Las isoenzimas (o preferiblemente, isozimas) son enzimas que catalizan la misma reacción pero tienen diferentes secuencias de aminoácidos. Por lo general, están codificados por diferentes genes y pueden encontrarse en diferentes abundancias en diferentes tejidos. Los diferentes metabolismos óptimos de diferentes tejidos favorecen la selección positiva de secuencias génicas divergentes después de un evento de duplicación de genes, durante el tiempo evolutivo.
Por ejemplo, en organismos más pequeños y más primitivos, solo hay una forma de la enzima delta-ácido aminolevulínico sintasa (ALAS), la enzima que es la primera y la etapa de control de la velocidad en la síntesis de hemo. En estos organismos, el oxígeno puede difundirse a los sitios de producción de energía mediada por hemo. Alrededor de la época de los primeros gusanos, una duplicación de genes resultó en dos genes ALAS diferentes, uno, ALAS1, expresado en todos los tejidos, dirige la síntesis de hemo para la mayoría de las hemoproteínas, como la ruta de producción de energía que utiliza los citocromos, y el otro , ALAS2, se expresa solo en tejidos formadores de sangre (eritroides) para dirigir la síntesis de hemo para la hemoglobina, lo que permite el transporte de oxígeno por todo el organismo para suministrarlo a los tejidos para la producción de energía. En los humanos, ALAS1 está codificado por un gen en el cromosoma 3, mientras que el gen eritroide, ALAS2, está codificado por un gen en el cromosoma X.
