Las enzimas y la digestión

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2. Las enzimas y la digestión

3. ¿QUÉ SÓN LAS ENZIMAS? • Moléculas proteínicas energizadas son necesarias prácticamente para todas las actividades bioquímicas que se llevan a cabo en el organismo. • Las enzimas son esenciales para la digestión de los alimentos, la estimulación del cerebro, el suministro de energía a las células. • El papel primordial de las enzimas es servir de catalizadores, es decir, acelerar o retardar los cientos de miles de reacciones químicas que se efectúan en el organismo y que controlan los procesos vitales.

4. LA FUNCION DE LAS ENZIMAS • Las enzimas digestivas descomponen las partículas de alimentos para que puedan almacenarse en el hígado o en los músculos. • Otras enzimas convierten después esa energía almacenada en sustancias que el organismo utiliza de acuerdo con sus necesidades. • Además, las enzimas les ayudan a los riñones, al hígado, a los pulmones, al colon y a la piel a eliminar del organismo desechos y toxinas.

5. LA FUNCION DE LAS ENZIMAS • Así mismo, utilizan los nutrientes que han ingresado al organismo para construir nuevo tejido muscular, células nerviosas, hueso, piel y tejido glandular. • Una enzima puede convertir el fósforo dietético en hueso. • Las enzimas promueven la oxidación de la glucosa a fin de crear energía para las células.

6. ENZIMAS ALIMENTARIAS • A pesar de que el organismo produce enzimas, también las puede obtener en los alimentos. • Desafortunadamente, las enzimas son sumamente sensibles al calor. • Incluso una temperatura moderada (48°c o más) destruye la mayoría de las enzimas de los alimentos. • Por esta razón, para obtener enzimas dietéticas, los alimentos se deben comer crudos.

7. Etapas que constituyen verdaderos hitos en la evolución progresiva de la investigación sobre enzimas: • Estudio de la invertasa de la miel, hecho por H. Erlenmeyer, en 1874; • Elaboración de un primer preparado enzimático aminolitico de origen microbiano, patentado por Takamine en Japón, en 1884; • Obtención de una primera enzima en forma cristalina: la ureasa, a partir de la soya, lograda por Sumner en 1926;

8. Etapas que constituyen verdaderos hitos en la evolución progresiva de la investigación sobre enzimas: • Reconocimiento de la secuencia aminoacídica en una serie de enzimas importantes en la década del 60. • Comprobación de la estructura tridimensional de la lisozima por análisis de rayos X, en 1965; • Síntesis química completa de una enzima con actividad de ribonucleasa, realizada por Merrifield, a fines de la década del 60.

9. LAS ENZIMAS COMO CATALIZADORES BIOLÓGICOS • Las enzimas son biocatalizadores complejos de gran especificidad y eficiencia, producidos por las células de organismos vivos. • Las sustancias sobre las que actúan las enzimas, transformándolas, se denominan substratos.

10. Diagrama que esquematiza el modo de acción del modelo del encaje inducido.

11. TIPOS DE ENZIMAS • ENZIMAS DIGESTIVAS (Tracto gastrointestinal y descomponen los alimentos).

12. TIPOS DE ENZIMAS • ENZIMAS METABOLICAS (permite que los nutrientes sean absorbidos en el torrente sanguíneo para ser utilizados en diversas funciones corporales).

14. COFACTORES • Existen enzimas cuya función catalítica se debe exclusivamente a su naturaleza proteica, pero hay otras en que sus propiedades catalíticas, aunque relacionadas con su naturaleza proteica, dependen para su actividad óptima de la presencia de una estructura no proteica y termoestable llamada cofactor. Fe2+, Cu2+, K+, Mn2+, Mg2+

15. Los cofactores pueden ser simples iones inorgánicos o sustancias orgánicas más o menos complejas.

16. COFACTORES Y COENZIMAS • Si los cofactores orgánicos están más débilmente unidos a la proteína (generalmente se unen sólo en el curso de la reacción), se denominan coenzimas.

17. COFACTORES Y COENZIMAS • En el lenguaje corriente de la enzimología, el componente proteico se denomina apoenzima y el complejo completo de proteína y cofactor se llama holoenzima. • Generalmente la apoenzima es inactiva como catalizador.

31. SUBSTRATOS DE ENZIMAS Se usan para medir la actividad catalítica de las enzimas y, para determinar el carácter especifico de una acción enzimática. • Para que una sustancia sea apropiada como substrato de una enzima debe reunir los siguientes requisitos: a) Que experimente una transformación bien definida por la acción catalítica de la enzima; b) Que sea específica para la enzima respectiva o el grupo muy restringido de enzimas. Ej.: el almidón para las alfa y beta amilasas;

32. SUBSTRATOS DE ENZIMAS c) Que según las condiciones del ensayo, previamente fijadas, no sufra una descomposición espontánea o produzca otras reacciones no catalizadas por la enzima; d) Que la transformación del substrato que es catalizada por la enzima. Sea fácilmente medible. EJEMPLO: • Liberación de un ácido o de un álcali que sean medibles por titulación.

33. SUBSTRATOS DE ENZIMAS • Acoplamiento con otras reacciones químicas o enzimáticas, llamadas reacciones indicadoras. Ejemplo: • La reacción química (de fosfatasa en leche), del fenol liberado con la dibromoquinon-clorimida para dar indofenol, de color azul.

34. Los substratos enzimáticos pueden tener dos orígenes • Substratos naturales de las respectivas enzimas, como por ej., El almidón (para amilasas) o el etanol (para la alcohol dehidrogenasa); • Derivados de substratos naturales, obtenidos por síntesis con una estructura química tal que aún son reconocidos y transformados por la respectiva enzima con formación de productos, ya sea coloreados o fácilmente medibles por otro mecanismo. Ejemplo: 4-nitroanilidas de aminoácidos, para proteasas, y nitrofenil derivados de azúcares, para glucosidasas.

35. CLASIFICACIÓN DE LAS ENZIMAS DE LOS ALIMENTOS

36. LAS HIDROLASAScomprenden las: 1. ESTERASAS, entre las cuales son de importancia en los alimentos: a) Lipasas, que hidrolizan los ésteres de ácidos grasos; b) Fosfatasas, que hidrolizan los ésteres fosfóricos de muchos compuestos orgánicos, como, por ejemplo, glicerofosfatos, almidones fosforilados:

37. c) Clorofilasas. en la industria alimentaría debe tratarse de retener el color verde de la clorofila, en el caso de los vegetales deshidratados o en conservas. • Por ello puede protegerse el color natural (retención de clorofila de hasta 60%) por los siguientes tratamientos: • Pre-tratamiento por inmersión (ej., Arvejas), a temperatura ambiente, en solución de bicarbonato de sodio al 2% por espacio de 30 a 40 min. • Procesamiento en salmuera, que lleva adicionada hidróxido de magnesio (0,020-0,025 M). d)Pectino-esterara, enzima importante en la industria de derivados de frutas.

38. 1.2 CARBOHIDRASAS,que se clasifican en: a) Hexosidasas, entre las que interesan la invertasa y la lactasa; y b)Poliasas, que comprenden las amilasas, las celulasas y la poligalacturinasa o pectinasa, que actúa sobre el ácido péctico o poligalacturónico, dando moléculas de ácido galacturónico, carentes de poder gelificante; de importancia en la elaboración de zumos y néctares de frutas.

39. 1.3 PROTEASAS, que se clasifican en: a)Proteinasas, endoenzimas que rompen las uniones peptídicas: -CO-NH de las proteínas. b) Peptidasas, que rompen las uniones de los péptidos hasta la liberación final de moléculas de aminoácidos;

40. c)Catepsinas, a cuya acción en el músculo proteico se deben los procesos autolíticos en la maduración de la carne. d)Renina, Quimosina o Fermento, que se encuentra en el cuarto estómago del ternero alimentado sólo con leche materna y que causa la coagulación de la leche.

41. DESMOLASAS O ENZIMAS OXIDANTES. 2.1 Oxidasas, que comprenden: a) Las OxidasasFérricas: Catalasa, responsable de la pérdida de color y olor de vegetales congelados, y Peroxidasa, que se encuentra en verduras y frutas cítricas. b) A las Oxidasas Cúpricas pertenecen la poli fenol oxidasa, tirosinasa, catecolasa, relacionadas con el Pardeamiento Enzimático.

42. 2.2 Dehidrogenasas. • Xantino-oxidasa, que es una flavoproteína con molibdeno y cataliza la oxidación de xantina y aldehídos como el fórmico. • Lipoxidasa,que cataliza la oxidación de ácidos grasos poliinsaturados y secundariamente también al caroteno de frutas y verduras deshidratadas, a través de los peróxidos formados.

43. METODOS GENERALES PARA LA OBTENCIÓN INDUSTRIAL DE ENZIMAS

44. Las principales fuentes de enzimasusadas en la industria de alimentos son de diferente origen: a) Vegetal: • Lipasas y pectinoesterasase elaboran a partir de soya, ricino y frutas cítricas; • La alfa-amilasa se extrae la germen de trigo. • Las proteasas se obtienen de la papaya, del higo, de la piña y • La peroxidasa, del rábano picante;

45. b) Animal: • Renina, • Pepsina, • Tripsina, • Quimotripsina, • Catalasa y • Lipasa pancreática

46. c) Microbiano: Las enzimas de los hongos: • Aspergillusflavus, • orycae, • niger y • Bacillussubtilis.

47. Aplicaciones industriales