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julio 06, 2010

Lectura 4: Reacciones de oxidación-reducción biológicas

La transferencia de grupos fosfato es una de las características centrales del metabolismo. Las reacciones de transferencia electrónica matabólicas son también de importancia crucial. En estas reacciones de oxidación reducción es responsable, directa o indirectamente, de todo el trabajo realizado por los seres vivos.En los organismos no fotosintéticos, la fuente de electrones son compuestos reducidos; en los organismos fotosintéticos, el dador electrónico inicial es una especie química excitada por absorción de la luz.

El flujo electrónico es espontáneo y exergónico, por que el O2 tiene una afinidad por los electrones mayor que la que tienen los intermedios que ceden los electrones.

En la mitocondria, los transductores ligados a la membrana acoplan el flujo electrónico a la producción de una diferencia de pH transmembrana, con lo que se consigue trabajo osmótico y eléctrico.

La molecula dadora de electrones en una reacción de oxidación-reducciónse denomina agente reductor; la molecula aceptora de electrones es el agente oxidante.

La oxidación de un átomo de carbono es sinónimo de su deshidrogenación, así la oxidación tiene el efecto de eliminar electrones del átomo de carbono. No todas las reacciones biológicas de oxidación-reducción intervienen el oxígeno y el carbono.

Los electrones se transfieren de una molécula a otra de cuatro formas diferentes:

  1. Se pueden transferir directamente como electrones.
  2. En forma de átomos de hidrógeno. Donde el hidrógeno H consiste en un protón (H+) o electrón (e-).
  3. De un dador electrónico a un aceptor en forma de ión hidruro (:H-), que incluye dos electrones.
  4. Cuando hay una combinación directa de un reductor orgánico como oxígeno, para dar un producto en el que el oxígeno está integrado de manera covalente.
Las células no convierten la glucosa en CO2 en una sola reacción muy energética, si no que lo hacen en una serie de reacciones, algunas de las cuales son oxidaciones. Los electrones eliminados en estos pasos se transfieren a coenzimas especializados en el transporte de electrones, como el FAD y el NAD+.
Las células tienen enzimas que catalizan la oxidación de centenares de compuestos diferentes. Estos enzimas canalizan los electrones desde sus sustratos a unos cuantos tipos de transportadores electrónicos universales. Los nucleótidos NAD+ y FAD están muy fuertemente unidos a los enzimas, denominados flavoproteínas, en los cuales actúa un grupo prostético.

Las flavoproteínas, son enzimas que catalizan reacciones de oxidación-reducción utilizando flavina mononucleótido (FMN) o flavina adenina dinucleótido (FAD) como cofactor. Estos cofactores provienen de la vitamina riboflavina. Los grupos protéticos no transportan electrones difundiéndolos desde un enzima al siguiente, lo que hacen es proporcionar un medio por el que la flavoproteína puede retener temporalmente electrones mientras cataliza la transferencia electrónica desde un sustrato reducido a un aceptor electrónico.

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