estres oxidativo ................., Resúmenes de Bioquímica

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Papel del estrés

oxidativo en las

enfermedades

respiratorias

QFB.Delia Karina Huitron Velazquez SEP-OCT- 2021

La regeneración de especies reactivas de oxigeno (ERO) a partir del O 2 en las células es un fenómeno natural y cotidiano. Los electrones que contribuyen a su formación por lo general se derivan de portadores de electrones reducidos de la cadena de trasporte de electrones. Las ERO se forman como productos accidentales de reacciones enzimáticas y no enzimáticas. En ocasiones se sintetizan de manera deliberada en reacciones catalizadas por enzimas. La radiación ultravioleta y los contaminantes del aire aumentan la formación de compuestos tóxicos que contienen oxigeno.

El O 2 y la regeneracion de especies reactivas de Oxigeno

Radicales libres (RL) Los radicales libres son moléculas capaces de existir de forma independiente conteniendo en su última orbita uno o más electrones desapareados, los cuales le otorgan a estas carácter paramagnético que las torna muy inestables y altamente reactivas con capacidad para combinarse inespecíficamente, con las diferentes moléculas que integran la estructura celular y los derivados de estas, y con la capacidad de atacar cualquier tipo de biomolecular. Por su configuración electrónica estos radicales presentan una vida media corta. Sin embargo, en diversos estudios, se ha demostrado que la reactividad de estas moléculas se correlaciona inversamente con su vida media y capacidad de difusión en el medio celular.

● Los radicales libres se pueden formar a partir de diversos mecanismos, siendo la adición de un electrón a una molécula estable el más común. Una vez que estos son formados, buscan el modo de conseguir una configuración electrónica estable, razón por la cual interactúan con otras moléculas a través de reacciones de óxido reducción (redox). En dichas circunstancias, hay una transferencia de electrones que necesariamente implican la reducción (ganancia de electrones) y oxidación (perdida de electrones) de las moléculas participantes. ● Dicho mecanismo genera que la producción de radicales libres sea una reacción en cadena, ya que al reaccionar un radical libre con una molécula no radical inevitablemente esta última pasa a ser un RL. Dicha reacción en cadena solamente se detendrá cuando dos radicales libres se encuentren y reaccionen entre sí. Estas reacciones bioquímicas se encuentran clasificadas en tres grupos:

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Estas reacciones bioquímicas se encuentran clasificadas

en tres grupos:

Reacciones de iniciación. Es la formación de un radical libre a partir de no radicales. AB + C→ A• + D + E Reacciones de propagación. Consisten en la formación de un radical libre cuando reacciona una molécula estable con un radical libre. A• + CD → AC + D• Reacciones de terminación. Hace referencia a la reacción química entre dos radicales libres, en donde sus electrones desapareados son cancelados y se genera un producto estable A• + D• → AD

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Radicales libres (RL)

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Oxígeno

● Es un elemento químico de gran

abundancia sobre la tierra. Se

encuentra en un 53. 8 % de la corteza

terrestre y su forma estructural O 2 hace

parte de cerca del 21 % de la

composición del aire. Dentro del geo

sistema de la tierra, el oxígeno se

encuentra en combinación con otros

elementos.

● Diferentes estudios se ha encontrado que el oxígeno puede llegar a ser toxico, cuando los seres vivos se exponen a altas concentraciones por encima de los niveles atmosféricos, lo que puede conllevar a danos tanto reversibles como irreversibles, llegando hasta la muerte celular. ● Dicho efecto nocivo involucra el proceso de reducción parcial del oxígeno, mediante el que se obtienen las especies reactivas de oxigeno (EROS). Estas moléculas pueden convertirse en peligrosos productos del metabolismo celular, debido a que cuando se rompe el equilibrio entre sustancias prooxidantes (EROS) y sustancias antioxidantes se genera estrés oxidativo y por ende diversos procesos patológicos, Figura 1

Oxígeno

Figura 1. Respuesta celular frente a la formación de EROS a través de estímulos fisiológicos

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Especies activas

de oxígeno

En su estado natural, el oxígeno es un bi-rradical; lo que indica que posee dos electrones desapareados en los orbitales p anti ligantes, con el mismo número cuántico de espín, que evita que reaccione como un radical libre y le confiere la característica de ser un elemento altamente oxidante. Es decir, que le permite aceptar electrones de otras moléculas.

● De igual forma, el oxígeno solamente puede reaccionar con moléculas que posean una configuración electrónica semejante a la suya. Razón por la cual queda impedido (por restricción de spin) para reaccionar con la mayoría de moléculas existentes, ya que estas no son bi-rradicales, evitando de esta manera que se lesionen ciertos blancos celulares importantes. Así mismo, en los procesos de transferencia de electrones o de absorción de energía se pueden generar las especies reactivas de oxigeno que involucran, tanto a los radicales libres de oxigeno como a las moléculas no radicales derivadas de este mismo elemento, que aunque no son RL poseen la capacidad de generar RL, Tabla 1.

● Cuando el oxígeno oxida un compuesto este se reducirá gracias a la ganancia de electrones (un electrón por vez), es decir, al adicionar un electrón al oxigeno cuando este se encuentra en estado fundamental se forma el anión superóxido (O 2 - ), si se añade otro electrón como producto se obtendrá el anión peróxido, el cual no es un radical libre ya que no posee electrones desapareados.

● De la misma forma, cuando se da la reducción parcial del oxígeno por aceptación de dos electrones se da paso a la formación de peróxido de hidrogeno (H 2 O 2 ). Sin embargo, la unión que se da entre O-O en el peróxido de hidrogeno es muy débil y se puede llegar a descomponer dando así origen al radical hidroxilo (HO), el cual posee una alta reactividad. Sin embargo, cuando el oxígeno acepta cuatro electrones se forma una molécula de agua (H 2 O), Figura 2. ● El oxígeno en el proceso de reducción parcial también puede absorber energía de nuevo y pasar a un Estado excitado de mayor reactividad y energía, denominado oxigeno singlete.

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Figura 2. Cadena de fosforilación oxidativa de la

mitocondria