Oxidaciones biológicas

1. • Dra. Melba Fernández Rojas
•Oxidaciones Biológicas
Bioquímica

2. Q.F.B. Melba Fernández Rojas
OBJETIVOS
Entender el significado del potencial de óxido-reducción (redox) Identificar las cuatro clases
de enzimas (oxidorreductasas) involucradas en reacciones de oxidación y reducción.
Describir la acción de oxidasas y proporcionar ejemplos de dónde desempeñan un papel
importante en el metabolismo.
Indicar las dos funciones principales de las deshidrogenasas y explicar la importancia de
deshidrogenasas enlazadas a NAD y a riboflavina en vías metabólicas como la glucólisis, el ciclo del
ácido cítrico, y la cadena respiratoria.
Identificar los dos tipos de enzimas clasificadas como hidroperoxidasas; indicar las reacciones que
catalizan y explicar por qué son importantes.
Describir la reacción catalizada por la superóxido dismutasa, y explicar cómo protege tejidos contra
toxicidad por oxígeno
Dar los dos pasos de reacciones catalizadas por oxigenasas, e identificar los dos subgrupos
Apreciar el papel del citocromo P-450 en la desintoxicación de fármacos y la síntesis de esteroides.

3. OXIDACIONES
BIOLÓGICAS
Q.F.B. Melba Fernández Rojas
Bioquímica

4. Q.F.B. Melba Fernández Rojas

5. Q.F.B. Melba Fernández Rojas
La vida de animales
superiores depende
por completo de un
aporte de oxígeno para
la respiración
Es el proceso por
medio del cual las
células obtienen
energía en forma de
ATP a partir de la
reacción controlada de
hidrógeno con oxígeno
para formar agua.

6. Q.F.B. Melba Fernández Rojas
El oxígeno molecular se
incorpora hacia diversos
sustratos mediante
enzimas oxigenasas
Muchos fármacos,
contaminantes y
carcinógenos químicos
(xenobióticos) son
metabolizados por
enzimas de esta clase,
conocidas como el sistema
de citocromo P450.
La administración de
oxígeno puede salvar vidas
en el tratamiento de
pacientes con insuficiencia
respiratoria o circulatoria

10. Q.F.B. Melba Fernández Rojas

11. Q.F.B. Melba Fernández Rojas
Es el cambio
proporcional a la
tendencia de los
reactivos de donar o
aceptar electrones.
También es
llamado potencial
de
oxidorreducción E
(E′0)
LOS CAMBIOS
ENERGÉTICOS LIBRES
PUEDEN EXPRESARSE
EN TÉRMINOS DE :
Además de expresar cambio
de energía libre en cuanto a
ΔG 0 es posible, expresarlo de
manera numérica como un
potencial de oxidación-
reducción

12. Las posiciones relativas de los sistemas redox en el cuadro
permiten predecir la dirección de flujo de electrones desde una
pareja redox hacia otra.
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13. Q.F.B. Melba Fernández Rojas
OXIDORREDUCTASAS
1. Oxidasas
2. Deshidrogenasas
3 .Hidroperoxidasas
4. Oxigenasas

14. Q.F.B. Melba Fernández Rojas
Catalizan la
eliminación de
hidrógeno desde
un sustrato
usando oxígeno
como su aceptor.
Formando agua o
peróxido de
hidrógeno como
producto.
Contienen Cu+
CITOCROMO OXIDASA
Hemoproteína acarreadora final
de electrones en la cadena
respiratoria. inhibida por CO, CN y
H2S.
OXIDASAS

15. El complejo enzimático de la citocromo
oxidasa comprende:
Citocromo aa3: hemo a3 combinado con otro hemo, hemo a,
en una sola proteína
Contiene dos moléculas de hemo, cada una con un átomo de
Fe que oscila entre Fe3+ y Fe2+ durante la oxidación y la
reducción.
Contiene dos átomos de cobre, uno asociado a cada unidad
de hemo.

16. Q.F.B. Melba Fernández Rojas
Algunas más son
flavoproteínas:
contienen
riboflavina
(vitamina B2) y
son:
flavín
mononucleótido
(FMN) y flavín
dinucleótido
(FAD)
-L- aminoácido
oxidasa:
desamina los L-
aminoácidos
-Xantina
oxidasa:
conversión de
purinas en ácido
úrico
-Aldehído
deshidrogenasa:
actúa sobre
aldehídos y
sustratos
heterocíclicos

17. Q.F.B. Melba Fernández Rojas
DESHIDROGENASAS
Transfieren hidrógeno de un
sustrato a otro en una
oxidorreducción acoplada.
(NAD+)
Forman parte de
la cadena
respiratoria de
transporte de
electrones de un
sustrato al
oxígeno.

18. Q.F.B. Melba Fernández Rojas
Algunas dependen
de NAD o NADP a
partir de niacina
(nicotinamida o
vitamina B3).
Las ligadas al NAD
participan en la
glucólisis, ciclo de
Krebs y en la cadena
respiratoria.
Las ligadas al NADP
se encuentran
involucradas en la
vía de las pentosas
fosfato, síntesis de
ácidos grasos
(lipogénesis) y en la
síntesis de
esteroides.

19. Otras deshidrogenasas dependen de la
riboflavina
FMN y el FAD se
relacionan con
deshidrogenasas y
oxidasas
FAD acepta dos
electrones y dos H+ en la
reacción, se
forma FADH2.
Deshidrogenasas unidas
a la riboflavina están
relacionadas con el
transporte de electrones

20. Los citocromos son
considerados como
deshidrogenasas
Los citocromos son
hemoproteínas que contienen
hierro que oscila de Fe3+ y
Fe2 durante la oxidación y
reducción
y son deshidrogenasas con
excepción de citocromo
oxidasa. Tales como los
citocromos b, c y c1 en la
cadena respiratoria, y los
citocromos P450 y b5 en el
retículo endoplásmico.
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21. Q.F.B. Melba Fernández Rojas
Protegen contra los peróxidos, su
acumulación altera las membranas
y causan enfermedades como
aterosclerosis y cáncer.
Reducen los peróxidos usando
diversos aceptores de electrones.
Se encuentran en la leche,
leucocitos, plaquetas y tejidos que
metabolizan eicosanoides.
Su grupo prostético es el
protohem.
Curso Propedéutico 2023
Módulo Bioquímica
HIDROPEROXIDASAS

22. Principamente son:
Catalasa (usa peróxido de hidrógeno como
donador y aceptor de electrón)
Peroxidasas (reducen H2O2 a H2O oxidando otro
sustrato
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23. OXIGENASAS
Síntesis o degradación de
metabolitos. Catalizan la
incorporación de oxígeno
hacia un sustrato a través:
1) El oxígeno se
une a la enzima
2) El oxígeno unido se
reduce o transfiere al
sustrato.
Monooxigenasas
Dioxigenasas
Q.F.B. Melba Fernández Rojas
2 pasos:

24. Incorporan ambos átomos de oxígeno
molecular al sustrato
A + O2 AO2
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DIOXIGENASAS
Los ejemplos son las enzimas hepáticas,
homogentisato dioxigenasa (oxidasa) y 3-
hidroxiantranilato dioxigenasa (oxidasa) que
contienen hierro, y L-triptófano dioxigenasa
(triptófano pirrolasa), que utiliza hem

25. MONOOXIGENASAS
Incorporan sólo 1 átomo de oxígeno al sustrato, el otro se
reduce a agua.
Q.F.B. Melba Fernández Rojas CITOCROMO P450
A−H+O2→A−OH+H2O+Z

26. Los citocromos P450 son monooxigenasas importantes en el
metabolismo de esteroides, y para la destoxificación de muchos
fármacos
Los citocromos P450 son una
importante superfamilia de
monooxigenasas que contienen hem
y se han encontrado más de 50 de
esas enzimas en el genoma humano.
Están ubicadas en el retículo
endoplasmático en el hígado y el
intestino, también se encuentran en
las mitocondrias en algunos tejidos.
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27. Q.F.B. Melba Fernández Rojas
Los citocromos participan en una
cadena de transporte de electrones
NADH y NADPH pueden donar
equivalentes reductores.
Los electrones se pasan al citocromo
P450 en dos tipos de reacción que
comprenden FAD o FMN
Los sistemas clase I constan de una
enzima reductasa que contiene FAD,
una proteína de azufre hierro (Fe2S2),
y la proteína hem P450, mientras que
los sistemas clase II contienen
citocromo P450 reductasa que pasa
electrones del FADH2 al FMN

28. Q.F.B. Melba Fernández Rojas

29. En el retículo endoplasmático del hígado, los
citocromos P450 se encuentran junto con otra
proteína que contiene hem, el citocromo b5
Ciclo de la hidroxilasa.
El oxígeno acepta los electrones que provienen del
citocromo P450 y es reducido; un átomo es
incorporado hacia H2O, y el otro hacia el sustrato, lo
que por lo general da lugar a su hidroxilación.

30. Los citocromos P450 se
encuentran junto con otra
proteína que contiene hem,
el citocromo b5, y juntos
desempeñan un
importante papel en el
metabolismo de fármacos y
la destoxificación de los
mismos.
El citocromo b5 también tiene una
función crucial . Los citocromos P450
y b5 se encargan de alrededor de
75% de la modificación y
degradación de fármacos en el
organismo.
Benzopireno, aminopirina,
anilina, morfina y
benzfetamina son hidroxilados,
lo que aumenta su solubilidad
y ayuda a su excreción.
Medicamentos, como el
fenobarbital, tienen la
capacidad para inducir la
síntesis de citocromos P450
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31. Q.F.B. Melba Fernández Rojas
La transferencia de un electrón único
al O2 genera el radical libre anión
superóxido (O2 ·¯) en potencia
perjudicial
Da lugar a reacciones en cadena de
radical libre , lo cual amplifica sus
efectos destructivos.
La facilidad con la cual puede
formarse superóxido a partir de
oxígeno en los tejidos, y la presencia
de superóxido dismutasa (SOD).
El superóxido se forma cuando
flavinas reducidas —presentes, por
ejemplo, en la xantina oxidasa— se
vuelven a oxidar de manera
univalente por oxígeno molecular.
EnZ−Flavina−H2+O2→EnZ−Flavina−H+O2 ¯⋅+H+