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
1
12  
• 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  
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  
(
1
13  
•
Vol. VI, No. 2 • Mayo-Agosto 2012 •