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OBJETIVOS
Después de estudiar este capítulo, usted deberá ser capaz de:
Explicar el significado del potencial redox y cómo se puede usar para predecir la dirección del flujo de electrones en los sistemas biológicos.
Identificar las cuatro clases de enzimas (oxidorreductasas) involucradas en reacciones de oxidación y reducción.
Describir la acción de las oxidasas y brindar ejemplos de dónde desempeñan un papel importante en el metabolismo.
Indicar las dos funciones principales de las deshidrogenasas y explicar la importancia del dinucleótido de nicotinamida y adenina (NAD, nicotinamide adenine dinucleotide) y de las deshidrogenasas unidas a la riboflavina en las 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 ellas catalizan y explicar por qué son importantes.
Presentar los dos pasos de reacciones catalizadas por las oxigenasas e identificar los dos subgrupos de esta clase de enzimas.
Apreciar el papel del citocromo P450 en la desintoxicación de fármacos y la síntesis de esteroides.
Describir la reacción catalizada por la superóxido dismutasa y explicar cómo protege los tejidos de la toxicidad del oxígeno.
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IMPORTANCIA BIOMÉDICA
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Desde el punto de vista químico, la oxidación se define como la eliminación de electrones y la reducción como la ganancia de electrones. Por tanto, la oxidación de una molécula (el donador de electrones) siempre va acompañada de la reducción de una segunda molécula (el aceptor de electrones). Este principio de oxidación-reducción se aplica también a los sistemas bioquímicos y es un concepto importante que subyace a la comprensión de la naturaleza de la oxidación biológica. Tenga en cuenta que muchas oxidaciones biológicas pueden tener lugar sin la participación del oxígeno molecular, por ejemplo, las deshidrogenaciones. La vida de los animales superiores depende absolutamente de un suministro de oxígeno para la respiración, proceso por el 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 en una variedad de sustratos mediante enzimas designadas como oxigenasas; muchos fármacos, contaminantes y carcinógenos químicos (xenobióticos) son metabolizados por enzimas de esta clase, conocida como el sistema del citocromo P450. La administración de oxígeno puede salvar vidas en el tratamiento de pacientes con insuficiencia respiratoria o circulatoria.
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LOS CAMBIOS ENERGÉTICOS LIBRES PUEDEN EXPRESARSE EN TÉRMINOS DE POTENCIAL DE REDOX
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En reacciones que implican oxidación y reducción, el cambio de energía libre es proporcional a la tendencia de los reactivos a donar o aceptar electrones. Por consiguiente, además de expresar el cambio de energía libre en términos de ΔG0′(véase capítulo 11), es posible, de manera análoga, expresarlo numéricamente como un potencial de oxidación-reducción o redox (Eʹ0). Desde el punto de vista químico, el potencial redox de un sistema (E...