Lectura 4

REACCIONES DE OXIDACIÓN-REDUCCIÓN BIOLÓGICAS

Las reacciones de óxido-reducción son fundamentales en los procesos metabólicos, en los organismos se traduce en transferencia de grupos fosfato. La oxidación es la pérdida de electrones y la reducción es la ganancia de los mismos; un agente oxidante quita electrones y un agente reductor cede electrones. En los organismos no fotosintéticos, la fuente de electrones son compuestos reducidos (alimentos) y en los fotosintéticos es la energía química excitada por la absorción de la luz.
En la célula los transductores de energía, trnasforman la energía de los electrones en trabajo útil y biológico. Conforme la glucosa se va oxidando, se liberan electrones que fluyen a través de estos transductores a intermediarios con una afinidad por electrones como el O2. El flujo electrónico es espontáneo y exergónico. En la cadena respiratoria el trabajo osmótico y eléctrico es aprovechada por el complejo ATP sintetasa.

Los electrones se transfieren de una molécula a otra de cuatro maneras:
1. Transferir directamente como electrones.
2. Transferir en forma de átomos de Hidrógeno (H+) que incluye un electrón (e-).
3. En forma de ión hidruro (incluye dos electrones).
4.Combinación de un reductor orgánico con oxígeno.

Los potenciales de reducción son una medida de la afinidad hacia los electrones.
La utilidad de los potenciales de reducción radica en varios temas, uno de ellos es que se puede predecir la dirección del flujo electrónico; tiene una tendencia a fluir al elctrodo más positivo.
La energía que se obtiene para realizar trabajo por este flujo espontáneo de electrones es proporcional a

En la serie de reacciones que oxidan la glucosa, los electrones son eliminados y se transfieren a coenzimas especializadas en el transporte de electrones, como el NAD- y el FAD.

Las enzimas que están en el cuerpo de los organismos, canalizan los electrones desde sus sustratos a unos tipos de tranportadores electrónicos.
NAD-, NADP, FMN y FAD son cofactores hidrosolubles, su reducción permite la conservación de la energía libre. Los nucleótidos NAD- y NADP se trasladan facilmente de una enzima a otra.

Las proteínas ferro-sulfuradas y los citocromos experimentan oxidación y reducción reversible y actúan también como transportadoras de electrones.

Mientras una molécula de sustrato es oxidada, cediendo dos átomos de hidrógeno, la forma oxidada del nucleótido acepta un ión hidruro (:H-), equivalente a un protón y dos electrones.
Se conocen más de 200 enzimas que catalizan reacciones en las que el NAD+ o el NADP aceptan un ión hidruro desde algún sustrato reducido o en el que el NADH o el NADPH donan un ión hidruro a un sustrato oxidado.

Las flavoproteínas son enzimas que catalizan reacciones de oxidación-reducción utilizando flavina mononucleótido (FMN) o flavina adenina dinucleótido (FAD) como cofactor. Los cofactores proporcionan un medio por el que la flavoproteína puede retener temporalmente electrones mientras cataliza la transferencia electrónica desde un sustrato reducido a un aceptor electrónico. Una característica importante de las flavoproteínas es que la variabilidad en el potencial de reducción estándar.
Algunas flavoproteínas tienen, además de nucelótidos, iones inorgánicos (hierro y molibdeno) fuertemente unidos que pueden participar en transferencia de electrones.