4.- Factores que afectan la actividad enzimática de la amilasa

NTRODUCCIÓN. Uno de los factores que puede influir sobre las velocidades de las reacciones enzimáticas, en condiciones biológicas es el pH. Así por ejemplo, en las diferentes regiones del tracto digestivo actúan diferentes enzimas dependiendo del pH de cada región. Cada enzima tiene un pH óptimo de acción, que no siempre es cercano a la neutralidad, aunque este es el caso más frecuente.

            El efecto del pH sobre la velocidad de reacción depende o pude explicarse por:

 Una alteración de la carga eléctrica neta de la proteína que repercute en su solubilidad.

 Una alteración de la estructura terciaria o cuaternaria de la proteína, que determine el cambio a una 

conformación más activa o menos inactiva.

Un efecto del pH, sobre el sustrato.

La amilasa es una enzima hidrolítica que degrada el almidón para producir glucosa, maltosa o pequeños oligosacáridos llamados dextrina límite. La amilasa pancreática (ptialina) o amilopsina se halla presente en el jugo pancreático y la saliva. Este enzima ataca al azar los enlaces a (1-4) del interior de la cadena. Así, rinde finalmente unidades de glucosa libre y maltosa. La amilasa no ataca los enlaces a (1-6) y por ello se forma la 

dextrina límite.

Experimento

MATERIAL Y EQUIPO                                     REACTIVOS

Tres tubos de ensayo de 13X100.                    HCL 0.1N

                                                       

Una varilla de vidrio.                                         Agua destilada

Baño María.                                                     Saliva humana

Marcador indeleble.                                         Almidón al 2%

Papel filtro.                                                       Lugol.

Hielo molido                                                    NaOH 0.1N

DESARROLLO EXPERIMENTAL

 (Efecto del pH sobre la amilasa salival)

Colección de saliva.1.

1.Tras enjuagar la boca, se mastica un trozo de papel de filtro para estimular la salivación o mascar un trocito de parafina. Los líquidos segregados se van pasando a un embudo con un filtro humedecido colocado sobre un tubo de ensayo, hasta recoger la suficiente cantidad de saliva para realizar la práctica.(Colectar unos 40 -50 ml).2.

2.La saliva así obtenida se diluye 1:10 con agua destilada, obteniendo así la preparación de enzima base.

Rotular un juego de tubos del 1 al 3 y agregar 2 ml de los siguientes reactivos.

Tabla 1.Reactivos correspondientes para cada tubo

Tubo 1	Tubo 2	Tubo 3
HCI 0.1 N	NaOH 0.1 N	Agua destilada
Almidón  2%	Almidón  2%	Almidón  2%
Saliva diluida (1:10)	Saliva diluida (1:10)	Saliva diluida (1:10)

Agitar bien y medir rápidamente el pH de cada tubo, al humedecer una varilla de vidrio de la disolución y se humedece con ella el papel pH.

Los tres tubos se llevan a baño maría a 37 °C/15 minutos. Una vez terminado se realiza la prueba del iodo (Lugol). Anote sus resultados.4

 ¿Cuál es el pH óptimo de la enzima?

Webquest

 

 

1.     De las enzimas, ¿Qué son? ¿Cómo actúan? ¿Qué

factores afectan a su actividad?

 

A.    Las enzimas son proteínas complejas que producen un cambio químico específico en todas las partes del cuerpo.

B.    Pueden ayudar a descomponer los alimentos que consumimos para que el cuerpo los pueda usar. La coagulación de la sangre es otro ejemplo del trabajo de las enzimas.Las enzimas son necesarias para todas las funciones corporales. Se encuentran en la boca (saliva), el estómago (jugo gástrico), los líquidos intestinales, la sangre y en cada órgano y célula del cuerpo

C.    Concentración del sustrato.- A mayor concentración del sustrato, a una concentración fija de la enzima se obtiene la velocidad máxima. Después de que se alcanza esta velocidad, un aumento en la concentración del sustrato no tiene efecto en la velocidad de la reacción.

Concentración de la enzima.- Siempre y cuando haya sustrato disponible, un aumento en la concentración de la enzima aumenta la velocidad enzimática hacia cierto límite.

Temperatura.- Un incremento de 10°C duplica la velocidad de reacción, hasta ciertos límites. El calor es un factor que desnaturaliza las proteínas por lo tanto si la temperatura se eleva demasiada, la enzima pierde su actividad.

pH.- El pH óptimo de la actividad enzimática es 7, excepto las enzimas del estómago cuyo pH óptimo es ácido.

Presencia de cofactores.- Muchas enzimas dependen de los cofactores, sean activadores o coenzimas para funcionar adecuadamente. Para las enzimas que tienen cofactores, la concentración del cofactor debe ser igual o mayor que la concentración de la enzima para obtener una actividad catalítica máxima.

2.     Elige un órgano del cuerpo humano e investiga, de una de las enzimas características de este,  ¿Qué reacción cataliza?

El pancreas cuenta con 3 enzimas, la proteasa, la lipasa y la amilasa. Solo hablaremos de la ultima, que cuenta con multiples localizaciones en el cuepo humano, sin embargo hablaremos mas especificamente de las pancreaticas. 

Su función consiste en  catalizar la reacción de hidrólisis de los enlaces 1-4 del componente α-Amilosa al digerir el glucogeno y el amlidon para producir azucares simples, es decir, su funcion en cortas cuentas, es la de reducir biomoleculas.

¿Dónde se localiza?

principalmente en las glándulas salivares(sobre todo en las glándulas parótidas) y en el páncreas

 ¿Por qué es tan importante?

Sirve en el diagnóstico de enfermedades determinando sus niveles en plasma para saber si se puede producir una pancreatitis. Sus niveles pueden estar elevados por un daño a las células productoras de la enzima en el páncreas, o bien, por una deficiencia renal (excreción reducida) o también por paperas.

3.      ¿Qué factores pueden influir en su  actividad?

Tiene actividad enzimática a un pH de 7. Cuando una de estas glándulas se inflama, como en la pancreatitis, aumenta la producción de amilasa y aparece elevado su nivel en sangre (amilasemia).

4.      Elabora  una hipótesis sobre la influencia de uno de los factores sobre la

actividad enzimática

● ¿Cuál es la variable dependiente? ¿Y la independiente?

5.   Diseña un experimento que permita comprobar la hipótesis que has

emitido. Para ello toma en cuenta los siguientes puntos:

a.      No debes modificar más de una variable independiente en cada experimento.

b.      Debes de plantear una prueba control en la que no modifiques ninguno de los

factores que intervienen en el proceso.

c.      Se deben realizar al menos tres repeticiones de cada experimento y luego calcular el valor promedio

d.      Ejecútalo  y publica los resultados a través de una web quest que incluya:

i) Problema a investigar

      ii) Hipótesis planteadas (una o varias)

      iii) Diseño experimental realizado que incluya material y métodos

      iv) Resultados obtenidos (organiza los en tablas y gráficas)

      v) Conclusiones

¿Que es una enzima?

Las enzimas son proteínas complejas que producen un cambio químico específico en todas las partes del cuerpo. Por ejemplo, pueden ayudar a descomponer los alimentos que consumimos para que el cuerpo los pueda usar. La coagulación de la sangre es otro ejemplo del trabajo de las enzimas.

Las enzimas son necesarias para todas las funciones corporales. Se encuentran en la boca (saliva), el estómago (jugo gástrico), los líquidos intestinales, la sangre y en cada órgano y célula del cuerpo.

 

 ¿Qué es la amilasa?

La amilasa es una enzima que es producida principalmente por el páncreas y las glándulas salivales, y en mucha menor medida, aportan con su producción, el hígado y las trompas de Falopio.

La amilasa es eliminada por medio de la orina, razón por la cuál, las personas en condiciones normales, tienen concentraciones habituales, dentro de ciertos rangos, tanto en la sangre como en la orina. Denominándose amilasemia al valor de amilasa en la sangre, y amilasuria, al valor de amilasa encontrado en la orina.

La amilasa, o más propiamente dicho, las amilasas, por que existe más de una isoforma, son enzimas hidrolasas, que catalizan la hidrólisis de ciertos polisacaridos, concretamente aminopectina, amilosa, glucógeno y sus productos parcialmente hidrolizados.

 

Valores Normales de Amilasa

Existen unos 200 métodos para la medición de Amilasa, en sangre o en la orina, y según el método que se emplee se tendrá una escala diferente de valores normales. Una de esas escalas, es la que utiliza las unidades Somoggi-Nelson, en este método, los valores normales en sangre son de 60 a 150 unidades Somoggi-Nelson/dL.

Otras escalas, dadas en U/L en las que usa una reacción más o menos compleja, con un sustrato de 2-cloro-4-nitrofenil-alfa-maltotriosido que es hidrolizado por la amilasa para producir 2-cloro-4-nitronaftol, cuya velocidad de producción es monitoreada a 405nm, en este método, los valores normales a 37ºC son para el suero <86 U/L y en la orina <470U/L. 

El criterio que se usa para usar un método u otro, está dado principalmente por razones de disponibilidad de los reactivos que se vayan a emplear para hacer las determinaciones de amilasa. No es por tanto, un criterio económico, sino de acceso a los reactivos. Esto puede variar de país a país, o de proveedor a proveedor.

Causas del aumento de la amilasa

Una de las causas principales para que se puedan encontrar valores aumentados de amilasa en sangre, y en consecuencia en la orina, es la inflamación del páncreas, es decir, una pancreatitis, o también, una inflamación de una glándula salival. Se puede identificar en laboratorio el orígen exacto de la amilasa que ha aumentado, ya que se trata de isoenzimas, es decir, amilasas estrechamente relacionadas pero diferentes, sin embargo, esto no es rutina en un laboratorio clínico, ya que la sintomatología, es decir la semiología clínica suele ser concluyente, y junto con un examen de laboratorio de amilasa, se puede establecer perfectamente el orígen del aumento de la amilasa.

En el caso de las pancreatitis agudas, los niveles de amilasa se elevan ya dentro de las 8 a 12 horas, alcanzando picos, es decir, elevaciones máximas a las 24 a 36 horas, volviendo a valores normales unos dos o tres días después. En estos casos, los valores que se alcanzan en la sangre, fácilmente pueden ser diez veces o más de lo normal.

En el caso de pancreas hemorrágico necrosante, otra patología extremadamente peligrosa, también pueden encontrarse valores extremadamente elevados de amilasa.

En caso de existir una pancreatitis crónica, podremos encontrar elevaciones de la amilasa en suero, estás elevaciones, son mucho menos significativas que en los casos anteriores, pero son elevaciones que se hacen sostenidas en el tiempo mientras dure esta patología.

Otras causas para la elevación de la amilasa, aúnque nunca en valores tan significativos como en una pancreatitis crónica o necrosante, son una úlcera gástrica o duodenal perforadas, o en el infarto mesentérico.

Como ya dijimos antes, una variante de amilasa, que en el análisis rutinario no se diferencia de la pancreática, es la producida por las glándulas salivales, en consecuencia puede producirse elevaciones de amilasa en suero en el caso de parotiditis o vulgarmente conocida como paperas, y en la litiasis parotídea, es decir, en la formación de cálculos en glándula salival que terminan obstruyendo los conductos por los cuales se secreta la saliva a la cavidad bucal.
 

Una excepción es aquel incremente importante de la amilasa en el caso de parotidis epidémica, que señala además una afectación pancrática, la pancreatitis urliana.

Y entre otras causas para encontrar un incremento de amilasa, es la ruptura de una trompa de Falopio, en el caso de un embarazo ectópico, o en insuficiencia renal, en este último caso, no por causa de su producción aumentada, sino por déficit en su eliminación por la orina.

Amilasa en acción.

Causas de la disminución de la amilasa

Se puede observar descenso de los valores de amilasa en la orina, en el caso de carcinoma de pancreas, la disminución de los valores de amilasa en sangre en el caso de hepatopatías, no tiene ninguna significación, sin embargo, si se está frente a una pancreatitis hemorrágica necrosante, que mostró un incremento muy importante del valor de la amilasemia, un descenso excesivamente brusco y exagerado, puede ser evidencia de que el páncreas ha sufrido una destrucción masiva, lo cuál tiene un muy mal pronóstico. 

La insuficiencia pancreática es la inhabilidad del páncreas de producir las enzimas necesarias para la digestión. La insuficiencia pancreática es bastante común en las personas que sufren de cáncer de páncreas. Los suplementos de enzimas pancreáticas son necesarios cuando el páncreas no produce suficientes enzimas para digerir los alimentos. Los doctores a veces recetan enzimas digestivas, incluyendo las enzimas pancreáticas, para mejorar la digestión y absorción de la comida en personas que sufren de condiciones que causan la malabsorción.
Algunas de estas condiciones son:

• después de la cirugía de Whipple
• después de una pancreatectomía total (la extirpación de todo el páncreas)
• el bloqueo o estrechamiento del conducto pancreático o del conducto biliar (los conductos que transportan el jugo pancreático o la bilis)
• tumores pancreáticos o del duodeno
• la fibrosis cística
• pancreatitis

La insuficiencia pancreática puede causar síntomas de indigestión, cólicos después de comer, flatulencia o deposiciones malolientes, heces flotantes o grasosas, deposiciones frecuentes, heces blandas y la pérdida de peso. Los pacientes que tienen estos síntomas deben considerar el uso de las enzimas pancreáticas.

Cerca del 25% de las personas que se someten a la cirugía de Whipple sufren de malabsorción. Las personas que tuvieron la cirugía y radiación tienen más posibilidad de sufrir de malabsorción. La cirugía de Whipple es la operación más común para remover un tumor pancreático. Usualmente después de esta cirugía, los pacientes no pueden absorber grasa normalmente, aunque tomen enzimas pancreáticas. En estos casos, el objetivo del paciente es eliminar la diarrea, restituir una nutrición adecuada y prevenir la pérdida de peso. Una dosis de 30.000 - 40.000 unidades de lipasa con cada comida puede ayudar.

El bloqueo de los conductos biliares es común en pacientes con cáncer avanzado e inoperable en la cabeza del páncreas. Una combinación del uso de enzimas pancreáticas, la consejería nutricional y el drenaje del conducto biliar pueden prevenir la pérdida de peso en estos pacientes. 

En el siguiente video se muestra la amilasa-alfa en un proceso computarizado de reacciones.