Download Enzimas Especificas del Plasma

RNAm
Código Genético
ESTRUCTURA DE LAS PROTEINAS
Dímero
Trímero
Tetrámero
 TODAS
LAS ENZIMAS SON
PROTEINAS; excepto las
RIBOZIMAS (enzimas que
son moléculas de RNA)
BIOQUIMICA
ENZIMAS
ENZIMOLOGÍA CLÍNICA
2014
Tema:7
 Dra. Silvia Varas
[email protected]
El metabolismo se produce por
una serie de reacciones
catalizadas enzimáticamente
que constituyen las rutas o
vías metabólicas.
Ruta o Vía Metabólica
AB  C DE F  GP
Ejemplo de Ruta Metabólica: La Vía Glicolítica
Cada paso esta
catalizado por una
ENZIMA!
Propiedades Generales
de las Enzimas:







Presentan un sitio activo
Eficiencia catalítica (mayor velocidad de
reacción)
Condiciones de reacción (tº, pH y
presión) compatible con la vida
Especificidad
Constituyentes no proteicos: Grupos
prostéticos
Regulación de su actividad
Localización celular
Sitio Activo
E + S  ES]

E+P
S
E
E
[E-S]
P
E
Propiedades Generales
de las Enzimas:







Presentan un sitio activo
Eficiencia catalítica (mayor velocidad de
reacción)
Condiciones de reacción (tº, pH y
presión) compatible con la vida
Especificidad
Grupos prostéticos
Regulación de su actividad
Localización celular
Eficiencia catalítica
(mayor velocidad de reacción)
¿Que es un catalizador? Es una sustancia que
modifica la velocidad de una reacción química, sin ser
alterada en el proceso
La mayoría de las reacciones catalizadas por enzimas
son muy eficientes y transcurren más rápido
1x106 a 1x1014
N° de recambio= n° de sustratos transformados en
productos/molécula enzima/seg.
= 100 a 1000 moléculas
Eficiencia catalítica
(mayor velocidad de reacción)
Las enzimas son catalizadores porque  Energía de
activación de la reacción
Propiedades Generales
de las Enzimas:







Presentan un sitio activo
Eficiencia catalítica (mayor velocidad de
reacción)
Condiciones de reacción (tº, pH y
presión) compatible con la vida
Especificidad
Grupos prostéticos
Regulación de su actividad
Localización celular
Propiedades Generales
de las Enzimas:







Presentan un sitio activo
Eficiencia catalítica (mayor velocidad de
reacción)
Condiciones de reacción (tº, pH y
presión) compatible con la vida
Especificidad
Constituyentes no proteicos:
Cofactores, Coenzimas, Grupos
prostéticos
Regulación de su actividad
Localización celular
Constituyentes No proteicos:
Cofactores, Coenzimas y Grupos Prostéticos

Cofactores: iónes metálicos o
coenzimas. Los grupos prostéticos
están unidos covalentemente a la
enzima.
S
E
E
[E-S]
P
E
Cofactores:Iones Metálicos
Ion - Cofactor
Enzima
Fe2+ o Fe3+
Citocromo Oxidasa, Catalasa, Peroxidasa,
Ferroquelatasa
Piruvato Quinasa
K+
Mn2+
Hexoquinasa, Glucosa-6-Fosfatasa,
Mg2+
Arginasa
Ni2+
Ureasa
Zn2+
Carbónico anhidrasa, Carboxipeptidasa A
y B, Alcohol Deshidrogenasa
Muchas Vitaminas son las
precursores de Coenzimas
Ejemplo de Coenzima
Grupo que transfiere
Precursor dietario
Tiamina Pirofosfato
Aldehídos
Tiamina (Vitam. B1)
Flavina adenina
dinucleótido: FAD
Electrones. Oxidación Reduccion
Riboflavina (Vit. B2)
Nicotinamida Adenina
dinucleótido: NAD+
Transferencia de átomos
de hidrogeno.
Oxidación - Reduccion
Acido Nicotínico
(Niacina, Vit. B )
Coenzima A
Acilos
Acido Pantoténico
Fosfato de Piridoxal
Grupos amino
Piridoxina (Vit. B6)
Tetrahidrofolato
Un grupo C
Acido Fólico
Coenzimas de
Cobalamina
Alquilo e Hidrogeno
Cobalamina (B12)
Propiedades Generales
de las Enzimas:







Presentan un sitio activo
Eficiencia catalítica (mayor velocidad de
reacción)
Condiciones de reacción (tº, pH y
presión) compatible con la vida
Especificidad
Grupos prostéticos
Regulación de su actividad
Localización celular
Propiedades Generales
de las Enzimas:







Presentan un sitio activo
Eficiencia catalítica (mayor velocidad de
reacción)
Condiciones de reacción (tº, pH y
presión) compatible con la vida
Especificidad
Grupos prostéticos
Regulación de su actividad
Localización celular
Localización Celular


Muchas de las enzimas se encuentran distribuidas en
organelas especificas dentro de las distintas células
del organismo.
Ventaja de la compartamentalización: (1) aísla
sustratos y productos, (2) no hay competencia de
reacciones
Las enzimas intracelulares
se encuentran localizadas:
• en el citosol y/o
•en las organelas como por
ej. mitocondrias
•Y pueden estar libres o
asociadas a membranas.
o Citosol
Enzimas intracelulares más
frecuentemente analizadas



Citosólicas: LDH (láctico deshidrogenasa) y
ALAT (alanina amino transferasa).
Mitocondriales: GLDH (glutamato deshidrogenasa).
Mitocondriales y citosólicas:
ASAT (aspartato amino transferasa) y
MDH (malato deshidrogenasa).
ISOENZIMAS

Las isoenzimas son proteínas que difieren en
la secuencia de aminoácidos pero que
catalizan la misma reacción, estando
presentes en la misma especie.

Estas enzimas pueden poseer diferentes:
Propiedades físicas y químicas determinadas
genéticamente (punto isoeléctrico,
especificidad de sustrato y cofactores , etc),
Mostrar diferentes parámetros cinéticos o
Propiedades de regulación diferentes.
Nomenclatura de las
enzimas

Las enzimas se denominan por el agregado
del sufijo –asa al nombre del sustrato o a la
reacción que cataliza
Ejemplos de Enzimas:








deshidrogenasas
oxidasas
aminotransferasas o transaminasas
fosfatasas
peptidasas
fosfoglucomutasas
racemasas o epimerasas
ligasas o sintetasas
ENZIMAS DE IMPORTANCIA
CLÍNICA

Las enzimas son empleadas en los
laboratorios clínicos y en las
investigaciones biomédicas como
reactivos biológicos para la determinación
de analitos y la medición de sus niveles
de actividad en el suero u otras muestras
biológicas constituyen herramientas
eficaces en el diagnóstico y
pronóstico de una enfermedad
Las enzimas para ser herramientas
eficaces en el diagnóstico y pronóstico de
una enfermedad debe cumplir:
Que la distribución tisular de la enzima este
relacionada con el órgano dañado en una
enfermedad: se necesita saber la distribución
tisular de la enzima para establecer una correlación
clínica ante el aumento de una determinada
enzima en plasma.
Localización Intracelular: El conocimiento de
ello permite entender el tipo y grado de daño que
ha sufrido una célula.
Tiempo de vida media de la enzima estudiada:
El conocimiento de este parámetro nos permite
interpretar los tiempos de desaparición de las
actividades enzimáticas aumentadas.
Enzimas del Plasma
Enzimas
Enzimas No
Especificas
del Plasma
Especificas
del Plasma
Ejemplos: seudocolinesterasa,
ceruloplasmina,
lipoproteinlipasa,
así como las enzimas que
intervienen en la coagulación
Enzimas de
Secreción
Enzimas del
Metabolismo
Intermedio o
Celulares
CLASIFICACIÓN DE LAS ENZIMAS QUE
APARECEN EN EL PLASMA SEGÚN SU ORIGEN
GRUPO
EJEMPLO
Protrombina,
plasminógeno,
ceruloplasmina,
Específicas del plasma
lipoproteínlipasa,
pseudocolinesterasa
amilasa pancreática,
De
amilasa salival,
fosfatasa prostática,
secreción
No
pepsinógeno
específicas
LDH, MDH, glicerol-3del plasma
fosfato deshidrogenasa,
Celulares
GOT, GPT, glucosa-6fosfatasa
Enzimas específicas del
plasma
Son componentes funcionales de la sangre.
Están por lo común allí y en un nivel de
actividad superior al de los tejidos, siendo
mantenido su nivel constante por secreción
activa de uno o más órganos.
A este grupo pertenecen la
seudocolinesterasa, ceruloplasmina,
lipoproteinlipasa y las enzimas que
intervienen en la coagulación sanguínea.
La actividad de estas enzimas tiene interés
clínico en le evaluación tanto de la función
propia de la enzima en el estudio como de la
función del tejido que la sintetiza.
Cascada de
coagulación
sanguínea
Las enzimas no específicas
del plasma
No desempeñan función biológica en el plasma
No son constituyentes funcionales plasmáticos y
sólo se aprecia una muy pequeña actividad en
condiciones normales, debido a la renovación
celular natural o pequeños traumatismos
espontáneos
Su presencia en plasma en niveles más altos de
lo normal sugiere un  en la velocidad de
destrucción de la celula o  en el recambio
celular y tisular.
La determinación de estos niveles de enzimas
plasmáticas puede proveer información valiosa
para diagnóstico y pronóstico
Las enzimas no específicas del
plasma: (1) Enzimas de Secreción
Ejercen su actividad fuera de las células que las
originaron, por ejemplo se producen en glándulas
exocrinas, como páncreas (enzimas o fermentos
digestivos), próstata, mucosa gástrica y hueso.
En condiciones fisiológicas: durante el embarazo o
en niños en crecimiento donde hay de actividad de
FAL por osteoblastos.
En adenocarcinoma y osteosarcoma se observa un
aumento importante de la actividad plasmática de
las fosfatasas ácida y alcalina.
Las enzimas no específicas del
plasma: (2) Enzimas Celulares del
Metabolismo Intermedio
Son las que se ubican en los distintos tipos de
células y cuya salida se produce cuando una
causa determinada altera o daña la estructura
de la célula.
La concentración en los tejidos de estas
enzimas es miles de veces más alta que en el
plasma.
Un daño puede conducir a un aumento en la
permeabilidad de la membrana plasmática con
su consecuente liberación a la circulación
general.
Ejemplos:
aspartato amino transferasa (AST) o glutámicooxalacético transaminasa (GOT),
alanina amino transferasa (ALT) o glutámico
pirúvico transaminasa (GPT),
lactato deshidrogenasa (LDH),
creatín quinasa (CK),
-amilasa,
-glutamiltranspeptidasa ( -GT),
5´nucleotidasa y
aldolasa (ALS).
ENZIMAS CELULARES DEL METABOLISMO
INTERMEDIO: MECANISMOS DE
LIBERACIÓN AL PLASMA SANGUINEO
Hipoxia
Presencia de microorganismos (bacterias,
parásitos y virus)
Agentes químicos, físicos y
farmacológicos.
Mecanismos inmunitarios.
Trastornos nutricionales.
Hipoxia
Es una causa extremadamente importante y frecuente de
lesión y muerte celular, afectando a la respiración oxidativa
aerobia.
Isquemia (falta de riego sanguíneo).
Causas
Insuficiencia
cardiorrespiratoria
oxigenación de la sangre).
(inadecuada
Anemia o intoxicación por CO (incapacidad de la
sangre de transportar adecuadamente el oxígeno).
Según la gravedad de la
hipoxia, las células pueden
adaptarse, sufrir lesiones
o morir.
Agentes microbiológicos, químicos,
físicos y farmacológicos
Infección por microorganismos tales como bacterias, virus,
hongos, así como también con parásitos. Hay ataque directo
de ellos sobre las membranas celulares promoverá también la
salida de enzimas intracelulares a la circulación sanguínea.
La contaminación ambiental es fuente de agentes químicos
que dañan las células, tal como los metales pesados, etc.
Otra fuente importante de agentes químicos es el alcohol y
el tabaco. En el alcoholismo se observa la inducción enzimática
de γGT (- Glutamil Transferasa), con aumento de sus niveles
séricos.
Los fármacos pueden producir: liberación de enzimas desde
membranas (imipramina), inducción o represión de la síntesis
enzimática y modificaciones del flujo biliar (fenobarbital).
Mecanismos Inmunitarios
Anafilaxis (reacción alérgica grave).
Los mecanismos
que pueden
generar daño
tisular son:
Formación de complejos inmunes en
exceso (puede ocurrir por la presencia
de gran cantidad de antígeno en el
organismo).
Citotoxicidad (el sistema inmune es
capaz de eliminar células infectadas).
Trastornos Nutricionales
En deficiencias vitamínicas y/o minerales. También se observa en la
malnutrición proteico-calórica.
Un ejemplo es la deficiencia de hierro, que al producir anemia
genera hipoxia, dañando consecuentemente los tejidos.
I- FACTORES QUE DETERMINAN LA
CONCENTRACION Y ACTIVIDAD DE LA
ENZIMA EN EL PLASMA:

Depende de la localización intracelular
de las enzimas

Depende del grado del daño al órgano
o tejido

Depende del proceso de clarificación o
depuración de las enzimas que llegan
al torrente circulatorio
II-FACTORES QUE DETERMINAN LA
CONCENTRACION Y ACTIVIDAD
ENZIMATICA EN SUERO

Depende de la localización intracelular
de las enzimas:
Enzimas citosolicasdaño de membrana
Enzimas mitocondriales  mayor daño y necrosis
celular

Depende de las características del
órgano o tejido dañado
Hígado órgano muy vascularizado,  con capilares
muy permeables,  pasa rápido a suero
Músculo esquelético  capilares menos permeables,
pasa a linfa
III- FACTORES QUE DETERMINAN LA
CONCENTRACION Y ACTIVIDAD ENZIMATICA
EN SUERO

Clarificación o depuración de las enzimas
volcadas al plasma por daño celular
a- Eliminación renal: se cumple para aquellas de bajo peso
molecular. Ej: amilasa y algunas fosfatasas
b- Inactivación sérica: existen inactivadores o inhibidores para
varias enzimas: Ej: tripsina, quimiotripsina. Luego son
eliminadas rápidamente, con la participación del sistema
retículo endotelial en un proceso de endocitosis mediado por
macrófagos.
c- Para algunas enzimas existe recaptación por parte de los
tejidos convalecientes, al restablecerse anatómica y
fisiológicamente. Esta pequeñísima parte de las enzimas
previamente liberadas sería utilizada, no para su función
primitiva, sino como integrante de un “pool” (reservorio) de
aminoácidos.
Vida media de las enzimas no específicas
del plasma
ENZIMAS FRECUENTEMENTE
ANALIZADAS:








Transaminasas hepáticas (ALT o GPT y
AST o GOT)
alfa−Amilasa
Creatín fosfoquinasa (CPK)
Fosfatasa ácida (AcP)
Fosfatasa alcalina (ALP)
Gama glutamil transpeptidasa (GGT)
Láctico deshidrogenasa (LDH)
5’-nucleotidasa (NTP)
ENZIMOLOGÍA DE LAS ENFERMEDADES
DEL CORAZÓN, HÍGADO Y PÁNCREAS
Corazón: IAM
 Hígado: Infección VHA
 Páncreas: Pancreatitis Aguda

Pancreatitis Aguda 1°: la biliar, por obstrucción del colédoco por
cálculos biliares. Y la
Pancreatitis Aguda 2°: se debe principalmente al abuso del
consumo del alcohol.
Corazón: IAM
o GOT
Lactato deshidrogenasa (LDH)
LDH es una enzima tetramérica, formada por la combinación
de dos tipos de cadenas diferentes: H y M. La combinación
de ellas da lugar a 5 isoenzimas diferentes. Las isoenzimas
LDH1 y LDH2 están presentes en miocardio.
Lactato deshidrogenasa (LDH)
LDH es una enzima tetramérica, formada por la combinación
de dos tipos de cadenas diferentes: H y M. La combinación
de ellas da lugar a 5 isoenzimas diferentes. Las isoenzimas
LDH1 y LDH2 están presentes en miocardio.
Condiciones
normales:
Infarto de
miocardio:
Niveles bajos de LDH en plasma.
Concentraciones plasmáticas de LDH1 < LDH2.
Primeramente, la concentración plasmática
de LDH1 aumenta, llegando incluso a superar
la de LDH2 (es decir se invierte la relación).
Posteriormente, los valores de LDH total
aumentan por encima de su valor normal en
plasma. Retornan a la normalidad luego de 814 días.
Creatina Fosfoquinasa (CK)
La CK es un diméro, formada por monómeros que pueden
ser de dos tipos: M y B.
La CK presenta 3 isoenzimas:
CK-MM, de localización muscular.
CK-MB, de localización cardíaca.
CK-BB, de localización cerebral.
Creatina Fosfoquinasa (CK)
En un infarto de miocardio, la actividad de CK aumenta en plasma,
debido a un incremento de la concentración de CK-MB en el mismo.
El incremento comienza entre las 6-8hs post-infarto, y los niveles se
normalizan luego de 3-4 días.
Aspartato-amino transferasa(GOT)
En un infarto agudo de miocardio (IAM), los valores
elevados de GOT pueden persistir hasta 5 días y puede ser
útil cuando no se conoce el tiempo de instalación de los
síntomas o cuando el paciente fue ingresado tardíamente.
Los aumentos de GOT son de 4-5 veces los valores
normales.
Si los aumentos son de 10-15 veces, se asocian con IAM de
peor pronóstico.
Hígado: Infección VHA
El hígado contiene una gran cantidad de
enzimas, las de mayor interés clínico son :
Transaminasas
Fosfatasa
(GOT y GPT)
alcalina (FAL)
Gama-glutamiltransferasa
(γGT)
La elevación de las enzimas hepáticas en
plasma puede reflejar daño hepático o
alteración del flujo biliar.
Hígado: Infección VHA
GOT
GPT
Enzimas plasmáticas usadas como marcadores
de inflamación: Transaminasas (GOT y GPT)
Las transaminasas son enzimas que participan en el
metabolismo de los aminoácidos. Estas enzimas no
son específicas del hígado, encontrándose también en
músculo, corazón, páncreas y cerebro.
Todas aquellas enfermedades hepáticas que cursan con necrosis
celular dan lugar a hipertransaminemia.
Lesiones agudas
Lesiones crónicas
Transaminemia (5001000 UI/ml)
Transaminemia
Enzimas plasmáticas usadas como marcadores
de colestasis: FAL y GGT
La FAL sérica tiene varios orígenes, aunque las fuentes más
importantes son: hígado, huesos e intestino
FAL de origen
hepático
Es típico de obstrucción biliar intra o
extrahepática, entre otros procesos.
La colestasis aumenta la síntesis y liberación de FAL. Su vida media en la
circulación es de aproximadamente una semana.
Gamaglutamil-transferasa (γGT)
Participa del metabolismo de las proteínas. No es específica del
hígado, siendo el riñón el órgano más rico en esta enzima.
 γGT
Se observan en procesos
obstructivos o neoplásicos
Pancreatitis Aguda
1º
2º
Enzimas relacionadas con daño
pancreático:
-Amilasa
 Lipasa
Tripsinógeno


No existe una relación directa entre la
duración y la magnitud de los aumentos de
actividad enzimática en plasma con la
gravedad y el pronóstico de la pancreatitis.
- Amilasa
Además del páncreas, esta enzima puede aumentar en
plasma
por
procesos
inflamatorios
(parotiditis)
originados en otros órganos (glándula parótida).
Determinación de la fracción P3 de la amilasa,
isoenzima de origen exclusivamente pancreático.
El aumento de esta enzima se ha observado en
forma casi constante en las pancreatitis agudas.
La amilasa también puede aparecer en orina. Su
determinación contribuye al diagnóstico y
seguimiento de la evolución de una pancreatitis.
Lipasa
Es la segunda determinación más frecuente
para el diagnóstico de la pancreatitis aguda.
Es más específica que la amilasa.
Un aumento de lipasa plasmática solo
puede deberse a afecciones del
páncreas.
Enzimuria
Se define como enzimuria la presencia de enzimas en orina.
Las enzimas presentes en orina pueden tener diferentes
orígenes. Pueden ser usados como marcadores de:
Destrucción celular renal.
 Rechazo a transplante renal.
Marcadores de evolución de enfermedad renal.


 Alguna
Pregunta?
Nº
Clase
Tipo de reacción
catalizada
1
Oxidorreductasas
Reacciones de oxidorreducción
2
Transferasas
Transferencia de Grupos
funcionales
3
Hidrolasas
Reacciones de hidrólisis
4
Liasas
Eliminación de grupos para
formar dobles enlaces
5
Isomerasas
Isomerización
6
Ligasas
Formación de enlaces, acoplado
con hidrólisis de ATP