finalidad determinar una la posibilidad de que con una dieta alimenticia se pueda
prevenir este tipo de problemas.
59 | P á g i n a
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61 | P á g i n a
ANÁLISIS DE DATOS
El análisis de datos se realizó en forma de un cuestionario, con un total de 10
reactivos, con la finalidad de conocer que tan informados están sobre el tema.
Este instrumento fue aplicado a una muestra de 20 personas de distintas
edades y de ambos sexos, las cuales en su mayoría fueron del segundo
semestre de bachillerato. Fue aplicado dentro de las instalaciones de la
Universidad del Valle de México, a los grupos 22, 25 y 26. Estos son alumnos
de segundo semestre se bachillerato; con edades entre los 15 y 16 años, los
cuales en sus materias no llevan temas que puedan relacionarse directamente
sobre este tema, pero según la encuesta realizada, el 60% de la población
tiene algún familiar con algún tipo de enfermedad cardiovascular, por lo tanto
existe la posibilidad de que conozcan un poco sobre el tema en forma de
cultura general. La razón por la cual se aplicó este cuestionario a personas de
esta edad, es precisamente para comprobar lo antes dicho. Hoy en día esta es
una enfermedad muy común sobre todo en personas de la tercera edad, en
personas obesas, o aquellas que trabajan largas jornadas de trabajo y su vida
no es muy estable. El resultado fue favorable, ya que la mayoría tiene
conocimiento sobre este tema, conocen sobre las enzimas, saben que son los
procesos metabólicos y conocen sus funciones, y todo esto a pezar de que no
llevan alguna materia que pueda darles una noción de lo que son las enzimas,
en su gran mayoría conocen el tema, y tienen idea de lo que es; y mejor aun,
tambien tienen conociemiento sobre las enfermedades cardiovasculares. Al
final, los resultados resultaron semejantes a lo esperado, ya que la mayoría de
los encuestados, si tuvieran una enfermedad de este tipo, preferirían tratarla a
base de una dieta balanceada, en lugar de medicamentos; lo cual es muy
favorable para el desarrollo y cuidado del resto del organismo.
62 | P á g i n a
Correlación 1
¿Para ti que son las enzimas?
El resultado de esta pregunta fue que el 50 % de las personas conocen que
las enzimas son sustancias que ayudan a acelerar o retardar los procesos
bioquímicos de cuerpos, y el otro 50% no lo sabe,
Saben que es una enzimaNo lo saben
Correlación 2
¿Conoces cual es la importancia de las enzimas en tu organismo?
El resultado de esta pregunta fue que el 85% no conoce que la importancia de
las enzimas en el cuerpo es que son esenciales en los procesos metabólicos para la
formación o degradación de sustancias necesarias para el buen funcionamiento del
cuerpo, y el 15% lo sabe.
63 | P á g i n a
Conocen la Impor-tancia de las enzimasNo la conocen
Correlación 3
Padece de alguna de estas enfermedades: Diabetes Mellitus, Angina de
Pecho, Galactosemia, Ninguna.
El resultado de esta pregunta fue que el 100% de la población no tiene
ninguna de estas enfermedades.
EnfermosSanos
Correlacion 4
¿Sabía usted que estas enfermedades son causadas por la deficiencia de una
enzima?
El resultado de esta pregunta fue que el 60% de la población no sabía que la
falla de una de estas enzimas puede llegar a provocar una enfermedad como estas,
y el otro 40% si lo sabía.
64 | P á g i n a
AmilasaCarboxilasaAzucarasa
Correlación 5
¿Qué enzima es la que se encuentra en la boca y ayuda a degradar
azucares? Amilasa, Carboxilasa o Azucarasa.
El resultado de esta pregunta fue que el 65% de la población sabe que la
Amilasa, es una enzima específicamente dedicada a degradar azucares y que se
encuentra en la boca, el 30% dijo que era la azucarasa, y el 5% la carboxilasa.
MedicamentoAlimentoAbuelos
Correlación 6
¿Sabías las enzimas son proteínas catalíticas esenciales en los procesos
metabólicos?
En esta pregunta el resultado fue que el 70% de la población sabe que las
enzimas son proteínas y que actúan en procesos metabólicos, y el otro 30% no.
65 | P á g i n a
Sabe con proteínas catalíticasNo lo sabe
Correlación 7
¿Cuál de las siguientes sustancias es una enzima? Rubizco, Vitamina A,
Glucocáliz o Glutamax.
El resultado en esta pregunta fue que el 50% respondió que era el Glucocáliz,
el 25% dijo la Vitamina A, y el otro 25% dijo que era el Rubizco. Y Ciertamente, el
Rubizco es la enzima más abundante en la naturaleza.
GlucocálizVitamina ARubizco
Correlación 8
¿Alguno de tus familiares padece de problemas cardiácos?
El resultado de esta pregunta fue que el 50% alguno de sus abuelitos lo
padece, el 10% sus papas, y el 40% ninguno padece de esta enfermedad.
66 | P á g i n a
MedicamentoAlimentoAbuelosNinguno
Correlación 9
Si contestaste que si, ¿a que tratamiento esta siendo sometido?
El resultado de esta pregunta, tomando como base el 60% que si tiene lo
padece, fue que el 75 % de los enfermos, llevan a cabo un tratamiento a base de
medicamentos, y solo el 25% a base de una dieta alimenticia.
MedicamentoDieta Alimenticia
Correlación 10
Si estuvieras enfermo(a) del corazón, que preferirías, un tratamiento efectivo a
base de fármacos, o una dieta alimenticia no tan efectiva, pero segura para tu
organismo cuyo principio activo es la acción enzimática.
El resultado de esta pregunta fue que el 80% de la población respondió que
prefiere una dieta alimenticia, y el 20% prefirió los medicamentos.
67 | P á g i n a
MedicamentoAlimento
CONCLUSIONES
Este proyecto ha servido como medio para conocer muchas de las funciones
que poseen las enzimas, y sobre todo la importante influencia que tienen en ciertas
enfermedades, entre ellas, las enfermedades cardiovasculares. Fue interesante
llevar a cabo este tema, y de esta manera podemos conocer más, la forma en que
nuestro cuerpo funciona, esta gran maravilla que nos conforma. Los resultados
obtenidos de esta investigación fueron gratificantes, ya que respondieron a varias de
las preguntas de investigación iniciales; se identificaron cuales son las enzimas que
influyen directamente con estas enfermedades. Esto es importante porque ya que se
han identificado, se puede abrir el camino a que se descubran que alimentos se
relacionan con estas, y asi implementar una nueva dieta para sustituir este proceso.
68 | P á g i n a
BIBLIOGRAFÍA:
Higashida Hirose, Bertha. “Sistema Circulatorio o Angiológico” en
“Ciencias de la Salud”. Capítulo 17. Pág. 133 – 142. Editorial Mac Graw
Hill. 6° Edición. México, D.F. 2009
M.Devlin, Thomas. “Enzimas: Clasificación, cinética y control” en
“Bioquímica, Libro de texto con aplicaciones clínicas”. Capítulo 10. Pág
413. Editorial Reverté. 4° Edición. España, Barcelona 2006
Whitaker, John R. 1994. “Importance of Enzymology to Food Science,
Nutritional and Health” en “Principles of Enzymology for the Food
Sciences”. Capítulo 1. Pág 11. Editorial Board. 2° Edición. New York,
NY. 2009
http://es.wikipedia.org/wiki/FDA
http://proteinas.org.es/sintesis-proteinas
http://thales.cica.es/rd/Recursos/rd99/ed99-0314-01/flogisto.htm
http://www.aids-sida.org/termin-f.html
http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/spanish/coronaryarterydisease.html
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http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/spanish/ency/article/002353.htm
http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/spanish/heartdiseases.html
http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/spanish/heartfailure.html
http://www.slideshare.net/guest9b7ee149/energia-libre-de-gibbs
http://www.wordreference.com/definicion/escisión
69 | P á g i n a
ANEXOS
70 | P á g i n a
71 | P á g i n a
72 | P á g i n a
73 | P á g i n a
74 | P á g i n a
75 | P á g i n a
76 | P á g i n a
77 | P á g i n a
78 | P á g i n a
79 | P á g i n a
80 | P á g i n a
81 | P á g i n a
82 | P á g i n a
83 | P á g i n a
84 | P á g i n a
85 | P á g i n a
86 | P á g i n a
87 | P á g i n a
88 | P á g i n a
89 | P á g i n a
90 | P á g i n a
INDICE
PLANTEAMIENTO.................................................................................................................6
Objetivos de la Investigación...............................................................................................6
Preguntas de Investigación..................................................................................................7
Justificación.........................................................................................................................7
Viabilidad:...........................................................................................................................8
I Las Enzimas......................................................................................................................11
1.1 Historia...........................................................................................................................12
1.2 Estructura de las enzimas......................................................................................................13
1.3 Especifidad...........................................................................................................................14
1.4 Mecanismos de Acción Enzimática........................................................................................14
1.5 Acompañantes no proteicos de las enzimas..........................................................................16
1.6 Regulación Enzimática..........................................................................................................17
1.7 Clasificación de las Enzimas según su Reacción.....................................................................18
1.8 Clasificación de las Enzimas según el lugar donde actúan......................................................20
1.9 Cinética de las Reacciones Químicas.....................................................................................201.9.1 Velocidad de Reacción y Equilibrio......................................................................................................211.9.2 Catalizadores.......................................................................................................................................211.9.3 Enzimas: Catalizadores Biológicos.......................................................................................................22
1.10 Nomenclatura.....................................................................................................................23
II Procesos Metabólicos......................................................................................................25
2.1 La glucólisis...........................................................................................................................26
2.2 Ciclo de Krebs.......................................................................................................................292.2.1 Etapas del Ciclo de Krebs.....................................................................................................................30
2.3 B-Oxidación..........................................................................................................................34
2.4 Fotosíntesis (Proceso Metabólico en plantas).......................................................................36
2.5 Síntesis de Proteínas.............................................................................................................38
2.6 Reproducción Humana..........................................................................................................40
III Enfermedades causadas por la deficiencia de las enzimas..............................................43
3.1 Galactosemia........................................................................................................................43
3.2 Diabetes Mellitus o Sacarina.................................................................................................45
91 | P á g i n a
3.2.1 Diabetes tipo 1.....................................................................................................................................453.2.2 Diabetes tipo 2.....................................................................................................................................46
3.3 Adrenoleucodistrofia o “Enfermedad de Lorenzo”................................................................48
IV Funcion de las enzimas en las enfermedades cardiovasculares.......................................52
4.1 Introducción al Sistema Circulatorio......................................................................................524.1.1 Sangre..................................................................................................................................................524.1.2 El corazón............................................................................................................................................54
4.2 Enfermedades Cardiovasculares...........................................................................................554.2.1 Infarto Agudo al Miocardio..................................................................................................................554.2.2 Arterioesclerosis Coronaria..................................................................................................................584.2.3 Fallo Cardiaco......................................................................................................................................59
Alcance de Investigación....................................................................................................62
Hipotesis............................................................................................................................64
Diseño de investigación.....................................................................................................66
Alcance de Investigación....................................................................................................68
Análisis de datos................................................................................................................70
conclusiones......................................................................................................................71
Bibliografía:.......................................................................................................................72
Anexos...............................................................................................................................73
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INTRODUCCION
Los organismos vivos, para sobrevivir llevan a cabo una gran cantidad de
procesos bioquímicos que les ayudan a producir los nutrientes que ellos necesitan.
Estos son denominados Procesos Metabólicos, y son esenciales en todo el
organismo, tanto que si alguno llega a fallar, puede ocasionar enfermedades como
es la diabetes, galactosemia, etc. Estas reacciones se llevan a cabo en distintas
partes del organismo dependiendo de cuál es el producto, por ejemplo, para la
producción de energía (ATP) se realiza en la Matriz Mitocondrial principalmente o en
los peroxisomas, para la síntesis de proteínas, en los ribosomas y en el Retículo
Endoplásmico Rugoso, para la degradación de la glucosa, en el citoplasma de la
célula, etc.
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