001 Oxidacion Biologica 8p

Oxidación biolóqica
V

Peter A. Mayes, PhD, DSc

y, en ocasiones, la administración de oxigeno a presiones
altas (terapéutica con oxigeno hiperbarica) ha proEn química, Ia oxidacidn se define como la pérdida de
electrones y la reducción como la ganancia de ellos;
esto se ilustra mediante la oxidación del ion ferroso
en férrico.
e- (electrón)

'i

En consecuencia, la oxidación está siempreacompaiíada por la reduccion de un aceptor de electrones.
Este principio de oxidacibn-reducción se apiica del
mismo modo a los sistemas bioquimicos y es un
concepto importante en la comprensidn de la naturaleza de la oxidacion biolbgica. Se apreciar&que
numerosas oxidaciones biologicas pueden tener lugar
sin la participaciiin del oxígeno molecular, por ejemplo, las deshidrogenaciones.

IMPORTANCIABIQMÉDICA
Aunque ciertas bacterias (anaerobias) sobreviven en
ausencia de oxfgeno, la vida de los animales superiores
depende de manera absoluta de su suministro. ES uso
principal de este es en la respiracibn, que puede ser
definida como el proceso por el cual las cdlulas obtienen energía, en forma de A V , de la reaccibn controlada del hidrbgeno con el oxigeno para formar
agua. Además, el oxigenomolecular es incorporado a
una variedad de sustratos por las enzimas designadas
como axigenasas; muchos medicamentos, contaminantes ambientales y carcinbgenos quimicos (xenobibticos) son metaboli7ados por enzimas de esta clase,
conocida como el sistema del citocromo P450. La
administración de oxigeno puede salvar la vida de
pacientes con insufíciencia respiratoria o circulatoria

bado ser valiosa, aunquepuede causar intoxicaciún.

LOS CAMBIOS DE ENERG~ALIBRE
PUEDEN EXPRESARSE EN TÉRMINOS
DEL POTENCIAL REDOX
En las reacciones que implican oxidacián y reducción,
el intercambio de energia libre es proporcional a la
tendencia de las sustancias reaccionantes para donar
o aceptar electrones. De este modo, además de expresar
eI cambio de energía en términos de A G ' (capitulo
~
1S),
es posible, demanera análoga, expresarlo numkricamente como un potencial de oxidación-reduccibn
o potencial redox (E'& FA usual comparar el potencial
redox de un sistema (E,) contra el potencial del electrodo de hidrógeno, el cual, a pH O, se designa como
0.0 voltios. Sin embargo, para los sistemas biológicos
es normal expresar el potencial redox (E',) a pH 3.0 en
el cual el potencial del electrodo de hidrdgeno es-0.42
voltios. Los potenciales de oxidorreducci6n de algunos
sistemas redox de interés especial en la fisiología de los
mamíferos están indicados en el cuadro 13-1. La lista
de potenciales redox que se muestran en el cuadro
permite predecir la dirección del flujo de electrones
de un par redox al otro.

LAS ENZIMAS QUE INTERVIENEN
EN PROCESOS DE OXIPACIÓN
Y R E D U C C I ~ NSE DENOMINANOXIOORREDUCTASAS

En la siguiente descripcibn, las oxidorreductasas se
clasifican en cuatro grupos: oxidasas, deshidrogenasas, hidroperoxidasas y oxigenasas.

(Capitulo 13j

Cuadro 13-1.
.Algunos potenciales redox
importaricia espm
temas

de oxid acitin en
-

-+"

IS

'

m

-

-

"nlt;nn

Figura 13-1. Oxldacibn de un metabolito catalizado por una
oxidasa (A) que forma H20, ('B) que forma H202.

Citocromo
Ilhiquinon
Citocromo

LAS OXIDASAS UTILlZAN OXÍGENO
COMO ACEPTOR DEL HIDRÓGENO
Las oxidasas catalirart la eliminacihn de hidrógeno be un
sustrato iisando al oxígeno como aceptor de
hidriigenoa. Forman agua o peróxido de: hidrbgeno como
u n producto de la reacción (figura 13-1).

Algunas oxidasas contienen
cobre
Idacitocrorno oxidasa es una hemoproteínaamplíarnente
distribuida en muchos tejidos,pues tiene cl típico
grupo prostetico hem presente en la rnioglobulina,
hemoglcibulina y otros citocromos (capitulo 7). Es el
cornpcincnte terminal de la cadena de portadores rcspiratorios que se encuentran en las mitocondrias y resulta. de este modo, responsable de la reacción por la
cual los electrones que provienen de la oxidación dc
las moléculas del sustrato por las deshidrogenasac son...