1Qué son las enzimas
Las enzimas son catalizadores biológicos —en su inmensa mayoría, proteínas (algunos RNA catalíticos, ribozimas, son la excepción)— capaces de acelerar una reacción química miles a millones de veces sin consumirse en el proceso ni alterar el equilibrio termodinámico de la reacción, solo la velocidad con la que se alcanza. Dos propiedades las distinguen de un catalizador químico inorgánico:
- Especificidad: cada enzima actúa sobre uno o muy pocos sustratos, reconocidos por complementariedad estructural.
- Eficacia catalítica extraordinaria bajo condiciones fisiológicas suaves (temperatura corporal, pH cercano a la neutralidad) — muy distinta de la catálisis industrial, que suele requerir temperaturas y presiones extremas.
El mecanismo general: la enzima (E) se une a su sustrato (S) formando un complejo enzima-sustrato (ES), dentro del cual el sustrato se transforma (ruptura de enlaces, cambios de conformación) hasta liberarse como producto (P), regenerando la enzima libre: E + S ⇌ ES → E + P.
2Clasificación funcional: las seis clases de enzimas
La nomenclatura sistemática de enzimas las organiza en seis grandes clases, según el tipo de reacción que catalizan:
| Clase | Reacción que catalizan | Ejemplo en este manual |
|---|---|---|
| Oxidorreductasas | Reacciones de oxidorreducción (transferencia de electrones/hidrógenos) | Deshidrogenasas del ciclo de Krebs (capítulo V.1), lactato deshidrogenasa |
| Transferasas | Transferencia de un grupo químico de una molécula a otra | Transaminasas (capítulo VII.1), hexoquinasa (transfiere un fosfato) |
| Hidrolasas | Hidrólisis (ruptura de un enlace con incorporación de agua) | Lipasa pancreática, proteasas digestivas |
| Liasas | Adición o remoción de grupos a un doble enlace, sin hidrólisis ni oxidorreducción | Aldolasa (glucólisis, capítulo IV.2), descarboxilasas |
| Isomerasas | Transforman un sustrato en su isómero; las mutasas hacen transferencia intramolecular, las epimerasas invierten un centro asimétrico | Fosfoglucosa isomerasa (glucólisis) |
| Ligasas (sintetasas) | Unión de dos moléculas, con gasto acoplado de ATP | DNA ligasa (capítulo II.2), piruvato carboxilasa |
3Isoenzimas
Las isoenzimas son variantes estructurales de una misma enzima —catalizan idéntica reacción, pero difieren levemente en su secuencia primaria de aminoácidos— que suelen expresarse en distintos tejidos u organelas, permitiendo adaptaciones metabólicas específicas de cada contexto:
| Ejemplo | Localización |
|---|---|
| GOT/AST (aspartato aminotransferasa) | Bilocular: citosólica y mitocondrial |
| GPT/ALT (alanina aminotransferasa) | Unilocular: predominantemente citosólica del hepatocito |
| CK-BB, CK-MB, CK-MM (creatín-quinasa) | Isoenzimas específicas de cerebro, corazón y músculo esquelético respectivamente |
Esta especificidad tisular de las isoenzimas es precisamente lo que las vuelve útiles como marcadores diagnósticos (sección siguiente): detectar CK-MB elevada, y no solo CK total, orienta específicamente hacia daño miocárdico y no muscular esquelético.
4Centro activo y cofactores enzimáticos
El centro activo es la región tridimensional específica de la enzima donde se une el sustrato y ocurre la catálisis — una hendidura o bolsillo formado por residuos de aminoácidos que pueden estar muy distantes en la secuencia primaria pero que la estructura terciaria (capítulo I.4) aproxima en el espacio. Algunas enzimas tienen además un sitio alostérico, distinto del centro activo, donde la unión de una molécula reguladora modifica la actividad catalítica (desarrollado en el capítulo III.2).
Muchas enzimas requieren un cofactor —un componente no proteico indispensable para la actividad catalítica— para funcionar:
| Tipo de cofactor | Ejemplo | Comentario |
|---|---|---|
| Ion metálico (cofactor inorgánico) | Zn²⁺, Mg²⁺, Fe²⁺/Fe³⁺ | Se une directa o indirectamente al centro activo, participando en la catálisis o estabilizando la estructura |
| Coenzima (cofactor orgánico) | NAD⁺, FAD, coenzima A (capítulo II.1) | Muchas derivan de vitaminas — su déficit dietético compromete directamente la actividad de las enzimas que las requieren |
| Grupo prostético | El hemo de la catalasa o los citocromos (capítulo III.4) | Un cofactor unido de forma permanente y fuerte (a menudo covalente) a la enzima, a diferencia de una coenzima que se une y libera en cada ciclo catalítico |
Una apoenzima (proteína sin su cofactor) es catalíticamente inactiva; la holoenzima (apoenzima + cofactor) es la forma funcional completa.
5Enzimas de importancia clínica: marcadores diagnósticos
La medición de la actividad de ciertas enzimas en plasma u otros fluidos biológicos es una de las herramientas diagnósticas más usadas en medicina. Su fundamento: en condiciones normales, las enzimas intracelulares permanecen confinadas dentro de la célula; un daño tisular (necrosis, inflamación) libera esas enzimas a la circulación, donde su elevación refleja tanto la magnitud como, según la isoenzima específica detectada, el origen del daño:
| Enzima | Órgano/tejido/patología asociada |
|---|---|
| GPT/ALT | Hepatopatías — más específica de hígado que la GOT |
| GOT/AST | Hepatopatías y cardiopatías |
| Fosfatasa alcalina (FAL) | Enfermedades hepáticas (vía biliar) y óseas |
| γ-glutamiltranspeptidasa (γ-GGT) | Hepatopatías, especialmente de origen colestásico/tóxico |
| Lactato deshidrogenasa (LDH) | Corazón, hígado y eritrocitos — poco específica por sí sola, se complementa con sus isoenzimas |
| Creatín-quinasa (CK) y su isoenzima CK-MB | Corazón, músculo esquelético y cerebro — la CK-MB es relativamente específica de daño miocárdico |
| Amilasa y lipasa | Enfermedades pancreáticas (pancreatitis aguda) |
| Fosfatasa ácida (AcP) | Carcinoma de próstata |
Ninguna enzima aislada es perfectamente específica de un solo órgano —la LDH está en corazón, hígado y eritrocitos por igual—; lo que permite orientar el diagnóstico es el patrón combinado. Ante sospecha de infarto agudo de miocardio, por ejemplo, se interpreta la CK-MB junto con otros marcadores y el contexto clínico (dolor torácico opresivo irradiado, ECG), no un valor aislado: la especificidad diagnóstica emerge de la combinación de varios marcadores con distinta cinética de elevación y distinta distribución tisular, no de una sola determinación.
6Trampas de examen
| Trampa | Por qué confunde | Aclaración |
|---|---|---|
| Pensar que una enzima elevada en sangre siempre indica daño de un solo órgano específico | Cada enzima "se asocia" a una patología en las tablas de estudio | Muchas enzimas (LDH, GOT, CK) se expresan en varios tejidos — la interpretación clínica real combina varias enzimas e isoenzimas, no una determinación aislada |
| Confundir centro activo con sitio alostérico | Ambos son "sitios de la enzima donde algo se une" | El centro activo es donde ocurre la catálisis sobre el sustrato; el sitio alostérico es un sitio regulador distinto, donde la unión de un modulador cambia la actividad catalítica sin participar directamente en la reacción |
| Pensar que coenzima y grupo prostético son sinónimos | Ambos son "cofactores orgánicos" | La coenzima se une y libera de la enzima en cada ciclo catalítico (como NAD⁺); el grupo prostético permanece unido de forma fuerte/permanente (como el hemo) — la diferencia es la fuerza y duración de la unión |
7Puntos clave
- Las enzimas son catalizadores biológicos específicos y muy eficaces; siguen el esquema E + S ⇌ ES → E + P.
- Se clasifican en seis clases funcionales: oxidorreductasas, transferasas, hidrolasas, liasas, isomerasas y ligasas.
- Las isoenzimas son variantes tisulares de una misma enzima, útiles como marcadores diagnósticos específicos de órgano (CK-MB para corazón, ALT para hígado).
- El centro activo cataliza la reacción; muchas enzimas requieren cofactores (iones metálicos, coenzimas, grupos prostéticos) para su actividad completa.
- Las enzimas plasmáticas elevadas reflejan daño tisular; su interpretación clínica combina varias enzimas e isoenzimas, no un valor aislado.