Salud  
Artículo arbitrado  
Fosfatasa alcalina (E.C.3.1.3.1): bioquímica  
y aplicaciones en las ciencias biomédicas,  
ecológicas y alimentarias  
Alkaline phosphatase (E.C.3.1.3.1): biochemistry and  
applications in biomedical, environmental and food sciences  
1
1
GILBERTO MERCADO-MERCADO , NORMA L. DUARTE-MUÑOZ ,  
1
1
1,2  
EMILIO ÁLVAREZ-PARRILLA , LAURA A. DE LA ROSA Y ABRAHAM WALL-MEDRANO  
Recibido: Marzo 26, 2012  
Aceptado: Junio 7, 2012  
Resumen  
Abstract  
Las fosfatasas alcalinas (FAl; E.C.3.1.3.1) son una superfamilia  
de metaloenzimas homodiméricas que hidrolizan mono esteres  
orto fosfóricos unidos a nucleótidos, proteínas y muchos otros  
The alkaline phosphatases (AP) are a superfamily of  
homodimeric metalloenzymes (E.C.3.1.3.1) that hydrolyze  
orthophosphoric monoesters linked to nucleotides, proteins and  
+2  
+2  
+2  
sustratos, a pH entre 8-11 y en presencia de iones Zn y Mg .  
many other substrates, at pH 8-11 and in the presence of Zn  
+
+
++  
++  
+2  
++  
++  
++  
Se inhiben con Be , Fe , Cu y varios poli aniones. Varios  
estudios han confirmado su carácter pleiotrópico, pero nuevos  
estudios estructurales, cinéticos y genéticos revelan nuevos  
roles metabólicos y funcionales. La concentración de FAl total y/  
o isoenzimas, ha sido explotada como marcador de varios  
fenómenos biológicos en ciencias biomédicas (e.g. funcionalidad  
renal, hepática y ósea), ambientales (e.g. fosfatos en suelo  
marino y su remoción de aguas residuales), zoología (e.g. ciclos  
de fertilidad en aves) y alimentos (e.g. pasteurización de la  
leche). Como herramienta analítica, seguirán dando pie al  
desarrollo de varias técnicas inmuno enzimáticas, para beneficio  
de las ciencias biológicas.  
and Mg ions. They are inhibited by Be , Fe , Cu and several  
anions. Several studies have confirmed their pleiotropic nature,  
but new structural, kinetic and genetic studies reveal novel  
metabolic and functional characteristics. Total AP concentration  
and/or isoenzyme quantification, has been exploited as a marker  
of several biological phenomenon in biomedical sciences (e.g.  
renal, hepatic and bone functionality), environmental (e.g.  
phosphate in the seafloor and its removal from wastewater),  
zoology (e.g. fertility cycles in birds) and food sciences (e.g.  
milk pasteurization). As an analytic tool, will give rise to the  
development in various immune enzymatic techniques for the  
benefit of the life sciences.  
Palabras clave: fosfatasa alcalina, cinética enzimática,  
Keywords: alkaline phosphatase, enzyme kinetics,  
biomedicina, ciencias ambientales, ciencias alimentarias.  
biomedicine, environmental sciences, food sciences.  
Introducción  
roducto de la concepción estructura-afinidad implícita a los modelos tradicionales «llave-  
cerradura» de Emil Fisher o «encaje inducido» de Daniel Koshland y a las propuestas de  
algunos otros enzimólogos estructurales, tradicionalmente a las enzimas se les ha visto  
P
como proteínas catalíticas altamente sustrato-específicas, siguiendo el dogma histórico de «una  
enzima, una actividad».  
_
1
________________________________  
Universidad Autónoma de Ciudad Juárez - Instituto de Ciencias Biomédicas. Anillo Envolvente del Pronaf y Estocolmo s/n. C.P. 32300.  
Tels. +52 (656) 688-1800, Fax (656) 688-1821. Ciudad Juárez (32300) Chihuahua, México.  
Dirección electrónica del autor de correspondencia: awall@uacj.mx.  
2
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GILBERTO MERCADO-MERCADO, NORMA L. DUARTE-MUÑOZ, EMILIO ÁLVAREZ-PARRILLA, LAURA A. DE LA ROSA Y ABRAHAM WALL-MEDRANO:  
Fosfatasa alcalina (E.C.3.1.3.1): bioquímica y aplicaciones en las ciencias biomédicas, ecológicas y alimentarias  
Sin embargo, diariamente aparecen nuevos  
estudios que cuestionan estos preceptos, a la  
luz de nuevas herramientas en bioquímica  
estructural y a la construcción de nuevo  
conocimiento sobre el legado de los primeros  
enzimólogos como Pasteur, von Liebig y Kühne.  
Ahora se sabe, por ejemplo, que hay enzimas  
cuyo control biológico radica en su afinidad  
gradual por diversos sustratos (Panosian et al.,  
reacciones en donde se les ve involucradas, se  
les considera una superfamilia (van Loo et al.,  
2010). Por esta razón, frecuentemente son sub  
clasificadas en grupos, por organismo y por  
sustrato utilizado (Brenda, 2011).  
Sustratos. Tanto las fosfatasas ácidas  
(FAc) como las FAl, catalizan la hidrólisis del p-  
nitrofenil-fosfato, a un compuesto (p-nitrofenol)  
que absorbe a los 405 nm de longitud de onda  
2011), que son dispuestas en ambientes más  
(Figura 1). Esta reacción generalmente ha sido  
o menos convenientes para su actividad  
catalítica (Zhang et al., 2005), que pueden  
intercambiar su estructura cuaternaria (Hawrylak  
y Stinson, 1998) e incluso llevar a cabo reacciones  
de primer o segundo orden a conveniencia (Van  
Loo, 2010), o incluso exhibir «promiscuidad»  
enzimática (López-Canut et al., 2011).  
explotada con fines analíticos, en estudios  
cinéticos y de identificación de FAl aisladas de  
nuevas fuentes naturales (Wild-type) y  
modificadas (mutantes). Así, se han reportado  
diversos grados de afinidad por este sustrato  
-8  
(
Km) que van desde 1x10 mM y 0.265 mM en  
organismos como Escherichia coli (Atyaksheva  
et al., 2008) y bovinos (Barcena-Ruiz et al.,  
El aprendizaje sobre estas y otras  
características de una enzima en particular, da  
cuenta no solo de su complejidad estructural y  
eficiencia metabólica, sino también de su  
posición en la escala evolutiva. Tal es el caso  
de la superfamilia de las fosfatasas alcalinas  
2
007) hasta 5.0 o 50.0 mM en isoenzimas  
humanas (Kihn et al., 1991).  
Figura 1. Reacción de catálisis del p-nitrofenol-fosfato  
por la fosfasa alcalina. Fuente: elaboracion propia.  
(
FAl), enzimas con actividad pleiotrópica  
distribuidas ampliamente en todos los seres  
vivos (Coleman, 1992; Zalatan et al., 2008) y  
que han sido explotadas como indicadores  
biológicos en diversas disciplinas químico-  
biológicas.  
Nomenclatura y cinética enzimática  
de las FAl  
Las FAl son metaloenzimas homodiméricas  
que hidrolizan fosfatos unidos a nucleótidos,  
proteínas, y muchos otros sustratos (Koutsioulis  
et al., 2010), a pH entre 8 y 11 y en presencia de  
Neuman (1968) evaluó la afinidad por  
fosforotioatos O- y S-substituidos de las FAl de  
Escherichia coli, de riñón y glándula prostática  
bovina y las FAc de papa y germen de trigo, en  
+
2
+2  
iones Zn y Mg (Zalatan et al., 2008) y  
-3  
solución saturada de MgCl (7x10 M). El  
2
-5  
+
2
ocasionalmente de Co (Chen et al., 2008;  
Koutsioulis et al., 2010). Su reacción catalítica  
se da en dos pasos: en el primero de ellos genera  
un intermediario covalente de fosfoserina y en el  
segundo se da un ataque nucleofílico (en medio  
acuoso o alcohólico) para liberar un fosfato  
inorgánico y un nuevo fosfoester o especie libre  
cisteamin-S-fosfato [Km entre 9.4x10 mM (E.  
-4  
coli) y 2.4x10 mM(Bovina)] fue hidrolizado por  
las FAl, el O-p-nitrofeniltiofosfato lo fue por la FAc  
-4  
de papa (2.4x10 mM) y el p-nitrofenil fosfato por  
las dos, básicamente a las mismas velocidades  
reportadas con los sustratos hidrolizados en  
forma individual. Por último, algunas FAl catalizan  
preferentemente reacciones de trans  
fosforilación en presencia de aceptores de  
(
Koutsioulis et al., 2010). Su nombre sistemático  
es fosfohidrolasa monoéster ortofosfórica  
E.C.3.1.3.1) y debido a la gran cantidad de  
(
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Fosfatasa alcalina (E.C.3.1.3.1): bioquímica y aplicaciones en las ciencias biomédicas, ecológicas y alimentarias  
fosfatos (Koutsioulis et al., 2010; Kozlenkov et  
al., 2002) mientras que otras son muy  
específicas a un solo sustrato (Xie et al., 2010).  
En casi todas las FAl de las que se ha  
elucidado completamente su estructura, se  
involucra la coordinación de dos iones Zn (Zn1-  
Zn , separados a 3.9 Å en FAl bacterianas) y  
Cofactores. Para que una FAl pueda ser  
activada, se necesita de cationes divalentes.  
2
uno de Mg (a 4.9 y 7.1 Å de cada átomo de Zn)  
en la vecindad del centro activo (Coleman, 1992;  
Figura 2). En la primera etapa de hidrólisis, el  
2
+
2+  
2+  
2+  
Ejemplos de estos son el Mg , Zn , Mn , Ca y  
2
+
Co (Xie et al., 2010). A nivel celular, la FAl  
2+  
2+  
2+  
Zn coordina el oxígeno del enlace ester  
necesita de los iones Mg , Zn , Mn , cuando  
su actividad se da en el citoplasma y a los demás  
iones se les ha involucrado en la actividad de FAl  
de membranas. A mayor concentración  
disponible de estos iones, mayor es la actividad  
1
ortofosfórico, mientras que Zn lo hace durante  
2
la hidrólisis del intermediario fosfoseril  
(Coleman, 1992). Los datos reportados por Xie  
et al. (2010) sugieren una cooperatividad entre  
estos iones que parece favorecer el ambiente  
electropositivo necesario para la hidrólisis de  
grupos fosfato y la perfecta conformación de la  
FAl para realizar la catálisis.  
2+  
de la enzima, salvo para el caso del Zn con el  
que se observa una acción inversa (Cuadro 1).  
Cuadro 1. Efecto de la concentración (mM) de cationes en la  
actividad (M/min) de la fosfatasa alcalina (FAl).  
Más aún, la «promiscuidad» para hidrolizar  
fosfomono- o fosfodiesteres observada en  
algunos miembros de la superfamilia de las FAl  
(O’Brien y Herschlag, 2001) es consecuencia  
de las interacciones establecidas entre algunos  
residuos de aminoácidos del centro activo (e.g.  
Lys328 en FAl de E. coli), los átomos de oxígeno  
del grupo fosfato y el agua de coordinación  
Concentración (mM)  
Catión  
0
0.5  
2.5  
5.0  
Mg2+  
Zn2+  
Ca2+  
Mn2+  
Co2+  
K+  
100  
100  
100  
100  
100  
100  
100  
100  
100  
100  
102.3  
88.7  
108.6  
78.6  
119.1  
71.2  
104.7  
138.6  
115.8  
101.5  
102.6  
109.3  
136.3  
139.1  
104.2  
132.9  
133.5  
104.6  
103.2  
101.9  
262.2  
261.5  
113.6  
124.5  
135.9  
143.8  
103.4  
108.2  
235.7  
267.9  
2+  
2+  
asociada al ion Mg (Figura 3). El Co es el  
único metal que puede sustituir al zinc en forma  
dosis y pH dependiente, aunque también puede  
Na+  
Ni2+  
Pb2+  
Cr6+  
2+  
sustituir al Mg (Chen et al., 2008). Esta  
substitución disminuye la actividad de algunas  
FAl bacterianas (e.g. E. coli) pero en otras la  
aumenta (e.g. Bacillus subtilis y Thermotoga  
Fuente: Xie et al., 2010.  
Figura 2. Iones involucrados en el centro activo de dos representantes de la superfamilia FAl. FAl de Eschericiha coli  
izquierda) y Nucleótido pirofosfatasa/diesterasa de Xanthomonas axonopodis (derecha). Fuente: Zalatan et al., 2008.  
(
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Fosfatasa alcalina (E.C.3.1.3.1): bioquímica y aplicaciones en las ciencias biomédicas, ecológicas y alimentarias  
maritima) (Wang et al., 2005). Sin embargo,  
resulta importante señalar que la afinidad por  
estos co factores, al menos para aquellas de  
origen humano, es órgano-específica  
Figura 4. Efecto de los aniones, fosfatos y fosfatos  
orgánicos en la actividad de la FAl. Fuente: Chunsheng,  
2
010 (imagen elaboración propia).  
(
Butterworth, 1983). Por último, aunque no  
asociados estructuralmente de forma natural,  
existen otros cationes que aumentan la  
capacidad catalítica de las FAl dos a tres veces,  
6+  
como lo son el K , Na , Ni , Pb y el Cr  
Cuadro 1).  
+
+
2+  
2+  
(
Figura 3. Fuerzas de coordinación involucradas en  
promiscuidad catalítica» de la FAl de Escherichia coli.  
«
Fuente: López-Canut et al., 2011.  
Bioquímica estructural de la FAI  
La estructura primaria de las FAl de las que  
ya se ha elucidado su estructura completa,  
demuestra una alta conservación entre  
especies. Un análisis de las secuencias  
revisadas y depositadas en Uniprot (http://  
www.uniprot.org) revela que su composición va  
de 407 (e.g. Pseudomonas putrida; Q50HR6)  
hasta 596 aa (e.g. Drosophila melanogaster,  
Q24238; Cuadro 2) y que su identidad  
estructural se conserva entre un 25 y 30%  
Inhibidores. Existen varias formas de inhibir a  
las FAl con metales ionizados. Uno de ellos es el  
vanadio (V) cuyo efecto inhibitorio es atribuido a la  
formación de estados de transición análogos a  
las bipirámides trigonales (Holtz et al., 1999). La  
estructura de los complejos con V es más  
parecida al estado de transición que muestran los  
grupos fosfato, y probablemente interaccionen  
más fuertemente con el sitio activo de la enzima  
(
2
(
Murphy y Kantrowitz, 1994) con una relación  
:1 de aminoácidos hidrofílicos:hidrofóbicos  
Butterworth, 1983). Cabe señalar, sin embargo,  
que la sola sustitución por 2 His del Asp-153 y  
Lis-328, es la responsable del incremento en  
20 a 30 veces más de las FAl de mamíferos vs  
las bacterianas (Murphy y Kantrowitz, 1994).  
(Marchand et al, 2009). Otros cationes divalentes  
La estructura secundaria del sitio activo de  
la mayoría de las FA, consiste de dos cadenas  
de polipéptidos idénticos (homo dímero) que al  
plegarse, forma regiones con estructuras  
secundarias basadas principalmente en hélices  
alfa y vueltas beta, pero también algunas regio-  
nes plegadas sólidamente de espiral aleatoria.  
Debido a su naturaleza homo-dimérica, su peso  
molecular puede ir desde 35 000 (e.g. intestino  
de camello, Fahmy et al., 2008) hasta los 494  
000 KDa en células de linfoma de Hodgkin  
humano (Belland, 1993), dependiendo del  
organismo o tejido involucrado (Schillace y Scott,  
1999; Luan et al., 2003).  
como berilio, plata, cobre y el estroncio, provocan  
efectos inhibitorios en la FAl (Koncki et al., 2006;  
Llinas et al., 2006). Además, el NO , NO y SO  
2
3
42  
parecen no tener una influencia significativa en la  
actividad de las FAl (Figura 4) mientras que otros  
aniones de fosfato tienen una influencia estero  
específica. Por último, las FAl de mamíferos  
difieren de las bacterianas en ciertas propiedades  
alostéricas y su susceptibilidad a la inhibición no  
competitiva por L-amino ácidos tales como  
fenilalanina, triptófano, homoarginina y leucina  
(Llinas et al., 2006), aunque ciertos azúcares como  
la trehalosa, glucosa, fructosa y sacarosa pueden  
estabilizar a ciertas FAl (Sekiguchi et al., 2012).  
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Cuadro 2. Residuos de aminoácidos de algunas FAl representativas.  
UNIPROT  
Q50HR6  
P19406  
P19405  
P00634  
P05187  
P10696  
P09923  
PO5186  
P08289  
P24823  
P24823  
Q16JH5  
Q24238  
AA  
Gen asociado  
Género/especie  
Pseudomonas putrida  
Bacillus subtilis  
Bacillus subtilis  
Escherichia coli  
Homo sapiens  
Bacteriana  
407  
N/D  
461 phoA phoAIV BSU09410  
462 phoB phoAIII BSU05740  
471 phoA b0383 JW0374  
Humano  
535  
532  
528  
524  
524  
529  
559  
558  
596  
ALPP (PLAP)  
ALPPL2  
ALPI  
Homo sapiens  
Homo sapiens  
ALPL  
Homo sapiens  
Roedores  
Insectos  
AlPi  
Rattus norvergicus  
Mus musculus  
Akp5 Eap  
Iap Akp-3 Akp3  
AAEL013330  
N/D  
Mus musculus  
Aedes aegypti  
Drosophila melanogaster  
Fuente: http://www.uniprot.org. No disponible (N/D).  
En algunas especies la FAl es una  
glicoproteína, puesto que se le han encontrado  
algunos glúcidos unidos a su molécula, en  
especial a la glucosa, fructosa, galactosa,  
manosa y fucosa, representando en muchos  
casos alrededor del 20% del peso de la  
molécula madura (Butterworth, 1983). Por  
último, las características de la estructura  
terciaria y cuaternaria así como la capacidad  
catalítica de las FAl, ha sido explotada para  
desarrollar técnicas para su identificación y  
cuantificación. Por ejemplo, la porción  
glicosilada, actividad catalítica y potencial  
antigénico de las isoformas de FAl humana  
Genética y metabolismo  
Para que una célula pueda sobrevivir a un  
ambiente dinámico e impredecible, ésta debe  
interpretar e integrar las señales extracelulares  
con los vectores de señal internos, los cuales  
deberán iniciar la transducción de señales que  
modifican el metabolismo intermediario y la  
regulación genética. Para el caso que nos  
ocupa, pese a que la reacción básica de la  
superfamilia de FAl se cumple en prácticamente  
todos los organismos y reinos, su participación  
metabólica difiere a razón de la complejidad del  
organismo y sus necesidades. Por ejemplo, la  
forma activa de la FAl de E. coli, generalmente  
se localiza en el peri plasma y se mantiene  
inactiva (reducida) en el citoplasma de células  
en crecimiento o cuando la condición de fosfatos  
es baja (Derman y Beckwith, 1995). En el caso  
de Saccharomyces cerevisiae, su FAl es  
(Seibel et al., 2005) y de perro (Calderón-de la  
Barca et al., 1993), ha permitido en desarrollo  
de técnicas inmunoradiométricas (IRMA por sus  
siglas), ensayos inmuno absorbentes ligados a  
enzimas (ELISA) y ensayos de precipitación o  
electroforesis con lectinas.  
1
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Fosfatasa alcalina (E.C.3.1.3.1): bioquímica y aplicaciones en las ciencias biomédicas, ecológicas y alimentarias  
generalmente secretada al exterior de la célula  
en vesículas fabricadas en el citoplasma, las  
cuales se ponen en contacto con ciertos  
transportadores vacuolares implicados en la  
detoxificación de metales, de los que obtiene el  
zinc necesario para su actividad catalítica (Qiao  
et al., 2009). Tanto en E. coli (Brocklehurst et  
al., 1999) como S. cerevisiae (Eide, 2003) la  
homeostasis de zinc citoplasmático es  
controlada por la regulación pre y post-  
transcripcional, así como el funcionamiento de  
varios transportadores de entrada y salida para  
este ion divalente, regulando consecuentemente  
la actividad de FAl, junto con muchas otras  
metaloenzimas.  
en la mayoría de los tejidos cada FAl se  
encuentra asociada a las membranas celulares  
con su centro y capacidad catalítica orientados  
al citoplasma, en los neutrófilos forma parte de  
los denominados fosfosomas. En adultos con  
función hepática normal, aproximadamente el  
50% de la actividad de FAl detectada en el  
plasma corresponde a la isoenzima hepática,  
mientras que en niños y adolescentes el 90%  
corresponde a la isoenzima ósea (Seibel, 2005).  
Todas estas isoenzimas difieren en propiedades  
fisicoquímicas, antigénicas y catalíticas (Miao y  
Scutt, 2002) y también se pueden presentar  
otras formas atípicas: a) Fracción biliar  
(hepática rápida o alfa rápida), b) Neoplásica y  
c) De migración lenta (complejos moleculares  
de gran tamaño constituidos por la enzima y  
una molécula de IgG (Blake et al., 1984; Banik,  
Las fosfatasas en plantas son muy  
semejantes a las de animales. Se han tenido  
varios registros acerca esta enzima con  
respecto a los vegetales. Por mencionar  
algunas de ellas, en el genoma de Arabidopsis  
existen 112 genes que probablemente  
codifiquen FAl; las cuales, la mayoría son  
fosfatasas del tipo 2C (PP2C) (de la subfamilia  
PPM), mientras que sólo una es específica de  
Tyr (Kerk et al., 2002). Sin embargo, son las  
FAc las que más abundan en el reino vegetal y  
la mayoría no presentan una marcada  
especificidad de sustrato, y están involucradas  
en el aprovechamiento de los fosfatos orgánicos  
del suelo.  
2009).  
Por último, Eguchi (1995) estudió dos  
isoenzimas (m-PAy s-PA) de la FAl en insectos.  
Al igual que en los humanos, estos isómeros  
fueron controlados por distintos genes de un  
mismo cromosoma. El estudio se realizó en  
distintos tejidos, bajo condiciones de alcalinidad  
y cadenas de azúcares. Los resultados  
mostraron que el 43% de la secuencia de  
aminoácidos a partir de cDNA de la m-PA,  
mostró homología con tres tipos de fosfatasa  
de humano. También, se da la conclusión que  
dichas isoenzimas son funcionalmente  
importantes en la conservación de los insectos,  
desde una perspectiva evolutiva.  
En humanos, hay cuatro tipos de  
isoenzimas: la no específica a tejido (TNAP, por  
sus siglas en inglés) que se encuentra en hueso,  
hígado y riñón y son codificadas por el  
cromosoma 1 (1p36.1-34; Llinas et al., 2006).  
La isoenzima placental (PLAP), la de células  
germinales (GCAP) y la intestinal (IAP),  
muestran una homología entre 90-98% pero se  
identifican entre su composición glicosilada  
FAl como marcador bioquímico  
La FAl también ha sido una herramienta  
muy útil en el desarrollo de métodos en biología  
molecular, tales como las técnicas inmuno  
histoquímicas (Khatkhatay y Desai, 1999) y para  
la remoción de 5´-fosfatos de fragmentos de  
DNA (Koutsioulis et al., 2010). Para reacciones  
de identificación de proteínas (Western Blot) en  
soportes poliméricos (e.g. nitrocelulosa) ha sido  
usada con bastante éxito debido a la estabilidad  
que presentan los cromógenos catalizados por  
FAl-acopladas a anticuerpos (Blake et al., 1984).  
(
Seibel, 2005) y sus genes se ubican en el  
cromosoma 2 del humano (Orimo et al., 2010).  
Mutaciones en los genes que codifican a TNAP  
provoca hipofosfatasia, una alteración rara  
familiar (Orimo et al., 2010). Además, existen  
otras en neutrófilos, hueso y en secreciones  
como la leche (Butterworth, 1983). Mientras que  
1
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Vol. VI, No. 2 • Mayo-Agosto 2012 •  
GILBERTO MERCADO-MERCADO, NORMA L. DUARTE-MUÑOZ, EMILIO ÁLVAREZ-PARRILLA, LAURA A. DE LA ROSA Y ABRAHAM WALL-MEDRANO:  
Fosfatasa alcalina (E.C.3.1.3.1): bioquímica y aplicaciones en las ciencias biomédicas, ecológicas y alimentarias  
En las últimas dos décadas, las FAl se han  
FAl en Zoología  
utilizado ampliamente en ensayos de inmuno  
En principio, el valor de la FAl en las discipli-  
absorción ligando a enzimas (ELISA), utilizando  
nas de la biodiversidad tiene prácticamente el  
una sal disódica de p-nitrofenil fosfato (PNPP)  
mismo fundamento y aplicación que en las  
como sustrato y un tampón de dietanolamina  
ciencias biomédicas mencionadas anterior-  
con ácido clorhídrico (0.1 M con pH 9.8) y cloruro  
mente. Por ejemplo, la competencia estructural  
de magnesio (Banik, 2009). Sin embargo, hoy  
entre el vanadio y los grupos fosfato donadores  
por hoy se usan más los anticuerpos acoplados  
mencionada anteriormente, ha sido señalada  
a otras enzimas (e.g. HRP) por conveniencia  
como el posible mecanismo hipoglicemiante  
técnica.  
observado tras la administración de vanadato a  
FAl en biomedicina  
perros y ratas diabéticas (Kim et al., 2006; Li et  
al., 2009).  
Aparte de su aplicación como reactivo en  
numerosas pruebas inmuno histoquímicas, las  
diversas isoenzimas de la FAl han sido utilizadas  
como criterio diagnóstico de varias patologías  
desde ya hace muchos años. Por ejemplo, la  
inmuno detección de TNAP ha sido utilizada  
como marcador de remodelación ósea (Hoshi  
et al., 1997; Millan et al., 2006) mientras que la  
actividad de fosfatasa total en orina lo ha sido  
como marcador precoz de lesión tubular renal  
La FAl también se ha estudiado en la  
conservación de distintos animales como  
marcador de su alimentación. En el estudio  
reportado por Nicolescu (2008) con el tucán real  
(
Ramphastos sulfuratus), se observaron  
valores de FAl más elevados en hembras que  
en machos en época de ovulación, producto de  
la hipercalcemia que incrementa los niveles  
séricos de esta enzima. Cabe señalar que  
valores semejantes habían sido detectados en  
casos de infección por ricketsias, hepatitis  
herpesvirus, neoplasia y colestasis. Los autores  
recomendaron administrar dietas controladas  
en minerales para no alterar enzimas ni  
biomoléculas que el tucán real utilice a lo largo  
de su vida.  
(
Di Carlo et al., 2007). Sin embargo, la  
sensibilidad de cada isoenzima para definir el  
funcionamiento normal y patológico del tejido al  
que pertenece, ha sido relegado a un segundo  
nivel diagnóstico en los últimos 20 años,  
previendo el mejoramiento en las técnicas de  
detección de otras bio moléculas que resultan  
mejores «marcadores». Por ejemplo, la FAl total  
plasmática ha quedado en desuso, dando paso  
a su isoforma ósea y más recientemente a otros  
marcadores más sensibles como la  
osteocalcina, la hidroxiprolina o la sialoproteína  
ósea (Seibel, 2005).  
La FAI también ha sido estudiada en  
veterinaria clínica. Schlesinger (1995) estudió  
el efecto que contenía methamoglobinemia y  
anemia en perros a partir de la dosificación de  
la acetaminofen. En dicho estudio, a los perros  
se les administró seis a siete tabletas de  
acetaminofen de 500 mg para hacerles un  
análisis hematológico, en donde se encontró  
que la FAl fue incrementada conforme a los días  
transcurridos. En contraste, la actividad de la  
enzima en el sistema hepático fue disminuida  
ligeramente. Pizzani et al. (2008) observaron las  
concentraciones de fósforo fítico sobre la  
actividad de la FA en el epitelio intestinal de  
ovinos de cuatro meses de edad. Los animales  
fueron distribuidos en cuatro grupos de cuatro  
animales cada uno y fueron alimentos con alto  
contenido de fósforo fítico en proporciones de  
Aun así, el valor diagnóstico de la FAl sérica  
total todavía sigue siendo útil en la práctica clínica  
diaria como parte de las baterías diagnósticas  
óseas y hepáticas. Desde un punto de vista  
farmacológico, salve decir que existen  
numerosos compuestos orgánicos fosforilados  
que inhiben la acción de ciertas FAl asociadas a  
neoplasias como es el caso del poliestradiol  
fosfato en el cáncer de próstata (Xie et al., 2007)  
y el polifloretin fosfato para enfermedades  
dérmicas, ambos son grandes inhibidores sobre  
esta enzima (Sorimachi, 1987).  
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Fosfatasa alcalina (E.C.3.1.3.1): bioquímica y aplicaciones en las ciencias biomédicas, ecológicas y alimentarias  
0
, 40, 60 y 80%, respectivamente. Los ovinos  
enzimática de compuestos orgánicos en lodos  
activados en condiciones aeróbicas es más  
eficiente que la observada en condiciones  
anaeróbicas o en condiciones de anoxia. En  
particular, una gran proporción del fósforo total  
presente en las aguas residuales se encuentra  
en forma de compuestos orgánicos, por lo que  
las enzimas hidrolíticas presentes en los lodos  
activados aeróbicamente son críticas para la  
eficiente eliminación de fósforo durante el  
tratamiento de aguas residuales. En estos  
casos, la FAl y no la FAc, es la enzima indicada  
para degradar las especies orgánicas o-  
fosfóricas, mismas que se encuentra por  
ocurrencia natural. Sin embargo, los lodos  
también pueden tener cantidades importantes  
fueron sacrificados después de ayuno y se les  
realizó una punción en la vena yugular, e  
inmediatamente se les extrajo el intestino  
delgado. La actividad de la FA fue disminuida  
en el porcentaje de fósforo fítico del 80%. Esto  
se debió a que la superficie de las células del  
epitelio intestinal incrementa la actividad de esta  
enzima a partir de la flora intestinal.  
Por último, la FAl se ha ido utilizando como  
indicador biológico de adaptación de insectos  
fitófagos. Yan et al. (2011) evaluaron la  
interacción de dos hemípteros (Aleirodidae)  
patógenos: Bemisia tabaco biotipo B y  
Trialeurodes vaporarium. Ellos teorizaron que  
B. tabaco tenía una capacidad fitofágica mayor  
que T. vaporium en parte debida a una mayor  
actividad de las isoenzimas de FAl. Sus  
hallazgos demostraron que la FAl de T.  
vaporium se adaptaba con mayor rapidez  
+
+
+
2+  
2+  
de iones divalentes (e.g. K , Na , Ca , Mg , Ca ,  
3+  
2+  
2+  
Al , Mn y Ni ) y aniones diversos (e.g. o-  
fosfato, pirofosfato, hexametafosfato y -  
glicerofosfato) que pueden afectar seriamente  
la actividad de la FAl presente (Luan et al.,  
(
respuesta a corto plazo) cuando se le  
2003).  
cambiaba de un tipo de planta a otra, pero que  
B. tabaco tenía una mayor velocidad al largo  
plazo cuando se le dejaba en un mismo  
huésped vegetal.  
La actividad de FAl en rizosferas y suelos  
también ha sido propuesta como indicadores  
de fertilidad de suelos y/o de su nivel de  
contaminación. En el primer caso, el  
cooperativismo entre especies fúngicas y/o  
bacterias y la rizosfera asociada a plantas como  
la manzana tropical (Solanum viarum;  
Hemashenpagam y Selvaraj, 2011) o soya  
FAl en ciencias ambientales  
Las reacciones de fosforilación/defos-  
forilación involucradas en la transducción de  
señales son muy importantes en la membrana  
plasmática de las células vegetales. Por  
ejemplo, la actividad de la H -ATPasa está  
regulada por una fosforilación dependiente de  
Ca y muchas cinasas de membrana son  
dependientes de este cofactor. Sin embargo, se  
han identificado muy pocas fosfatasas en ella.  
Hoy se sabe que la fosforilación se puede dar  
en forma reversible, lo cual modula muchos  
procesos celulares, incluyendo procesos del  
ciclo celular, respuesta a factores de  
crecimiento, hormonas y otros estímulos  
ambientales, control metabólico y procesos de  
desarrollo (Marchand et al., 2009).  
(
Glycine max, Ramesh et al., 2011) ha sido  
monitoreado, como parte de otros indicadores  
bioquímicos, mediante la actividad de FAl en el  
suelo. Para el segundo caso se ha evaluado el  
nivel de FAl en suelos contaminados con  
compuestos organoclorados (Gao et al., 2012),  
herbicidas a base de sulfonilureas (Sofo et al.,  
+
2
+
2
012) o metales pesados como el mercurio  
(Tazisong et al., 2012), cuya presencia la carga  
y metabolismo microbiano del suelo. Por último,  
la FAl se ha ido utilizando como bioindicador de  
la limitación de fósforo en sitio marítimo. Iriarte  
et al. (2006) observaron la importancia de la  
actividad enzimática de ensambles  
fitoplanctónicos como indicadores de su  
metabolismo y la relación que existía la FAI con  
la producción de nutrientes inorgánicos en la  
Por otra parte, la hidrólisis es un paso  
primario y a menudo limitante en los procesos  
de tratamiento de aguas residuales. La hidrólisis  
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Fosfatasa alcalina (E.C.3.1.3.1): bioquímica y aplicaciones en las ciencias biomédicas, ecológicas y alimentarias  
Antártida. En dicho estudio se encontró que la  
actividad de la FAtuvo una correlación negativa  
con las concentraciones de fósforo, esto indica  
que hay un déficit en la actividad de la enzima  
cuando existe un alto contenido del fósforo  
inorgánico en el fitoplancton.  
roles metabólicos, aspectos cinético-enzimáticos  
o estructurales incrementará el número y calidad  
de las investigaciones a nivel internacional. Por  
lo pronto, la FAl como marcador bioquímico,  
seguirá dando pie al desarrollo de varias técnicas  
inmuno enzimáticas, para beneficio de las  
ciencias químico-biológicas.  
FAl en ciencia de alimentos  
Literatura citada  
La actividad de la FAl se ha utilizado en  
estudios de calidad e impacto metabólico de  
diversos alimentos. En el primer caso, se le ha  
utilizado como un indicador de eficiencia en la  
pasteurización de la leche, pues la presencia y  
metabolismo microbiano de bacterias de alta  
resistencia térmica como Mycobacterium  
tuberculosis, se debe interrumpir por encima de  
los 70 °C (Bárcena-Ruiz et al., 2007; Banik,  
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2009; Payne y Wilbey, 2009) y en la respuesta  
y rendimiento del maíz, tras la exposición de  
este cultivo a fertilizantes y abonos (Álvarez-  
Solís, 2010). Por otro lado, en varios estudios  
se ha visto que el perfil nutrimental de algunos  
alimentos modifica la expresión y actividad de  
la fosfatasa alcalina, como es el caso de la  
respuesta diferencial al consumo de aceites de  
soya, coco, palma y pescado en ratas sanas  
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(
2
Wahnon et al., 1992; Edem y Akpanabiatu,  
006) o sujetas a estrés xenobiótico (Rasmy et  
al., 2011). Por último, la expresión y actividad  
de la FAl en respuesta a los antioxidantes del  
ajonjolí (Sharma et al., 2012), ajo (Whang et al.,  
2012) y uva (Shin et al., 2010), ha dado cuenta  
de los efectos hepatoprotectores de estos  
ingredientes comunes en la cocina mexicana.  
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Diversos integrantes de la superfamilia de  
fosfatasas alcalinas (FAl) han sido utilizados  
como marcadores de fenómenos biológicos en  
ciencias biomédicas (e.g. funcionalidad renal,  
hepática y ósea), ambientales (e.g. fosfatos en  
suelo marino y su remoción de aguas  
residuales), zoología (e.g. ciclos de fertilidad en  
aves) y alimentos (e.g. calidad de productos  
lácteos). En este artículo se han revisado  
solamente algunas de estas aplicaciones. Sin  
embargo, la elucidación día con día de nuevos  
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Vol. VI, No. 2 • Mayo-Agosto 2012 •  
GILBERTO MERCADO-MERCADO, NORMA L. DUARTE-MUÑOZ, EMILIO ÁLVAREZ-PARRILLA, LAURA A. DE LA ROSA Y ABRAHAM WALL-MEDRANO:  
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Este artículo es citado así:  
Mercado-Mercado, G., N. L. Duarte-Muñoz, E. Álvarez-Parrilla, L.A. De la Rosa y A. Wall-Medrano. 2012:Fosfatasa alcalina  
(E.C.3.1.3.1): bioquímica y aplicaciones en las ciencias biomédicas, ecológicas y alimentarias. TECNOCIENCIA Chihuahua 6(2):112-122.  
Resúmenes curriculares de autor y coautores  
GILBERTO MERCADO MERCADO. Terminó su licenciatura en 2007, año en que le fue otorgado el título de licenciatura en Química, por el Instituto  
de Ciencias Químicas Biológicas de la Universidad Autónoma de Ciudad Juárez (UACJ). Realizó su posgrado en Ciudad Juárez, Chihuahua;  
donde obtuvo el grado de Maestro en Ciencias (especialidad en Agroalimentaria) en el 2011. Desde el 2009 labora en el Instituto de Ciencias  
Biomédicas de la UACJ y posee la categoría de Profesor Honorario en el Departamento de Bioquímica. Es autor de 4 artículos científicos en  
revistas indexadas como arbitradas; ha participado en diversos proyectos de investigación financiados por fuentes externas, incluyendo fondos  
sectoriales y mixtos CONACyT. Ha asistido a ponencias en congresos nacionales e internacionales, ha realizado estancias a Universidades  
nacionales financiado por DEFLFIN y AMC. Ha asistido a cursos de actualización en el área de bioquímica, microbiología y alimentos.  
NORMA LETICIA DUARTE MUÑOZ. Terminó su licenciatura en 1986, año en que le fue otorgado el título de Ingeniero Industrial en Química, por el  
Instituto Tecnológico de Chihuahua. Realizó su posgrado en el Instituto de Ciencias Biomédicas de la Universidad Autónoma de Ciudad  
Juárez; donde es candidato a Maestro en Ciencias Químico-Biológicas con especialidad en Ambiental. Actualmente labora en el Instituto  
de Ciencias Biomédicas de la UACJ, como profesor honorario en el área de Química.  
EMILIO ALVAREZ-PARRILLA. Terminó su licenciatura en 1992, año en que le fue otorgado el título de Licenciado en Oceanología por la Facultad  
de Ciencias Marinas de la Universidad Autónoma de Baja California (UABC). Realizó su posgrado en España, donde obtuvo el grado de  
Maestro en Ciencias en Ciencia e Ingeniería de Alimentos en 1995 por la Universidad Politécnica de Valencia y el grado de Doctor en  
Ciencias Químicas en el 2000 por la Universidad de Santiago de Compostela. Desde 2001 labora en el Instituto de Ciencias Biomédicas de  
la UACJ y posee la categoría de Profesor Investigador de Tiempo Completo categoría C. Ha sido miembro del Sistema Nacional de  
Investigadores desde 2001 (Nivel II a partir de 2011). Su área de especialización es fitoquímicos de alimentos y sus efectos benéficos sobre  
la salud. Ha dirigido 22 tesis de licenciatura y de maestría. Es autor de 28 artículos científicos, más de 40 ponencias en congresos, y 18  
capítulos de libros científicos, y coeditor de 2 libros científicos; ha participado 18 proyectos de investigación financiados por fuentes externas.  
Es evaluador de proyectos de investigación del CONACYT (Fondos institucionales, mixtos y sectoriales) y proyectos internos de la Universidad  
de Colima y Universidad Autónoma de Baja California. Es árbitro de once revistas científicas de circulación internacional.  
LAURA A. DE LA ROSA. Terminó su licenciatura en 1996, año en que le fue otorgado el título de Licenciada en Oceanología por la Facultad  
de Ciencias Marinas de la Universidad Autónoma de Baja california (UABC). Realizó su posgrado en España, donde obtuvo el grado de  
Doctor en Ciencias Biológicas en el área de Farmacología en 2001 por la Universidad de Santiago de Compostela. Desde 2002 labora en  
el Departamento de Ciencias Químico-Biológicas de la Universidad Autónoma de Ciudad Juárez (UACJ) y posee la categoría de Profesor-  
Investigador titular C. Recientemente ha realizado una estancia sabática en el Departamento de Bioquímica de la Memorial University of  
Newfoundland, Canadá en el área de alimentos funcionales. Ha sido miembro del Sistema Nacional de Investigadores desde 2002 (Nivel  
I). Actualmente trabaja en el área de caracterización química y actividad biológica de fitoquímicos obtenidos de productos alimenticios. Ha  
dirigido 13 tesis de licenciatura y 1 de maestría. Es autora de aproximadamente 25 artículos científicos en revistas internacionales, 9  
capítulos de libro y co-editora de 2 libros científicos. Es evaluadora de proyectos de investigación del CONACYT y proyectos internos de la  
universidades Autónoma de Baja California, Autónoma de Chihuahua y Universidad de Colima.  
ABRAHAM WALL-MEDRANO. Terminó su licenciatura en 1990, año en que le fue otorgado el título de Químico Farmacéutico Biólogo, por la Facultad  
de Ciencias Químicas de la Universidad Autónoma de Guadalajara (UAG). Realizó su posgrado en Hermosillo Sonora, donde obtuvo el grado  
de Maestro en Ciencias (especialidad en Nutrición Humana) 1999 y Doctor en Ciencias en el 2004, por el Centro de Investigación en  
Alimentación y Desarrollo, A.C. Desde el 2006 labora en el Instituto de Ciencias Biomédicas de la UACJ y posee la categoría de Profesor  
Investigador de Tiempo Completo categoría C. Su área de especialización es nutrición humana y experimental. Ha dirigido más de 40 tesis  
de licenciatura y maestría. Es autor de 20 artículos científicos, más de 40 ponencias en congresos, y 10 capítulos de libros científicos; ha  
participado en diversos proyectos de investigación financiados por fuentes externas, incluyendo fondos sectoriales y mixtos CONACyT.  
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