CAPÍTULO 12: Oxidación biológica

OBJETIVOS

Después de estudiar este capítulo, usted debe ser capaz de:

• Entender el significado del potencial de óxido-reducción (redox), y explicar cómo puede usarse para predecir la dirección del flujo de electrones en sistemas biológicos.

• Identificar las cuatro clases de enzimas (oxidorreductasas) involucradas en reacciones de oxidación y reducción.

• Describir la acción de oxidasas y proporcionar ejemplos de dónde desempeñan un papel importante en el metabolismo.

• Indicar las dos funciones principales de las deshidrogenasas y explicar la importancia de deshidrogenasas enlazadas a NAD y a riboflavina en vías metabólicas como la glucólisis, el ciclo del ácido cítrico, y la cadena respiratoria.

• Identificar los dos tipos de enzimas clasificadas como hidroperoxidasas; indicar las reacciones que catalizan y explicar por qué son importantes.

• Dar los dos pasos de reacciones catalizadas por oxigenasas, e identificar los dos subgrupos de esta clase de enzimas.

• Apreciar el papel del citocromo P-450 en la detoxificación de fármacos y la síntesis de esteroides.

• Describir la reacción catalizada por la superóxido dismutasa, y explicar cómo protege tejidos contra toxicidad por oxígeno.

IMPORTANCIA BIOMÉDICA

Desde el punto de vista químico, la oxidación se define como la pérdida de electrones, en tanto que la reducción es la ganancia de electrones. De este modo, la oxidación siempre se acompaña de reducción de un aceptor de electrones. Este principio de oxidación-reducción aplica por igual a sistemas bioquímicos y es un concepto importante que fundamenta el entendimiento de la naturaleza de la oxidación biológica. Note que muchas oxidaciones biológicas pueden tener lugar sin la participación de oxígeno molecular, p. ej., deshidrogenaciones. La vida de animales superiores depende por completo de un aporte de oxígeno para la respiración, el proceso por medio del cual las células obtienen energía en forma de ATP a partir de la reacción controlada de hidrógeno con oxígeno para formar agua. Además, el oxígeno molecular se incorpora a los diversos sustratos mediante enzimas llamadas oxigenasas; muchos fármacos, contaminantes y carcinógenos químicos (xenobióticos) son metabolizados por enzimas de esta clase, conocidas como el sistema de citocromo P450. La administración de oxígeno puede salvar la vida en el tratamiento de pacientes con insuficiencia respiratoria o circulatoria.

LOS CAMBIOS DE ENERGÍA LIBRE PUEDEN EXPRESARSE EN TÉRMINOS DE POTENCIAL REDOX

En reacciones que conllevan oxidación y reducción, el cambio de energía libre es proporcional a la tendencia de los reactivos a donar electrones o aceptarlos. De esta manera, además de expresar cambio de energía libre en cuanto a ΔG^0ʹ (cap. 11), es posible, de un modo análogo, expresarlo de manera numérica como un potencial de oxidación-reducción o redox (Eʹ₀). El potencial redox de un sistema (E₀) por lo general se compara con el potencial del electrodo de hidrógeno (0.0 voltios a pH de 0.0). Sin embargo, para sistemas biológicos, el potencial redox (Eʹ₀...