domingo, 29 de mayo de 2016

Enzimas



Las Enzimas


Las enzimas son estructuras de carácter proteico, son catalizadores biológicos, tienen una extraordinaria capacidad, tanto así, que permiten reacciones que sin ellas se tendrían que realizar en temperaturas, pH o presiones incompatibles con la vida.

Cada célula y cada tejido tienen su actividad propia, lo que comporta continuos cambios en su estado bioquímico, en la base de la cual están las enzimas, que tienen el poder de catalizar, facilitar, y agilizar determinados procesos sintéticos y analíticos. Los propios genes son reguladores de la producción de las enzimas; por tanto, genes y enzimas pueden considerados como las unidades fundamentales de la vida.

Este concepto poco difundido casi hasta el siglo XX, se ha desarrollado y concretado cada vez mas, y constituye un componente esencial de diversas disciplinas: la microbiología, la fisiología, la bioquímica, la inmunología y la taxonomía, formando además parte del campo aplicado, en gran variedad de industrias. El rasgo particular de las enzimas es que pueden catalizar procesos químicos a baja temperatura, compatible con la propia vida, sin el empleo de sustancias lesivas para los tejidos. La vida es, en síntesis, una cadena de procesos enzimáticos, desde aquellos que tienen por sustratos los materiales mas simples, como el agua (H2O) y el anhídrido carbónico (CO2), presentes en los vegetales para la formación de hidratos de carbono, hasta los mas complicados que utilizan sustratos muy complejos.
La formación de los prótidos, los glúcidos y los lípidos es un ejemplo típico: Son a la vez degradados y reconstruidos por otras reacciones enzimáticas, produciendo energía a una velocidad adecuada para el organismo, sin el gasto energético que exigen los métodos químicos de laboratorio.

 Importancia biomedica de las enzimas

Sin enzimas, no sería posible la vida que conocemos. Igual que la biocatálisis que regula la velocidad a la cual tienen lugar los procesos fisiológicos, las enzimas llevan a cabo funciones definitivos relacionadas con salud y la enfermedad. En tanto que, en la salud todos los procesos fisiológicos ocurren de una manera ordenada y se conserva la homeostasis, durante los estados patológicos, esta última puede ser perturbada de manera profunda. Por ejemplo, el daño tisular grave que caracteriza a la cirrosis hepática pueden deteriorar de manera notable la propiedad de las células para producir enzimas que catalizan procesos metabólicos claves como la síntesis de urea. La incapacidad celular para convertir el amoniaco tóxico a urea no tóxica es seguida por intoxicación con amoniaco y por ultimo coma hepático. Un conjunto de enfermedades genéticas raras, pero con frecuencia debilitantes y a menudo mortales, proporciona otros ejemplos dramáticos de las drásticas consecuencias fisiológicas que pueden seguir al deterioro de la actividad enzimática, inclusive de una sola enzima.
Después del daño tisular grave (por ejemplo, infarto del miocardio o pulmonar, trituración de un miembro) o siguiendo a multiplicación celular descontrolada (por ejemplo, carcionoma prostático), las enzimas propias de tejidos específicos pasan a la sangre. Por lo tanto, la determinación de estas enzimas intracelulares en el suero sanguíneo proporciona a los médicos información valiosa para el diagnostico y el pronostico.

Características de las enzimas


Desde el punto de vista químico, las enzimas están formadas de carbono (C), Hidrógeno (H), oxigeno (O), Nitrógeno (Ni), y Azufre (S) combinados, pero siempre con peso molecular bastante elevado y común propiedades catálicas especificas. Su importancia es tal que puede considerarse la vida como un "orden sistemático de enzimas funcionales". Cuando este orden y su sistema funcional son alterados de algún modo, cada organismo sufre mas o menos gravemente y el trastorno puede ser motivado tanto por la falta de acción como por un exceso de actividad de enzima.
Las enzimas son catalizadores de naturaleza proteínica que regulan la velocidad a la cual se realizan los procesos fisiologicos, producidos por los organismos vivos. En consecuencia, las deficiencias en la funcion enzimatica causan patologias.
Las enzimas, en los sistemas biológicos constituyen las bases de las complejas y variadas reacciones que caracterizan los fenómenos vitales. La fijación de la energía solar y la síntesis de sustancias alimenticias llevadas a cabo por los vegetales dependen de las enzimas presentes en las plantas. Los animales, a su vez, están dotados de las enzimas que les permiten aprovechar los alimentos con fines energéticos o estructurales; las funciones del metabolismo interno y de la vida de relación, como la locomoción, la excitabilidad, la irritabilidad, la división celular, la reproducción, etc. Están regidas por la actividad de innumerables enzimas responsables de que las reacciones se lleven a cabo en condiciones favorables para el individuo, sin liberaciones bruscas de energía a temperaturas fijas en un medio de pH, concentración salina, etc.; prácticamente constante.
A diferencia de un catalizador inorgánico que interviene en numerosas reacciones las enzimas producidas por los organismos vivos habitualmente solo catalizan un tipo de reacción o solo una reacción determinada; la especificidad de las enzimas es tan marcadas que en general actúan exclusivamente sobre sustancias que tienen una configuración precisa; por ejemplo, si solo atacan a los aminoácidos que tienen su carbono a , asimétrico, con estructura L-, no muestran la menor actividad sobre formas idénticas de dichos aminoácidos, pero que sean del tipo D-.
En los sistemas biológicos se llevan a cabo diversas reacciones a partir de la misma sustancia; por ejemplo algunos microorganismos convierten la glucosa en alcohol y bióxido de carbono, al paso que otros gérmenes la convierten en ácido láctico o ácido pirúvico o acetaldehido. Esto quiere decir que la glucosa puede descomponerse en distintos productos y aunque todas las posibilidades son teóricas y prácticamente posibles la presencia de ciertas enzimas favorece uno de los caminos que llevan a la acumulación de determinados compuestos.
Las enzimas, por lo tanto, se consideran como catalizadores altamente específicos que:
Modifican la velocidad de los cambios promovidos por ellas.
Determinan que sustancias particulares, de preferencia a otras distintas son las que van a sufrir los cambios.
Impulsan dentro de los distintos cambios posibles que pueda seguir una sustancia, cual de ellos en especial, será el utilizado.
Las enzimas representan las sustancias encargadas de graduar la velocidad de una reacción determinada en el interior de las células; como en las diversas células se realizan infinidad de reacciones, ya que en una de ellas se encuentran varios miles de sustancias, se deduce, también, la presencia de varios miles de enzimas. Es posible, por lo tanto, que la mayor parte de esta estructura proteínica celular esté formada por enzimas, encargadas de las diversas funciones de síntesis, degradación, oxidación, etc. características de la actividad vital de los distintos organismos.

La estructura enzimática

Por su estructura y composición química puede afirmarse que el origen de las enzimas esta vinculando al origen de las sustancias proteicas. Al hablar del origen de la vida se ha citado el éxito de los experimentos realizados en el laboratorio para la producción de aminoácidos; estos aminoácidos son los que precisamente constituyen la base del edificio proteico. También en el laboratorio se ha intentado la síntesis de proteínas a partir de aminoácidos.
La sede de las enzimas es el citoplasma. Los cloroplastos vegetales contienen una amplia gama enzimas encargadas de la función clorofílica, proceso que a través de reacciones químicas complejas y encadenadas transforman compuestos inorgánicos, como el agua, y el anhídrido carbónico, en sustancias complejas adecuadas para ser entre otras cosas el alimento fundamental de los animales.
En las mitocondrias existe un sistema de transporte de electrones que determinan importantes fenómenos de oxidorreducción, durante los cuales se forman notables cantidades de ATP, que es un compuesto altamente energético del que depende la mayor parte de metabolismo, y coma, por tanto el trabajo de las células; en las mitocondrias se produce el metabolismo enzimático de los ácidos grasos, los cuales son en parte elaborados también en el citoplasma.
En los ribosomas tiene lugar concretamente todas la s síntesis de las sustancias proteicas, mientras que en los lisosomas se producen enzimas hidrolíticos cuya misión escindir, con la intervención del agua, moléculas grandes en otras menores, que pueden a su vez ser utilizadas por las células; en cambio, las enzimas glucolíticos están difundidos en el citoplasma.
La localización de las sedes de las distintas operaciones enzimáticas antes mencionadas ha sido posible a través del sistema de ruptura de las células y de la separación de los distintos componentes mediante centrifugación diferencial del homogeneizado de estas la ruptura celular y la subdivisión de los componentes subcelulares se realizan actualmente utilizando los tejidos, por ejemplo con saltos bruscos desde temperaturas inferiores a 0° C hasta temperaturas mas elevadas con cambios de presión osmótica o mediante ultrasonidos.

Naturaleza química de las enzimas

Existen numerosas razones para afirmar que las enzimas son proteinas. La
más importantes son las siguientes:
El análisis de las enzimas obtenidas en forma más pura, criatalizada, demuestra que son proteínas.
Las enzimas son inactivadas a altas temperaturas y, en geeral, la cinética de la desnaturalización térmica de las enzimas da resultados muy parecidos a los de la desnaturalización térmica de las proteínas; por ejemplo el Q10 de la mayoría de las reacciones químicas es de 2 a 3, y, en el casod e las enzimas, a temperaturas elevadas, alrededor de 60 a 70 ° C, la actividad neta aumeta varios cientos, como sucede con la velocidad de la desnaturalización térmica de las proteínas.
Las enzimas son activadas en unas zona muy restringida de pH, y presenta un punto óptimo de ph donde su actividad es mayor. Las proteínas en su punto isoeléctrico, muestran propiedades parecidas desde el punto de vista de viscosidad, solubilidad, difución, etc., que resulta del todo similares a las propiedades de este tipo que muestran las enzimas.
Todos los agentes que desnaturalizan a las proteínas también destruyen o inactivan a las enzimas, ya sea el calor, los ácidos fuertes, o los metales pesados que puedesn combinarse con ellas.
Los problemas de solubilidad y de precipitación son comunes a las proteínas y las enzimas; en general, son solubles en agua o soluciones salinas, insolubles en alcohol, precipitan con determinadas concentraciones de sales neutras, etc.

 Composición química de las enzimas

Los conocimientos sobre la composición química de las enzimas constituyeron materia de numerosas controversias hasta 1926, cuando J.B Sumner (1887-1955) consiguió cristalizar la ureasa, enzima que transforma la urea en anhídrido carbonico y amoniaco, y demostrar que era una sustancia proteica.
A, partir de entonces fueron aisladas otras enzimas en forma pura, cristalina, y el análisis demostraba siempre la presencia de una proteina, simple o conjugada. Cuando los analisis químicos demuestran que la enzima es una proteína conjugada, pueden distinguirse en el dos partes bien diferenciadas:
El grupo prosteico (Coenzima)
La proteina (Apoenzima)
En algunas enzimas oxidantes fue observada la presencia de la promoporteinas, en las cuales el grupo prospético esta representado por un compuesto que contiene Fe y otro elemento, el cual desmpeña un papel importante en la combinación de la proteina con el sustrato; otras veces este grupo prostético es derivada de vitaminas (como la vitamina B); en muchos casos resulta facil de separar de la molécula proteica. No obstante una vez separadas, las dos unidades no muestran actividad enzimático; por tanto el grupo proteico (coenzima) y el grupo proteico (apoenzima) han de estar íntimamente ligados entre si para ser operativos. Por consiguiente, de las enzimas pueden distinguirse los formados por:
Solo proteínas, que difieren entre si por la secuencia con que los aminoácidos están combinados, como la ureasa y las enzimas digestivas (la pepsina y la tripsina)
Los conjugados, separados en dos entidades químicas bien definidas: la coenzima y la apoenzima.
Después del descubrimiento de Sumner, el numero de la enzimas y el estudio de sus actividades químicas proporcionaron un notable impulso en la enzimología, y la gran cantidad de las enzimas que rápidamente se acumulaban determinaron la necesidad de utilizar una clasificación o nomenclatura para evitar errores y facilitar la comprensión de futuros investigadores.

Nomenclatura y clasificación de las enzimas

Cien años atrás solo se conocían enzimas, muchas de estas, catalizaban la hidrólisis de enlaces covalentes. Algunas enzimas, de manera especial las que fueron descubiertas en un principio, recibieron nombres ligados mas bien a su sitio de procedencia anatómica que no siguen ninguna regla ni sistema; tal es el caso de la ptialina de la saliva, que ataca al almidón de la pepsina del estómago y de la tripsina del páncreas, que atacan proteínas; de la renina, que cuagula la leche; de la papaina, enzima proteolítica que se encuentra en la papaya y de las catepsinas, también proteasas, que se encuentran en las células. Las enzimas relacionadas con la cuagulación de la sangre, como son la trombina, la plasmina, el plasminógeno, etc. reciben también nombres sistematizados.
Al descrubir nuevas enzimas y proceder a su caracterización estricta se aplicaron reglas de nomenclatura basadas en el nombre del sustrato atacado, o en el tipo general de sustrato, o en la reacción catalizada y se ha añadido convencionalmente, la terminación -asa. Por ejemplo: las lipasas (hidrolizan lipidos o grasas), las amilasas (hidrolizan almidon), las proteasas (hidrolizan proteinas), las esterasas (basado en la unión general de tipo éster presentes en muchas sustancias), colesterol estrerasa (si la esterasa es específica de los esteres de colesterol) y acetilcolina esterasa (si la estersa de la acetilcolina). Otros ejemplos: Las fosfatasas son enzimas que atacan las uniones éster, pero en este caso, toman su nombre del grupo vecino a la unión que van a atacar, de manera que se denominan fosfatasas (cuando quitan una molécula de monofosfato), pirofosfatasas (cuando quitan el ácido fosfórico como esteres dobles (pirofosfatos), o triples, etc.) De la misma manera, las carbohidrasas se denominan así genericamente, pero pueden comprender enzimas con nombres proveniente del sustrato particular sobre el que actuan como la amilasa que ataca al almidón y la celulasa que actúa sobre la celulosa y, en otras ocaciones, se denominan de acuerdo con la unión atacada, como la b -glucosidasa que actúa sobre las uniones b -glucosídicas. Los ejemplos se pueden extender a todos los terrenos de la actividad enzimática, como en las enzimas proteolíticas, las fosforilasas, las nucleasas, etc.
Esta manera de llamarlas, se demostro que era inadecuada porque al descubrirse varias enzimas, notaron que varias enzimas catalizaban reacciones diferentes del mismo sustrato, por ejemplo, oxidacion o reduccion de la funcion alcohol de un azucar.
Aunque el sufijo –asa continua en uso; actualmente, al nombrar a las enzimas, se enfatiza el tipo de reaccion catalizada. Por ejemplo: las hidrogenasas catalizan la eliminacion de hidrogeno y las transferasas, reacciones de transferencia de grupo. Con el descubrimiento de mas y mas enzimas, surgieron ambiguedades y con frecuencia no estaba claro cual era la enzima que un investigador deseaba estudiar. Para remediar esta deficiencia, la Comisión para el estudio de las enzimas, que constituye con respecto a los sistemas anteriores un punto de vista más uniforme, preciso y descriptivo; esta formada por la Union Internacional de Bioquimica (IUB) adopto, en 1964, un sistema complejo pero inequivoco de la nomenglatura enzimatica basado en el mecanismo de reaccion.
El sistema se basa en la reacción química catalizada que es la propiedad específica que caracteriza a cada enzima las cuales se agrupan en clases, porque catalizan procesos semejantes, y en subclases que especifican con mayor exactitud la reacción particular considerada. En general, las enzimas reciben un nombre de acuerdo con el sustrato o los sustratos que participan en la reacción seguido por el tipo de reacción catalizada y, por fin, la terminación -asa. A menudo los nombres así obtenidos resultan largos y complejos, por lo que es muy dificil que en la práctica se pueda excluir el uso de los nombres triviales, consagrados por la costumbre. Sin embargo, con fines de sistematización, se reconoce la necesidad de aceptar el nuevo sistema.
Aunque su claridad y carencia de ambigüedad recomiendan al sistema de nomenglatura IUB para trabajos de investigacion, nombres mas ambiguos, pero basante mas cortos persisten en libros de texto y en el laboratorio clinico. Por esta razon, a continuacion solo se presenta principios generales del sistema IUB:
Las reacciones y las enzimas que las catalizan se dividen en 6 clases principales, cada una con 4 a 13 subclases.
El nombre de la enzima tiene 2 partes: la primera es el nombre del o los sustratos; la segunda, con terminacion –asa, indica el tipo de reaccion catalizada.
Informacion adicional, si es necesario aclarar la reaccion, puede seguir el parentesis. Por ejemplo: la enzima que cataliza L-malato + NAD= = piruvato + CO2 NADH + H= , se denomina como 1.1.1.37 L-malato:NAD+ oxidorreductasa (descarboxilante).
Cada enzima tiene un numero clave (E.C.) que caracteriza al tipo de reaccion según la clase (primer digito), subclase (segundo digito) y subclase (tercer digito). El cuarto digito es para la enzima especifica. Asi, E.C. 2.7.1.1 denota la clase 2 (una transferasa), subclase 7 (transferencia de fosfato), sub-clase 1 (una funcion alcohol como aceptor de fosfato). El ultimo digito denota a la enzima hexocinasa o ATP: D-hexosa-6-fosforotransferasa, enzima que cataliza la transferencia de fosfato desde el ATP al grupo hidroxilo de carbono 6 de la glucosa.
Al final de sus y trabajos, clasifico las enzimas en seis grupos principales, correspondientes por sus términos a las raciones que cada enzima ejerce sobre el sustrato. Estos grupos se subdividen en otro, según el tipo de sustrato y los átomos concretos que son sensibles a sus acciones. Estos seis grupos son los siguientes:

1.Oxido-reductasas: Son las enzimas relacionadas con las oxidaciones y las reducciones biológicas que intervienen de modo fundamental en los procesos de respiración y fermentación. Las oxidoreductasas son importantes a nivel de algunas cadenas metabólicas, como la escisión enzimática de la glucosa, fabricando también el ATP, verdadero almacén de energía. Extrayendo dos átomos de hidrógeno, catalizan las oxidaciones de muchas moléculas orgánicas presentes en el protoplasma; los átomos de hidrógeno tomados del sustrato son cedidos a algún captor.
En esta clase se encuentran las siguientes subclases principales: Deshidrogenasas y oxidasas. Son más de un centenar de enzimas en cuyos sistemas actúan como donadores, alcoholes, oxácidos aldehidos, cetonas, aminoácidos, DPNH2, TPNH2, y muchos otros compuestos y, como receptores, las propias coenzimas DPN y TPN, citocromos, O2, etc.
2.Las Transferasas: Estas enzimas catalizan la transferencia de una parte de la molécula (dadora) a otra (aceptora). Su clasificación se basa en la naturaleza química del sustrato atacado y en la del aceptor. También este grupo de enzimas actúan sobre los sustratos mas diversos, transfiriendo grupos metilo, aldehído, glucosilo, amina, sulfató, sulfúrico, etc.
3.Las Hidrolasas: Esta clase de enzimas actúan normalmente sobre las grandes moléculas del protoplasma, como son la de glicógeno, las grasas y las proteínas. La acción catalítica se expresa en la escisión de los enlaces entre átomos de carbono y nitrógeno (C-Ni) o carbono oxigeno (C-O); Simultáneamente se obtiene la hidrólisis (reacción de un compuesto con el agua)de una molécula de agua. El hidrógeno y el oxidrilo resultantes de la hidrólisis se unen respectivamente a las dos moléculas obtenidas por la ruptura de los mencionados enlaces. La clasificación de estas enzimas se realiza en función del tipo de enlace químico sobre el que actúan.
A este grupo pertenecen proteínas muy conocidas: la pepsina, presente en el jugo gástrico, y la tripsina y la quimiotripsina, segregada por el páncreas. Desempeñan un papel esencial en los procesos digestivos, puesto que hidrolizan enlaces pépticos, estéricos y glucosídicos.
4.Las isomerasas:Transforman ciertas sustancias en otras isómeras, es decir, de idéntica formula empírica pero con distinto desarrollo. Son las enzimas que catalizan diversos tipos de isomerización, sea óptica, geométrica, funcional, de posición, etc. Se dividen en varias subclases.
Las racemasas y las epimerasas actúan en la racemización de los aminoácidos y en la epimerización de los azúcares. Las primeras son en realidad pares de enzimas específicas para los dos isómeros y que producen un solo producto común. Las isomerasas cis – trans modifican la configuración geométrica a nivel de un doble ligadura. Las óxido – reductasas intramoleculares cetalizan la interconversión de aldosas y cetosas, oxidando un grupo CHOH y reduciendo al mismo tiempo al C = O vecino, como en el caso de la triosa fosfato isomerasa, presente en el proceso de la glucólisis ; en otros casos cambian de lugar dobles ligaduras, como en la (tabla) isopentenil fosfato isomerasa, indispensable en el cambio biosinético del escualeno y el colesterol. Por fin las transferasas intramoleculares (o mutasas) pueden facilitar el traspaso de grupos acilo, o fosforilo de una parte a otra de la molécula, como la lisolecitina acil mutasa que transforma la 2 – lisolecitina en 3 – lisolecitina, etc. Algunas isomerasa actúan realizando inversiones muy complejas, como transformar compuestos aldehídos en compuestos cetona, o viceversa. Estas ultimas desarrollan una oxidorreducción dentro de la propia molécula (oxido rreductasa intramoleculares)sobre la que actúan, quitando hidrógeno, a algunos grupos y reduciendo otros; actúan ampliamente sobre los aminoácidos, los hidroxácidos, hidratos de carbono y sus derivados.
5.Las Liasas: Estas enzimas escinden (raramente construyen) enlaces entre átomos de carbono, o bien entre carbono y oxigeno, carbono y nitrógeno, y carbono y azufre. Los grupos separados de las moléculas que de sustrato son casi el agua, el anhídrido carbónico, y el amoniaco. Algunas liasa actúan sobre compuestos orgánicos fosforados muy tóxicos, escindiéndolos; otros separan el carbono de numerosos sustratos.
6.Las Ligasas: Es un grupo de enzimas que permite la unión de dos moléculas, lo cual sucede simultáneamente a la degradación del ATP, que, en rigor, libera la energía necesaria para llevar a cabo la unión de las primeras. Se trata de un grupo de enzimas muy importantes y recién conocidas, pues antes se pensaba que este efecto se llevaba a cabo por la acción conjunta de dos enzimas, una fosfocinasa, para fosforilar a una sustancia A (A + ATP A - ℗ + ADP) y una transferasa que pasaría y uniría esa sustancia A, con otra, B (A -℗ + B A – B + Pi ). A este grupo pertenecen enzimas de gran relevancia reciente, como las aminoácido –ARNt ligasas conocidas habitualmente con el nombre de sintetasas de aminoácidos –ARNt o enzimas activadoras de aminoácidos que representan el primer paso en el proceso biosintético de las proteínas, y que forman uniones C-O; las ácido-tiol ligasas, un ejemplo típico de las cuales es la acetil coenzima. A sintetasa, que forma acetil coenzima. A partir de ácido acético y coenzima A ; las ligasas ácido – amoniaco (glutamina sintetasa), y las ligasas ácido-aminoácido o sintetasas de péptidos, algunos de cuyos ejemplos más conocidos son la glutación sintetasa, la carnosina sintetasa, etc.

La acción de estas enzimas se manifiesta con la formación de enlaces entre átomos de carbono y oxigeno de diversas moléculas, o bien entre carbono y azufre, carbono y nitrógeno y carbono y carbono. Las ligasas utilizan siempre, para el proceso de reacción, la energía proporcionada por el ATP o compuestos homólogos que son degradados, Por consiguiente las enzimas de esta clase son los únicos que intervienen en reacción no espontánea desde un punto de vista termodinámico; Actúan sobre los sustratos más diversos y revisten particular importancia en el metabolismo de los ácidos nucleicos.
Estas reacciones enzimáticas se desarrollan en dos tiempos: en el primero se forma un complejo intermedio con potencia energética muy alta-, en el segundo utilizan la energía obtenida para realizar la reacción de síntesis.


Usos en la industria farmacológica


Son utilizadas en múltiples procesos de la industria farmacéutica; comúnmente en diagnóstico clínico.

- Los enzimas como marcadores de lesión tisular 



Características de los enzimas utilizados como marcadores:

• Los enzimas que se utilizan en el diagnóstico son enzimas intracelulares, cuya concentración en plasma es muy baja.

• Su relación concentración plasma/concentración tejidos es < 1:1000
• La presencia de niveles elevados de enzimas en el suero implica que ha habido lesión (muerte?) celular lo que permite la salida a la circulación de enzimas normalmente confinados en el interior de las células.
• La cantidad de actividad enzimática medible depende de su liberación almedio, de la estabilidad del enzima, de su velocidad de eliminación.
• Se trata de enzimas (o isoenzimas) que se expresan mayoritariamente en un determinado tejido, pudiendo servir de marcador tisular específico.


-Enzimas de importancia diagnóstica clínica:



Aspartato aminotransferasa (AST/GOT)
•Valores normales: < 40U/ml
•Aumento importante: Infarto e miocardio, hepatitis, traumatismos
•Aumento moderado: cirrosis, mononucleosis, ictericia, hemólisis


Alanina aminotransferasa (ALT/GPT) 
•Valores normales: < 50 U/ml
•Aumento importante: Shock, hepatitis
•Aumento moderado: cirrosis, mononucleosis, ictericia.


α-amilasa
• Valores normales: <50U/ml
•Aumento importante: pancreatitis aguda y crónica, cáncer de páncreas.
•Aumento moderado: parotiditis, algunos carcinomas, procesos parapancreáticos (gastritis, úlcera duodenal, peritonitis, obstrucción intestinal.


Creatín fosfoquinasa (CPK) 
•Valores normales: < 160U/ml en varones y <130U/ml en mujeres
•Aumento importante: Infarto de miocardio (isoenzima CPK-1)
•Aumento moderado: miopatías, distrofia muscular, accidente cerebro-vascular


Fosfatasa ácida (ACP) 
• Valores normales: < 2 U/ml
• Aumento importante: hipertrofia o cáncer de próstata (isoenzima prostático), hiperparatiroidismo, Hodkin, enf. Paget
• Aumento moderado: enf. Gaucher, insuficiencia renal aguda, hepatitis, ictericia obstructiva


 Fosfatasa alcalina (ALP) 
• Valores normales: 85-190U/ml en el adulto. Hasta 500U/ml en niños en desarrollo
• Aumento importante: ictericia obstructiva, colelitiasis, neoplasia de vías biliares, cirrosis, hepatomas
• Aumento moderado: neoplasias óseas osteogénicas, osteomalacia, enf. Paget, hiperparatiroidismo


 Gamaglutamil transpeptidasa (GGT) 
•Valores normales: < 35U/ml en varones y <25U/ml en mujeres
•Aumento importante: Hepatitis vírica, obstrucción biliar, metástasis hepáticas, enf. alcohólica 
•Aumento moderado: infecciones que afectan al hígado (citomegalovirus, mononucleosis infecciosa)

Láctico deshidrogenasa (LDH) 
• Valores normales: < 120-230 U/ml
• Aumento importante: infarto de miocardio (LDH1), hepatitis víricas (LDH4, LDH5)
• Aumento moderado: hemólisis, accidente cerebro-vascular, distrofia muscular


5´ nucleotidasa (NTP) 
• Valores normales: <9U/ml en el adulto.
• Aumento importante: colestasis intra o extrahepática, enfermedades hepatobiliares, cáncer hepático



Carbohidratos



Los carbohidratos

Los carbohidratos (también llamados “hidratos de carbono”) son uno de los tres tipos de macronutrientes presentes en nuestra alimentación (los otros dos son las grasas y las proteínas). Existen en multitud de formas y se encuentran principalmente en los alimentos tipo almidón, como el pan, la pasta alimenticia y el arroz, así como en algunas bebidas, como los zumos de frutas y las bebidas endulzadas con azúcares. Los carbohidratos constituyen la fuente energética más importante del organismo y resultan imprescindibles para una alimentación variada y equilibrada.


El progreso en las investigaciones científicas ha puesto en relieve las diversas funciones que tienen los carbohidratos en el cuerpo y su importancia para gozar de una buena salud. En la siguiente explicación se examinan más a fondo dichas investigaciones, para que el lector conozca mejor este macronutriente, siendo además necesario señalar que gran parte de nuestros conocimientos en torno a los carbohidratos datan ya de hace bastante tiempo.


¿Qué son?


Todos los carbohidratos están formados por unidades estructurales de azúcares, que se pueden clasificar según el número de unidades de azúcar que se combinen en una molécula. La glucosa, la fructosa y la galactosa son ejemplos destacados de los azúcares constituidos por una sola unidad (de azúcar); dicho tipo de azúcares se conocen también como “monosacáridos”. A los azúcares constituidos por dos unidades se le denomina “disacáridos”; los disacáridos más ampliamente conocidos son la sacarosa (“azúcar de mesa”) y la lactosa (el azúcar de la leche). La tabla siguiente muestra los principales tipos de carbohidratos alimenticios.



Clasificación



Según su estructura:



A) Monosacáridos o azúcares simples: no pueden ser hidrolizados a moléculas más pequeñas. En su nomenclatura, el sufijo “osa” es para designar un azúcar reductor que contiene un grupo aldehído o un grupo alfa-hidroxicetona. Ejemplo: Ribosa, arabinosa, xilosa, lixosa, ribulosa, fructosa, glucosa, que se encuentran en las frutas, miel y verduras. 

B) Oligosacáridos (oligos = pocos; son menos dulces que los monosacáridos o los disacáridos): polímeros desde 2 hasta 10 unidades de monosacáridos.

1) Disacáridos: formados por la unión de dos monosacáridos iguales o distintos que producen dos moléculas de monosacáridos por hidrólisis.

Ejemplo: lactosa (glucosa y galactosa), sacarosa (combinación de glucosa y fructosa), sacarosa es mejor conocida como azúcar de mesa, la lactosa considerada el azúcar de la leche (glucosa y galactosa) y la maltosa conocida como azúcar de los cereales y la cerveza (glucosa y glucosa).

2) Polisacáridos: están formados por la unión de más de 10 monosacáridos simples.

Complejos. Tienen función de reserva como almidón, glucógeno y dextranos y función estructural: celulosa y xilanos.

Polisacáridos: Son cadenas de gran longitud de cientos de moléculas de glucosa. Existen dos tipos: los almidones y las fibras o celulosa. Los almidones son convertidos por acción de la digestión a moléculas simples de glucosa, absorbidos y vertidos inmediatamente al torrente sanguíneo. El cuerpo humano no puede digerir las fibras, por lo que la utilidad de estas consiste principalmente en proporcionar volumen al bolo intestinal contribuyendo así a la digestión y ahora se sabe que una leve proporción de fibra puede ser fermentada por las bacterias intestinales y producir ácidos grasos de cadena corta. Las funciones de los polisacáridos son reserva energética y estructural. Los polisacáridos de reserva son los que guardan la glucosa, en forma de almidón en los vegetales y glucógeno en los animales, para liberarla al organismo cuando es necesaria.

Según su composición


Los diferentes tipos de carbohidratos que encontramos en los alimentos se clasifican en:

  • Azúcares. En este grupo tenemos la glucosa, presente en la mayoría de alimentos de origen vegetal; la fructosa de la fruta y de la miel, y la galactosa, que encontramos en la leche y en vegetales. El glucógeno es el principal polisacárido de reserva en animales. Se acumula en forma de gránulos en el hígado y músculos que mueven el esqueleto. Está formado por miles de moléculas unidas por enlaces (1--4). Tiene forma de hélice y está ramificado, pero la ramificación es mayor, porque se produce cada 8 o 10 carbonos. Se puede decir que está formado por gran cantidad de maltosas.
  • Almidones o féculas. Están en los cereales, los tubérculos (patata, boniato), las castañas, la calabaza y hortalizas de raíz como la remolacha, la zanahoria y el nabo.El glucógeno es el principal polisacárido de reserva en animales. Se acumula en forma de gránulos en el hígado y músculos que mueven el esqueleto. Está formado por miles de moléculas unidas por enlaces (1--4). Tiene forma de hélice y está ramificado, pero la ramificación es mayor, porque se produce cada 8 o 10 carbonos. Se puede decir que está formado por gran cantidad de maltosas.Almidón: principal polisacárido de reserva energética en los vegetales. Se acumula en forma de gránulos dentro de los plastos, sobre todo en las células de la semilla, de la raíz y del tallo. El almidón está compuesto de: Amilosa: formado por -D-glucopiranosas unidas mediante enlaces (1-4), formada por maltosa, en una cadena sin ramificar y por Amilopectina: formado por -D-glucopiranosas unidas mediante enlaces (1-4), de cadena ramificada cada 12 glucosas. 
  • Celulosa o fibra. La encontramos exclusivamente en los alimentos vegetales (frutas y hortalizas, legumbres, cereales en grano). La celulosa es un polímero estructural ramificado, componente principal de las paredes celulares de las plantas A pesar de que está formada por glucosas, los animales no la pueden utilizar como fuente de energía, ya que no es digerible porque no cuentan con la enzima necesaria para romper los enlaces β-1,4-glucosídicos; sin embargo, es importante incluirla como fibra dietética porque facilita la digestión.


Aunque nuestros intestinos no la pueden asimilar, aporta muchos beneficios al organismo, entre los que podemos destacar los siguientes:

  • Regula el tránsito intestinal.
  • Provoca sensación de saciedad.
  • Regula los niveles de colesterol.
  • Controla los niveles de glucosa en sangre.
  • Favorece el crecimiento de flora intestinal beneficiosa.
  • Ayuda a la prevención del cáncer de colon.

Según la velocidad de absorción

Los carbohidratos que consumimos a través de los alimentos, a excepción de la fibra, se asimilan a nuestro organismo después de sufrir una serie de transformaciones que se producen gracias a las enzimas del intestino delgado.
Según la velocidad de absorción intestinal, podemos clasificar los carbohidratos en los siguientes tipos:

  • De absorción muy rápida: zumos de fruta, miel, azúcar, melazas…
  • De absorción rápida: frutas enteras, pan blanco, harinas blancas, arroz blanco…
  • De absorción lenta: verduras, hortalizas, legumbres y cereales integrales…
Hay que tener en cuenta que en la velocidad de absorción de los hidratos de carbono intervienen otros factores además de la composición de los mismos. Así, por ejemplo, el contenido de proteínas y de grasas de los alimentos o el tiempo de cocción son factores que pueden modificar la rapidez de absorción de los azúcares. Por estas razones algunas clasificaciones prefieren distinguir entre:
  • Carbohidratos simples (que corresponderían a los de absorción rápida).
  • Carbohidratos complejos (que corresponderían a los de absorción lenta).

Función



La principal función de los carbohidratos en el organismo es que son la principal fuente de energía, es decir son moléculas energéticas; sin embargo también cumplen funciones tales como ahorro de proteínas, regulan el metabolismo de los lípidos, estructural. 

  • Energéticamente: Se utilizan los carbohidratos como principal fuente de energía y no las grasas (lípidos), esto se debe a que el metabolismo de los carbohidratos (moléculas las cuales interaccionan con el agua mas fácilmente) es mucho mas rápido que el de los lípidos. El cuerpo humano utiliza los carbohidratos en forma de glucosa y es así como a partir de esta el organismo puede realizar múltiples funciones donde es necesaria la energía. Otra forma es cuando la glucosa es almacenada en forma de glucógeno en el musculo y en hígado, este queda disponible para cuando el organismo lo requiera. La glucosa también sirve como fuente de energía para el cerebro ya que este necesita de ella para realizar diversas funciones. 
  • Ahorro de proteínas: Se da en caso de que el aporte de los carbohidratos sea insuficiente, de este modo se utilizarán las proteínas para fines energéticos.
  • Regulación del metabolismo de los lípidos: Cuando la ingesta de carbohidratos es insuficiente, se da un metabolismo anormal de los lípidos produciendo de esta forma cuerpos cetónicos y estos provocan problemas (cetosis) 
  • Estructural: La da a los órganos del cuerpo y las neuronas, además la definición de la identidad biológica de una persona, por ejemplo el grupo sanguíneo . En la membrana celular se encuentran algunos azucares tales como  fucosa,  manosa , ácido siálico, cada uno  en pequeñas cantidades pero son de gran importancia ya que sirven para el reconocimiento celular y para los diferentes grupos sanguíneos. Como componentes de ácidos nucleicos la ribosa y la desoxirribosa dando parte de su estructura. 
  • Informativa: Al unirse los carbohidratos con los lípidos y las proteínas se forman glicolípidos y glicoproteínas respectivamente, estos se encuentran en la superficie celular realizan la función de reconocimiento en la membrana para hormonas, anticuerpos, bacterias, virus u otras células. 
  • Detoxificación: El organismo por ciertas rutas metabólicas produce compuestos tóxicos tales como la bilirrubina u hormonas esteroideas; algunos que son producidos por otros organismos estos son los metabolitos secundarios como toxinas vegetales y antibióticos, y los de procedencia externa entre estos se encuentran los fármacos, drogas, insecticidas, aditivos alimentarios, entre otros; todos son tóxicos y poco solubles en agua por lo cual se acumulan en sitios con alto contenido lipídico tales como el cerebro y tejido adiposo, para deshacerse de estos compuestos una forma es conjugarlos con un derivado de la glucosa: el ácido glucorónico, de esta forma se hacen más solubles en agua y pueden ser desechados por la orina u otras vías.
Los carbohidratos más recomendables

De los grupos de carbohidratos que hemos visto, los de absorción lenta deberían constituir la base de nuestra alimentación. Los encontramos en alimentos naturales e integrales ricos en fibra, vitaminas y minerales: verduras y hortalizas frescas, legumbres y cereales integrales en grano (y derivados).

Incluimos las frutas en este mismo grupo de alimentos porque, aunque contienen azúcares de absorción rápida, proporcionan nutrientes esenciales y deben formar parte de una dieta equilibrada y natural.

Conviene evitar, en cambio, los alimentos procesados y refinados, que no contienen ningún tipo de nutriente y únicamente aportan calorías. Nos referimos a productos como: azúcar refinado, pan blanco, bollería industrial, patatas fritas de bolsa, cereales de desayuno, zumos industriales, refrescos, etc.


Efectos secundarios

Comer demasiados carbohidratos en forma de alimentos procesados, con altos contenidos de almidón o azucarados puede causar un incremento de las calorías totales. Esto puede llevar a un aumento de peso.

Limitar drásticamente los carbohidratos puede causar cetosis. La cetosis sucede cuando el cuerpo utiliza la grasa para producir energía debido a que los alimentos no aportan suficientes carbohidratos para que el cuerpo los utilice como fuente de energía. 

Recomendaciones

Lo mejor es obtener la mayoría de sus carbohidratos de alimentos integrales. Además de las calorías, los alimentos integrales suministran vitaminas, minerales y fibra.

Al tomar decisiones inteligentes sobre su alimentación, usted puede obtener la gama completa de carbohidratos saludables y suficientes nutrientes:

Elija una variedad de alimentos no procesados. Estos incluyen granos integrales, frutas y verduras frescas o congeladas, frijoles y legumbres frescas o enlatadas y productos lácteos desnatados o reducidos en grasas.
Lea las etiquetas de los alimentos enlatados, empacados y congelados para evitar grasa, sal y azúcar añadidos.
Procure que la mitad de sus porciones diarias de granos provengan de granos integrales.
Si consume granos refinados, asegúrese de que estén fortificados.
Elija frutas enteras y jugos 100% de fruta con poco o nada de azúcares añadidos. Procure que al menos la mitad de sus porciones diarias de frutas provengan de frutas enteras.
Limite su consumo de golosinas, bebidas endulzadas con azúcar y alcohol. Limite los azúcares añadidos a menos de 10 por ciento de las calorías que consume al día.

Estas son las porciones recomendadas para los alimentos con contenido alto de carbohidratos:

Verduras con alto contenido de almidón: 1 taza de puré de papas o camote (batata), 1 mazorca pequeña de maíz
Frutas: 1 fruta de tamaño mediano (como 1 manzana mediana o 1 naranja mediana), 1/2 taza de fruta congelada o picada, o 3/4 de taza de jugo de fruta.
Panes y cereales: 1 rebanada de pan de granos integrales; 1 onza o 2/3 de taza de cereal de granos integrales; 1/2 taza de arroz integral, pastas o cereal cocidos; 1/2 taza de frijoles, lentejas o arvejas secas cocidas.
Lácteos: 1 taza de leche descremada o baja en grasa u 8 onzas (240 ml aprox.) de yogur simple.
La guía nutricional mi plato recomienda llenar la mitad de su plato con frutas y verduras, y un tercio del plato con granos, de los cuales al menos la mitad deben ser granos integrales.

Este es un ejemplo de un menú de 2,000 calorías que incluye decisiones saludables sobre los carbohidratos:

DESAYUNO

1 taza de cereal de trigo desmenuzado, cubierta con 1 cucharada de uvas pasas y una taza de leche descremada
1 banano pequeño
1 huevo cocido
ALMUERZO

Emparedado de pavo ahumado, hecho con 2 onzas (aprox. 55 g) de pan de pita de trigo entero, 1/4 de taza de lechuga romana, 2 rodajas de tomate, 3 onzas (85 g) de pechugas de pavo ahumado en rodajas.

1 cucharadita de aderezo para ensaladas tipo mayonesa
1 cucharadita de mostaza amarilla
1 pera mediana
1 taza de jugo de tomate
CENA

5 onzas (140 g) de filete de punta de lomo asado
3/4 de taza de puré de camote (batata)
2 cucharaditas de margarina suave
1 taza de ensalada de espinaca
Panecillo de trigo integral de 2 onzas (aprox. 55 g)
1 cucharadita de margarina suave
1 taza de leche descremada
1 taza de puré de manzana sin endulzar

REFRIGERIO

1 taza de yogur natural bajo en grasa aderezado con fresas

Importancia médica de los carbohidratos

Bueno los carbohidratos son indispensables para nuestro ya que a través de las diferentes funciones como la energetica ayudan a que nuestro organismo se encuentre en perfecta homeostasis.
Pero cuando este equilibrio se desordena empiezan las enfermedades y la mas común es : diabetes mellitus

DIABETES MELLITUS

La diabetes mellitus es un grupo de enfermedades metabólicas caracterizadas por hiperglicemia, consecuencia de defectos en la secreción o en la acción de la insulina.

Existen dos tipos de diabetes: la tipo I y la tipo II

TRATAMIENTO:
El objetivo del tratamiento de la diabetes mellitus regular la glicemia, evitar las complicaciones agudas y las de largo plazo y reducir al máximo su progreso, conservando mejor la calidad de vida del paciente.
Para lograr lo anterior hay que apoyarse en un nutriologo, un psicólogo, un educador para la salud, en algunos casos trabajadores sociales además del médico clínico que sigue el caso.
La diabetes tipo 1 se debe tratar con insulina, dieta y ejercicio moderado, en la actualidad se prefiere lograr un equilibrio entre dosis de insulina, consumo de alimentos y actividad física, el tratamiento debe ser flexible e individualizado pero se basa en la necesidad de administrar insulina de acción rápida y corta previa a las comidas más importantes, además de insulina de acción prolongada para los requerimentos basales.
La administración de insulina tres o más veces al día se conoce como el tratamiento intensivo.


Carbohidratos de interés farmacológico 


El primer azúcar (glúcido) usado en terapéutica fue la heparina (década de 1930). La mayoría de los preparados continúan obteniéndose partiendo del intestino de bóvidos. Las primeras preparaciones eran muy heterogéneas porque cada fabricante tenía su propio procedimiento de aislamiento y purificación. Charles Best comenzó a usar preparados de heparina para transfusiones de sangre en una época inmediatamente anterior a la Segunda Guerra Mundial. Además, la heparina hizo factible el desarrollo de la hemodiálisis (1944); y, algunos años más tarde, la cirugía de by–pass. Sin embargo los preparados de heparina no solo variaban entre distintos fabricantes, sino incluso entre diferentes lotes de un mismo laboratorio. Ello generó la necesidad de una normalización, para lo cual se desarrolló un estándar internacional.
Numerosos microorganismos se sirven de azúcares para reconocer e interactuar con las células diana de los tejidos que infectan. Determinados fármacos contienen azúcares que compiten con los gérmenes limitando la extensión de la infección.


Este es el planteamiento actual del tratamiento de los procesos gripales. Los virus gripales interactúan con el ácido siálico (un azúcar) de las glucoproteínas que sobresalen de la bicapa lipídica que constituye la estructura básica de las membranas celulares.

La interacción del virus con los residuos de ácido siálico hace posible que el virus penetre al interior celular, requerimiento imprescindible para su replicación. Los nuevos viriones formados quedan atrapados uniéndose al ácido siálico, pero gracias a la enzima neuraminidasa, la unión entre los viriones y el ácido siálico se escinde y los nuevos viriones pueden infectar otras células, propagándose la infección. Dos medicamentos antigripales (Oseltamivir y Zanamivir) se unen al centro activo de la enzima neuraminidasa, impidiendo la escisión de las uniones entre los nuevos viriones y las moléculas de ácido siálico; se impide la liberación de nuevas partículas de virus; bloqueándose la extensión de la infección. A partir de su mecanismo de acción se comprende que la eficacia antigripal de estos medicamentos es mayor en las fases tempranas de la infección.

Otra importante molécula en la que los azúcares son fundamentales es la eritropoyetina. Tras la obtención de la proteína por ingeniería genética, ésta debía conjugarse, esto es, unirse químicamente a moléculas de azúcares (glucosilación), para ser clínicamente eficaz. Al comienzo, hasta el 80% de todo el producto final debía desecharse porque el proceso de glucosilación era incorrecto, y la glucoproteína obtenida era distinta de la eritropoyetina fisiológica. Este problema retrasó notablemente la comercialización de la primera eritropoyetina (epoetina–α).
Molécula de eritropoyetina.