Se entiende por hidrólisis enzimática la hidrólisis que se produce mediante un grupo de enzimas llamadas hidrolasas. Estas enzimas ejercen un efecto catalítico hidrolizante, es decir, producen la ruptura de enlaces por agua según: H-OH + R-R’ → R-H + R’-OH.
Se nombran mediante el nombre del sustrato seguido de la palabra hidrolasa, y cuando la enzima es específica para separar un grupo en particular, éste puede utilizarse como prefijo. En algunos casos este grupo puede ser transferido por la enzima a otras moléculas y se considera la hidrólisis misma como una transferencia del grupo al agua.
A veces suele utilizarse el nombre común de la enzima, por lo que muchas veces el sufijo –asa, nos indicará generalmente que se trata de una hidrolasa. Por ahora no ha sido posible encontrar una nomenclatura sistemática para todas las péptido-hidrolasas, por lo que hoy en día, para las nuevas enzimas, su nombre se forma según: fuente de péptido hidrolasa seguido, si es necesario, de una letra para distinguirla de otra enzima.J.C.López. Enzimología. Ed. Científico-Médica
A continuación se explican todos los grupos de enzimas hidrolasas, citando como ejemplos las más importantes en humanos.
Actuando sobre enlaces éster Bajo el nombre de esterasas se comprenden una amplia cantidad de importantes enzimas que producen la ruptura del enlace éster formado por los ácidos inorgánicos (fosfórico, sulfúrico) u orgánicos diversos con diferentes alcoholes o tioles. Pese a las numerosas investigaciones existe todavía cierta incoherencia, dada la escasa especificidad de acción para muchas esterasas.A.N. Martonosi. The Enzymes of Biological Membranes, 2nd Edition. Ed. Plenum, Vols. 3 y 4 Se han formado seis subgrupos, de acuerdo con la reacción típica:
Ésteres de ácidos orgánicos Con alcoholes RCOOR’ + H2O → RCOOH + R’OH Con tioles RCOSR’ + H2O → RCOOH + R’SH Ésteres de ácidos inorgánicos Con ácido fosfórico: - Monoéster fosfórico - Diéster fosfórico - Monoéster trifosfórico Con ácido sulfúrico: RO-SO3H + H2O → ROH + SO4H2 Carboxílico éster hidrolasas En este primer subgrupo se encuentran las enzimas características de la hidrólisis de los lípidos. Las esterasas se presentan tanto en reino animal como en el vegetal. Algunas reacciones son reversibles, es decir, que son capaces de producir hidrólisis y síntesis. Las enzimas más importantes son: - Glicerol-éster hidrolasa. Conocida comúnmente como lipasa. Cataliza la reacción:
Triglicérido + H2O → Diglicérido + un ion de ácido graso.
Es menos activa para los diglicéridos e inactiva con monoglicéridos. Proviene del páncreas y se halla también en el plasma sanguíneo, eritrocitos y leucocitos. También se admite una cierta capacidad por parte de la mucosa gástrica y del intestino delgado para la síntesis de la lipasa en vista de que, con la pancreotomía se produce un fuerte descenso del nivel sanguíneo, pero que vuelve al normal al cabo de algunas semanas.
Tiene cierto valor diagnóstico que los valores en orina que se ven aumentados en los casos de carcinoma pancreático.
Clínicamente se estima que, en parte, interviene una escasa formación o una normal inhibición de la lipoproteidolipasa en la hipercolesterolemia, especialmente en conexión con hiperlipemia y quizás otros trastornos del metabolismo de la colesterina. - Lisolecitina acil hidrolasa o fosfolipasaB Está presente en el corazón, hígado, bazo, páncreas y cerebro. Se encarga de separar los ácidos grasos restantes de la lisolecitina y todos los de la lecitina, quedando como producto final el éster glicerol fosfórico de la colina, con lo que conseguimos desintoxicar a la lisolecitina que es hemolítica. - Acetilcolinesterasa o acetilcolina hidrolasa Hidroliza la acetilcolina a colina y ácido acético, también actúa sobre otros ésteres acéticos y cataliza transacetilaciones. Se localiza en el sistema nervioso central, en las placas terminales motóricas del músculo estriado, en la placenta y superficie de eritrocitos, así como en los trombocitos. - Acilcolina acilhidrolasa o colinesterasa Reacción: Acilcolina → colina + anión.
Actúa sobre diversos ésteres de colina, es poco específica.
Se encuentra en casi todos los tejidos, principalmente suero sanguíneo y glándulas como testículos, páncreas e hígado, donde con gran probabilidad se forma y localiza en los microsomas.
Los valores de esta enzima se ven alterados en patologías muy diversas, como afecciones parenquimatosas hepáticas, hepatitis aguda, colangitis, lesión alcohólica hepática, cardiopatías descompensadas, malignoma hepático, infarto de miocardio, síndrome nefrótico, etc. - Colesterol esterasa Desdobla los ésteres de la colesterina y de otros esteroles. Se encuentra en el páncreas, hígado, suero, etc. Su determinación en el suero sanguíneo se utiliza para el diagnóstico (junto con otras pruebas) y pronóstico de la hepatitis vírica. En general, la disminución de la enzima cursa paralela a la gravedad de la lesión hepática, pero no tiene valor decisivo para un diagnóstico diferencial, ya que en la mayoría de colecistitis, colangitis, etc., presentan valores normales. - Vitamina-A-acetato hidrolasa Cataliza la reacción:
Vitamina A acetato + H2O → vitamina A + acetato. - Carboxílico-éster hidrolasa. Es una esterasa órgano fosfato sensible. Cataliza la reacción:
Éster carboxílico + agua → alcohol + carboxilato.
Tioléster hidrolasas - Cinco enzimas activas sobre acil derivados de la coenzima A, separándola: Acetil CoA, Palmitoil-CoA, succinil-CoA, 3-hidroxi-isobutiril y 3-hidroxi-3uuu-metilglutaril-CoA hidrolasa. Están presentes en el hígado, corazón, cerebro y riñón de cerdo. La cuarta también hidroliza la 3-hidroxipropionil-CoA. - Tres enzimas actúan sobre acil derivados del glutatión separándolo: S-2-hidroxiacilglutatión, S-acilglutatión, S-acetoacetilglutatión hidrolasa.
Fosfórico monoéster hidrolasas Abundan en animales, plantas, bacterias, hongos y levadura. Las dos primeras enzimas son las más importantes y poseen el mismo nombre sistemático de: - Ortofosfórico monoéster fosfohidrolasa o fosfatasas ácida y alcalina. Ambas catalizan la misma reacción pero a pH diferente:
Monoéster ortofosfórico + H2O → alcohol + ortofosfato
Poseen una amplia especificidad, catalizando también transfosforilaciones.
Se ha observado una variación en sangre en afecciones hepatobiliares y procesos óseos. La determinación de la enzima leucocitaria se usa para la diferenciación de tipos de trastornos mieloproliferativos, policitemia y es de algún valor en el diagnóstico precoz del embarazo.
La fosfatasa ácida está muy difundida por los tejidos humanos, pero con mayor actividad que la alcalina y casi ausente en huesos y mucosa intestinal. Abunda en los vegetales, levadura e hidroliza difícilmente los ésteres fosfóricos de amino-alcoholes, mientras que la de la próstata humana lo hace más rápidamente. La fracción eritrocítica es de gran interés en pruebas de paternidad. - Fosfoserina fosfohidrolasa Interviene en el metabolismo glucídico y en la síntesis de fosfoproteidos y fosfolípidos, catalizando la reacción:
L-(o D)-fosfoserina + H2O → L-(o D)-serina + ortofosfato - 5’-ribonucleótido fosfohidrolasa y 3’-ribonucleótido fosfohidrolasa Ribonucleasas que atacan específicamente a los nucleótidos con grupo fosfato en la posición que indica en número dando el ribonucleótido correspondiente.
Se encuentra ampliamente distribuida en el cuerpo, siendo los órganos más ricos la próstata, lóbulo posterior de la hipófisis, hígado, viniendo luego cerebro, riñón, testículos, etc. La determinación de su actividad sérica se aplica en clínica paralelamente a la determinación de la fosfatasa alcalina. Se han encontrado valores superiores al normal en pacientes con tuberculosis, amiloidosis, pacientes con oclusiones de vías biliares, etc. - Adenosina-3’-5’-difosfato 3’-fosfohidrolasa Cataliza la reacción:
Adenosina-3’-5’-difosfato + H2O → AMP + ortofosfato
También actúa sobre el 3’-fosfoadenililsulfato. - Meso-inositol hexafosfato fosfohidrolasa Es muy específica y se encuentra en el pericarpio de los granos. Buenas fuentes son el salvado de trigo, arroz, cebada, riñones, Aspergillus, malta de cebada y alfalfa. Cataliza la reacción: Meso-inositol hexafosfato + 6 H2O → meso-inositol + 6 ortofosfato.
En particular las de la flora intestinal bacteriana son de importancia, pues intervienen así en la asimilación del calcio. - D-glucosa-6-fosfato fosfohidrolasa Se encuentra en hígado (microsomas) y riñón. Interviene en las últimas etapas de la glicogenólisis catalizando la importante reacción, muy específica:
D-glucosa-6-fosfato + H2O → D-glucosa + ortofosfato
Su déficit es considerado como la causa originaria de la enzimopatía recesiva autosómica denominada tesaurosis de glucógeno tipo 1 hepatorrenal o enfermedad de von Gierke-Cori, donde sólo se encuentra el 1-10% de la cantidad normal de la enzima en el hígado. También actúa sobre la D-glucosamina-6-fosfato y lentamente sobre la fructosa-6-fosfato.
- D-glucosa-1-fosfato fosfohidrolasa Cataliza la reacción: D-glucosa-1-fosfato + H2O → D-glucosa + ortofosfato.
También actúa, más lentamente, sobre la D-galactosa 1-fosfato. - D-fructosa-1,6-difosfato 1-fosfohidrolasa Se encuentra en las hojas de la espinaca, en el riñón e hígado, pero ausente en intestino. Es activada por el ion magnesio. Cataliza la reacción:
D-fructosa 1,6-fosfato + H2O → D-fructosa-6-fosfato + ortofosfato. - Fosfoproteína fosfohidrolasa Cataliza la reacción:
Fosfoproteína + n H2O → proteína + n ortofosfato.
Actúa sobre la caseína y otras fosfoproteínas. La enzima del bazo también actúa sobre fosfatos fenólicos y fosfoamidas.
Fosfórico diéster hidrolasas Son las fosfodiesterasas, por escindir tan sólo uno de los enlaces de un diéster-ortofosfórico, siendo necesaria luego la acción de una monofosfoesterasa para la completa hidrólisis del diéster. Abundan en la cáscara de arroz y el veneno de las serpientes. - Ortofosfórico diéster fosfohidrolasa Se encuentra en el bazo y en la serpiente Crotalus adamanteus. Da un monoéster fosfórico y un alcohol. La del bazo forma 3’-nucleótidos. - L-3-glicerofosforilcolina glicerofosfohidrolasa Produce colina y glicerol-1-fosfato. - Desoxirribonucleato oligonucleotidohidrolasa y desoxirribonucleato 3’-nucleotidohidrolasa Despolimerizan los desoxirribonucleoproteidos y los ácidos desoxirribonucleicos de elevado peso molecular a mononucleótidos y mononucleótidos, según: DRNA + (n-1) H2O → n oligo-desoxirribonucleótidos Otras nucleasas de la mucosa intestinal y la fosfodiesterasa completan la hidrólisis. Ambas enzimas se encuentran en las células de diversos órganos, con mayor cantidad en los tejidos de gran actividad mitósica, pero mientras que la primera localizada en el núcleo celular es prácticamente inactiva y sólo se activa al agregar iones magnesio, la segunda es inactivada por estos iones. Ambas se hallan en el plasma sanguíneo humano. Se han podido comprobar también en el líquido cefalorraquídeo y se excretan por la orina. Algunas patologías en las que se ha observado una variación de esta enzima son afecciones pancreáticas, hepatitis, leucemia, lupus eritematoso, etc. Trifosfórico monoéster hidrolasas - La desGTP trifoshidrolasa Libera trifosfato y desoxiguanosina y actúa también sobre el GTP (guanosina trifosfato). Sulfúrico éster hidrolasas o sulfatasas Hidrolizan los sulfatos de ésteres según: R-O-SO3H + H2O = ROH + SO4H2 - Arisulfato sulfohidrolasa Actúa sobre un fenolsulfato. Se encuentra en moluscos, caracol, aspergillus, riñón y cerebro de hombre y de la rata. Actuando sobre compuestos glicosílicos Glicósido hidrolasas thumb|Amilasa de la saliva humana. - α-amilasa o α-1,4-glucán 4-glucanohidrolasa Hidroliza los enlaces α-1,4-glucán en polisacáridos conteniendo tres o más unidades D-glucosa enlazadas α-1,4 y actuando al azar, sobre almidón, glucógeno, polisacáridos relacionados y oligosacáridos. - β-amilasa o α-1,4-glucán maltohidrolasa