Reacciones de óxido en la vida .pdf
- 1. Reacciones de óxido-reducción en los seres vivos. En los sistemas vivos, las reacciones que capturan energía (fotosíntesis) y las reacciones que liberan energía (glucólisis, cadena respiratoria y ciclo de Krebs), son reacciones de oxidación-reducción. Los seres vivos obtienen la mayoría de su energía libre a partir de la oxidación de ciertos compuestos bioquímicos como glúcidos, lípidos y ciertos aminoácidos. Los procesos de óxido-reducción tienen gran importancia en el metabolismo, porque muchas de las reacciones del catabolismo son oxidaciones en las que se liberan electrones; mientras que muchas de las reacciones anabólicas son reducciones en las que se requieren electrones. Los electrones son transportados desde las reacciones catabólicas de oxidación en las que se libera, hasta las reacciones anabólicas de reducción en las que se necesitan. Este transporte lo realizan principalmente 3 coenzimas: NAD+, NADP y FAD. Estas coenzimas no se gastan, ya que actúan únicamente como intermediarios, cuando captan los electrones se reducen y al cederlos se oxidan regenerándose de nuevo. Ciclo de Krebs (Ciclo del ác. cítrico o de los ác.tricarboxílicos) Es la vía común en todas las células aerobias para la oxidación completa de los glúcidos, grasas y proteínas, también puede ser el punto de partida de reacciones de biosíntesis. Esto ocurre porque se producen metabolitos intermediarios (ác. oxalacético y ác. alfa- cetoglutárico), que pueden salir al citosol y actuar como precursores anabólicos. En este sentido, se dice que el ciclo de Krebs tiene naturaleza anfibólica. El proceso consiste en la oxidación total del acetil-CoA, que se elimina en forma de CO2 . Los e-/H+ obtenidos en las sucesivas oxidaciones se utilizan para formar moléculas de poder reductor y energía química en forma de GTP. A esta formación de energía se la conoce como fosforilación a nivel de sustrato (como la que tiene lugar en la glucólisis). En resumen: el acetil-CoA se une (condensación) con el oxalacetato para formar citrato, quedando liberada la CoA, se producen una serie de reacciones que van a dar finalmente oxalacetato otra vez; en esta secuencia de reacciones lo más importante es que tienen lugar dos descarboxilaciones (producción de CO2), se producen cuatro deshidrogenaciones (oxidaciones); una con NADP, dos con NAD y otra con FAD y se libera energía en forma de GTP. Transporte electrónico (cadena respiratoria) Es un conjunto de reacciones redox encadenadas en serie, éstas reacciones están catalizadas por determinados complejos enzimáticos, lo que hacen posible el flujo de e-/H+ de unos transportadores a otros hasta alcanzar el O2 molecular como último aceptor de e-/H+ el cual se reduce y forma agua. Los transportadores se encuentran en la membrana mitocondrial interna, donde se han identificado tres complejos enzimáticos: a) Sistema I (complejo NAD.H2-deshidrogenasa): los transportadores transfieren simultáneamente átomos de H2 desde el NAD.H2 o el NADP.H2 hasta el FAD, y desde éste a la ubiquinona o CoQ. Hasta aquí la cadena respiratoria es una cadena transportadora de H2. b) Sistema II (complejo citocromos b-c): en este tramo intermedio, el sistema sólo transporta e-. Los H+ quedan liberados en la matriz mitocondrial (en este sentido, desde aquí, la cadena respiratoria es una cadena de transporte de electrones).
- 2. c) Sistema III (complejo citocromos a-a3) : en el último tramo, este sistema es el encargado de ceder los e- al O2 molecular que, al reducirse y unirse a los H+ del medio, forman H2O. La energía liberada en esta secuencia redox va siendo atrapada en distintos momentos en forma de ATP. A este mecanismo de "atrapamiento energético" se le conoce como fosforilación oxidativa. En la cadena respiratoria podemos observar que: Por cada NAD.H2 o NADP.H2 se generan 3 ATP. Por cada FAD.H2 se producen 2 ATP. Al final, siempre se produce agua. La Fotosíntesis La fotosíntesis es uno de los procesos metabólicos de los que se valen las células para obtener energía. Es un proceso complejo, mediante el cual los seres vivos poseedores de clorofila y otros pigmentos, captan energía luminosa procedente del sol y la transforman en energía química (ATP) y en compuestos reductores (NADPH), y con ellos transforman el agua y el CO2 en compuestos orgánicos reducidos (glucosa y otros), liberando oxígeno. La energía captada en la fotosíntesis y el poder reductor adquirido en el proceso, hacen posible la reducción y la asimilación de los bioelementos necesarios, como nitrógeno y azufre, además de carbono, para formar materia viva. La luz es recibida en el Fotosistema II por la clorofila que se oxida al liberar un electrón que asciende a un nivel superior de energía; ese electrón es recogido por una sustancia aceptor de electrones que se reduce, la Plastoquinona (PQ) y desde ésta va pasando a lo largo de una cadena transportadora de electrones, entre los que están varios citocromos (cit b/f) y así llega hasta la plastocianina (PC) que se los cederá a moléculas de clorofila del Fotosistema I. En el descenso por esta cadena, con oxidación y reducción en cada paso, el electrón va liberando la energía que tenía en exceso; energía que se utiliza para bombear protones de hidrógeno desde el estroma hasta el interior de los tilacoides, generando un gradiente electroquímico de protones. Estos protons vuelven al estroma a través de la ATP-asa y se originan moléculas de ATP. Mientras la luz llega a los fotosistemas, se mantiene un flujo de electrones desde el agua al fotosistema II, de éste al fotosistema I, hasta llegar el NADP+ que los recoge; ésta pequeña corriente eléctrica es la que mantiene el ciclo de la vida.