1116-nutriNews-QUIMIALMEL-Importancia-minerales-en-las-enzimas

Vista previa del material en texto

IMPORTANCIA DE LOS 
MINERALES EN LAS 
ENZIMAS
Las enzimas son los catalizadores de las reacciones en los sistemas biológicos así como las proteínas 
más especializadas, a excepción de un 
pequeño grupo de moléculas de RNA 
catalítico que no son proteínas. 
Su poder catalítico es a menudo muy superior 
a los catalizadores sintéticos y actúan en 
secuencias organizadas catalizando cientos 
de reacciones consecutivas en las rutas 
metabólicas mediante las que se degradan 
nutrientes, se conserva y transforma la energía, 
Toni Adsuara Martínez
Quimialmel, S.A.
23
nutriNews Noviembre 2016 | Enzimas vs Minerales
1850. Louis Pasteur dijo que la 
fermentación del azúcar en alcohol 
con levaduras estaba catalizada por 
“fermentos” que posteriormente 
se denominaron enzimas.
Siglo XIXHistoria 
de las 
enzimas
La actividad de las enzimas fue descrita por primera vez 
a principios del siglo XIX, en estudios sobre la digestión 
de la carne por secreciones del estómago y por la 
conversión del almidón en azúcar por la saliva.
Estructura
Cofactores minerales
Como hemos comentado, la mayoría de 
las enzimas son proteínas, por lo que 
no requieren más grupos químicos que 
residuos aminoácidos para su actividad.
En cambio, otras enzimas requieren un 
componente químico adicional, llamado 
cofactor.
El cofactor son uno o varios 
iones inorgánicos como Fe2+, 
Mg2+, Mn2+ o Zn2+, o un complejo 
orgánico o metalorgánico 
denominado coenzima.
Algunas enzimas requieren una coenzima 
o uno o más iones metálicos para su 
actividad. 
Una coenzima unida a la proteína 
enzimática se denomina grupo prostético.
Comprenden un gran grupo de sustancias 
inorgánicas con una mayoría de iones metálicos.
ZINC
Es el más ubicuo y versátil de los cofactores 
metálicos. Más de 300 enzimas tienen un 
cofactor de zinc. 
Aproximadamente el 3% del genoma de los 
mamíferos codifica para proteínas dedos de zinc 
unidas al ADN. 
También participa en enzimas como la 
anhidrasa carbónica, la cual es requerida para la 
secreción del ácido clorhídrico en el estómago, 
carboxipeptidasa, aspartato-transcarbamilasa 
y alcohol deshidrogenasa, oligometafosfatasa, 
entre otras. 
Se absorbe en el duodeno y se fija débilmente 
a casi todas las proteínas plasmáticas, 
principalmente a la albúmina. Esto es 
importante para su transporte hacia los tejidos.
Una vez allí, se acumula débilmente en 
los tejidos y ante una dieta insuficiente la 
concentración plasmática baja rápidamente.
24
nutriNews Noviembre 2016 | Enzimas vs Minerales
m
in
er
al
es
1897. Años más tarde, Eduard Buchner 
descubrió que los extractos de la levadura 
pueden fermentar el azúcar en alcohol fuera 
de la estructura de las células vivas. 
Este hecho animó a los bioquímicos a 
intentar aislar muchas enzimas diferentes y 
poder examinar sus propiedades. 
1926 James Summer aisló la 
ureasa, hecho que impulsó los primeros 
estudios sobre las propiedades de las 
enzimas. 
Más tarde en los años 30 se cristalizaron las 
enzimas pepsina y tripsina. 
2000 La última parte del siglo 
y principios del siglo XXI ha habido 
una investigación más intensa sobre las 
enzimas que catalizan el metabolismo 
celular, purificando millares de enzimas 
HIERRO
La mayoría de las enzimas con hierro acoplan el 
hierro como heme, o como un arreglo especial 
de hierro con grupos azufre, conocidos como 
centros hierro-azufre.
El citocromo c es una proteína heme común en 
las mitocondrias donde los ligandos axiales al 
hierro están ocupados por histidina y metionina.
Las enzimas con un grupo heme tienen 
un color rojizo, dependiendo del estado 
de oxidación del hierro, hecho que motivó 
a nombrar a las proteínas heme de las 
mitocondrias como “citocromo”. 
La enzima más conocida es la citrocromo c 
oxidasa, siendo la enzima capaz de dividir 
una molécula de oxígeno para formar agua. 
Las enzimas con centros hierro-azufre serían 
xantina-oxidasa, succinato deshidrogenasa y 
nitrogenasa.
ZN
Fe
25
nutriNews Noviembre 2016 | Enzimas vs Minerales
m
in
er
al
es
COBRE
MANGANESO
El cobre participa en numerosas enzimas, 
aunque no tan abundante como el Zinc, 
cumpliendo importantes funciones biológicas 
principalmente dentro del citosol. 
La mayor parte son oxidasas, y participa junto 
con el hierro en la citocromo oxidasa. 
Las enzimas de cobre pueden ser simples o 
complejas dependiendo del número de átomos 
de cobre que contengan. La dopamina-beta-
monooxigenasa contiene 8 átomos de cobre. 
A muchas proteínas el cobre les da un color 
azul, como a la ceruloplamina. 
Debido a la tendencia a aceptar electrones, el 
cobre es un poderoso oxidante.
Los sitios cobre de la ceruloplasmina 
tienen capacidad de oxidar Fe2+ a Fe3+; 
lo que prepara los iones hierro para 
unirse a la transferrina, y entregar hierro 
a órganos y tejidos. Esta reacción liga los 
dos elementos y podría explicar por qué 
cuando existen carencias de cobre puede 
presentarse anemia.
Podría ser el elemento menos común en las 
enzimas, y a veces también el gran olvidado. 
Pero el manganeso participa en enzimas 
importantes como la piruvato-carboxilasa, y la 
arginasa en el ciclo de la urea. 
También actúa como cofactor activador del 
metal para muchas enzimas que requieren 
magnesio, como la fructosa 1.6 difosfatasa, 
galactoquinasa, glucosa 1.6 fosfomutasa, 
glutatión reductasa y peptidasa, entre otras.
Cu
Mn
Fe2+
Cu2+
H2O o - SH O2 o - SS-
Cu+
Fe3+
Transferrina
Ferritina
Ceruloplasmina Ceruloplasmina
Los minerales juegan un 
papel indispensable en el 
correcto funcionamiento 
de las enzimas
26
nutriNews Noviembre 2016 | Enzimas vs Minerales
m
in
er
al
es
MAGNESIO
COBALTO
CALCIO
Es requerido por un gran número de enzimas, 
entre ellas las fitasas que son de las más 
utilizadas en alimentación animal. 
La carencia de magnesio no permite 
activar las fitasas, bajando la efectividad 
de las mismas. 
También participa en otras enzimas, todas 
muy ligadas al fósforo también como alcalina 
fosfomonoesterasa, arginina cinasa, aspartasa, 
ATPasa, decarboxilasa, fosfofructoquinasa, 
fosforilasa. 
Además, el magnesio está implicado en rutas 
metabólicas importantes como la glicólisis 
con enzimas como la piruvato-quinasa o la 
hexoquinasa.
El cobalto como cofactor está muy ligado 
a la vitamina B12. La forma más habitual 
de la coenzima que contiene cobalto es la 
cianocobalamina. 
Participa, pero en menor medida y como 
cofactor, junto con otros minerales en 
enzimas como alcalina fosfomonoestarasa, la 
fenoloxidasa o la trifosfatasa.
El calcio es un cofactor para un número limitado 
de coenzimas. Las más importantes y relevantes 
son alfa-amilasa y la termolisina. 
Participa también en el complejo actina-miosina 
del músculo, pero sus funciones son más 
importantes en otras vías y rutas metabólicas 
que como cofactor.
Hemos visto que las enzimas son 
esenciales en los organismos biológicos, 
siendo importantes catalizadores de 
muchas rutas. Sin ellas algunos procesos 
tardarían años en realizarse y gracias 
a las enzimas en pocos segundos se 
produce la reacción. 
Los minerales, a su vez, son importantes 
en su justa dosificación porque una 
carencia ocasiona que las enzimas 
no puedan activarse y ejercer su 
función correctamente, pudiendo 
aparecer enfermedades graves o leves 
dependiendo de la importancia de la 
enzima en la ruta metabólica. 
En estos últimos años, la aparición 
de enzimas exógenas que podemos 
aditivar a los piensos para mejorar los 
crecimientos, optimizar nutrientes, y 
por tanto, bajar el coste ha sido muy 
importante. 
Aun así, no podemos descuidar que a 
nivel interno existen más de 10.000 
enzimas que son necesarias para el 
correcto funcionamiento de todos los 
procesos biológicos, y estas enzimas no 
pueden funcionar correctamente si sus 
activadores no están presentes. 
Por ello, es necesario formular y 
proporcionar a los animales los 
minerales, macro y micro, en la 
dosificación que corresponda para que 
lasenzimas puedan desarrollar toda su 
actividad.
Existen otros muchos minerales como el 
molibdeno, el vanadio, la sílice, el selenio y 
el níquel que participan, en mayor o menor 
medida, en muchos procesos catalíticos.
27
nutriNews Noviembre 2016 | Enzimas vs Minerales
m
in
er
al
es