Lactato Deshidrogenasa: Definición, Propiedades y Usos
Belleza elegante
Los organismos vivos tienen formas de mantenerse vivos y funcionar a pesar de todo tipo de condiciones ambientales adversas. Sin embargo, para vivir se necesita energía, y esa energía proviene de la descomposición del combustible absorbido por el organismo en forma de alimentos. Echemos un vistazo más de cerca a la complejidad y elegante belleza de la descomposición de este combustible y los procesos metabólicos de las células vivas.
¿Qué es la lactato deshidrogenasa?
La lactato deshidrogenasa es una enzima que desempeña un papel importante en la glucólisis, o la descomposición de la glucosa en energía que se utiliza para los procesos metabólicos en humanos y otros organismos vivos. Las enzimas son moléculas de proteínas que reducen la energía de activación de las reacciones químicas para que los reactivos puedan formar productos más fácilmente. En otras palabras, catalizan la reacción o hacen que comience o avance más rápido. La energía de activación es la barrera energética que los reactivos deben superar para reaccionar entre sí y formar productos. La lactato deshidrogenasa se utiliza en las reacciones de glucólisis que ocurren en ausencia de oxígeno. Esas reacciones son anaeróbicas, es decir, sin oxígeno.
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Propiedades físicas y químicas de la lactato deshidrogenasa
La lactato deshidrogenasa es una oxidorreductasa, que es una enzima que cataliza reacciones en las que hay transferencia de electrones de una molécula a otra. Este tipo de transferencia de electrones ocurre en la glucólisis. Una molécula de lactato deshidrogenasa, o LDH, está formada por cuatro tetrámeros, que son moléculas grandes que contienen cuatro subunidades. Hay cinco formas diferentes, o isómeros, de LDH que tienen estructuras ligeramente diferentes entre sí. Estas se denominan isoenzimas, que son diferentes formas de una misma enzima. Cada una de estas isoenzimas es capaz de catalizar la misma reacción, pero cada una lo hace de forma diferente. Estas isoenzimas se formaron con el tiempo mediante la evolución genética para cumplir diversos propósitos dentro de los organismos vivos.
Hay cinco tipos de isoenzimas LDH, cada una con su propia secuencia diferente de aminoácidos. Estos están etiquetados como LDH 1 a LDH 5. Dos de estas isoenzimas son LDH (M) y LDH (H). En los seres humanos, se encuentran en el músculo y el corazón, respectivamente. Las otras isoenzimas de LDH se distribuyen en varios órganos como los glóbulos rojos, el hígado, el páncreas, el músculo esquelético y los pulmones, el tejido linfático y las plaquetas. En general, se encuentran dondequiera que sea necesario descomponer la glucosa en ausencia de oxígeno.
Cómo se utiliza la lactato deshidrogenasa
El cuerpo humano necesita energía, incluso cuando está en reposo. El combustible más importante del cuerpo para proporcionar esta energía es la glucosa, que se descompone a nivel celular en el citoplasma, o material fuera del núcleo. El proceso de glucólisis descompone esta glucosa para producir trifosfato de adenosina o ATP, que es la molécula productora de energía del cuerpo. La glucólisis puede ocurrir con o sin oxígeno, pero es más eficiente para producir energía si hay oxígeno presente. El proceso de glucólisis comienza con una molécula de glucosa como reactivo inicial, pasa por varios pasos y luego termina con el producto, piruvato. Para obtener piruvato, una de las moléculas de la reacción, el dinucleótido de nicotinamida y adenina, o NAD, debe reducirse a NADH. Sin entrar en todos los detalles, esta reducción hace posible que la glucólisis continúe.
Una vez que se forma este piruvato, la reacción puede continuar por uno de dos caminos diferentes, el anaeróbico o el aeróbico. Si no hay suficiente oxígeno, se continuará un camino anaeróbico sin él. Si hay un buen suministro de oxígeno, la reacción entrará en el ciclo del ácido cítrico, también llamado ciclo de Krebs, que tiene lugar en las mitocondrias celulares, que son orgánulos productores de energía dentro del núcleo celular. Cuando el ciclo de Krebs es el camino que sigue el piruvato, el piruvato se oxida completamente a dióxido de carbono y agua. Esta reacción también produce una gran cantidad de ATP, proporcionando energía al cuerpo de manera eficiente.
Metabolismo anaeróbico de la glucosa
A veces, cuando no hay suficiente oxígeno disponible o, en el caso de los glóbulos rojos (en los que no hay mitocondrias), el piruvato que se crea mediante la glucólisis se metaboliza anaeróbicamente. Para que esta ruta anaeróbica pueda producir energía, aún debe poder producir ATP.
Sin embargo, en condiciones anaeróbicas, el NADH reducido debe oxidarse nuevamente a NAD. Aquí es donde entra en juego la LDH. La LDH es la enzima que cataliza esta reacción de oxidación del piruvato para que el NAD pueda volver a entrar en el ciclo de la glucólisis en un determinado paso de la degradación de la glucosa. De esta manera, la glucólisis puede continuar sin oxígeno y aún producir algo de ATP para obtener energía. Esta es la reacción en la que la LDH actúa como enzima catalizadora:
- Piruvato + NADH + H + < > Lactato + NAD +
La glucólisis anaeróbica ayuda al cuerpo a mantener la homeostasis en condiciones de escasez de oxígeno. Por eso la LDH se encuentra en grandes cantidades en el músculo esquelético, el corazón, el hígado y los ganglios linfáticos. Todas estas son áreas del cuerpo que tienen un alto consumo de oxígeno. La reacción catalizada por la LDH es reversible, por lo que cuando hay más oxígeno disponible, puede ir en la dirección opuesta para producir piruvato. Luego, el piruvato puede tomar el camino aeróbico en las mitocondrias para producir una mayor cantidad de ATP.
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Debido a que el tejido dañado en el cuerpo generalmente tiene un suministro de oxígeno comprometido, mostrará una mayor producción de LDH. Esta es la base de las pruebas médicas que se realizan para diagnosticar diversas lesiones tisulares, como un ataque cardíaco. Cuando un paciente sufre un ataque cardíaco, los niveles de isoenzima LDH que son específicos del corazón estarán elevados.
Resumen de la lección
La lactato deshidrogenasa es una enzima que desempeña un papel en la glucólisis, que es la descomposición de la glucosa en energía que impulsa los procesos metabólicos en los organismos vivos. Las enzimas son moléculas que reducen la energía de activación de una reacción, reduciendo el obstáculo que deben superar para que ocurra. Las enzimas catalizan reacciones, lo que significa que las hacen más rápidas o hacen que comiencen. La lactato deshidrogenasa cataliza reacciones en la glucólisis que son anaeróbicas o sin oxígeno.
La lactato deshidrogenasa, o LDH, es una oxidorreductasa, que es una enzima que cataliza reacciones que tienen transferencia de electrones. La molécula de LDH está formada por cuatro tetrámeros, o moléculas con cuatro subunidades. La LDH tiene al menos cinco formas diferentes llamadas isoenzimas. Estas formas pueden catalizar la misma reacción, pero de forma diferente para cada una.
La glucólisis se produce en el citoplasma, o material intracelular fuera del núcleo. La glucólisis produce trifosfato de adenosina, o ATP, que es la principal molécula productora de energía del cuerpo humano. El piruvato es el producto final de la glucólisis. Para obtener piruvato, es necesario reducir una de las moléculas de la reacción, el dinucleótido de nicotinamida y adenina, o NAD, a NADH. Esto permite que continúe el proceso de glucólisis. El piruvato que se forma a partir de la glucólisis puede tomar uno de dos caminos diferentes. Si hay suficiente oxígeno, tomará el camino aeróbico y entrará en el ciclo del ácido cítrico, también llamado ciclo de Krebs, que ocurre en las mitocondrias celulares, que son los orgánulos productores de energía dentro del núcleo celular.
La LDH es la enzima que cataliza la reacción del piruvato cuando se produce de forma anaeróbica. Esto ayuda al cuerpo a mantener la homeostasis cuando el oxígeno escasea.
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