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OXÍGENO
Profesor: Dr. Cristian Andonaire Munaico
CASO CLÍNICO
• Paciente pre escolar, con historia de asma
bronquial, hospitalizado en 3 oportunidades
anteriores por Crisis asmática.
• Inicia con signos catarrales y fiebre, se muestra
hiporéxico desde el inicio, se asocia tos y al tercer
día dificultad respiratoria. Acude a Emergencia con
FR 60 x’, T°38°C, FC 130 x’, Sat 90%. Se le
encuentra ansioso con tiraje subcostal e
intercostal, sibilantes inspiratorios y espiratorios.
• Es hidratado, recibe antipirético, oxígeno terapia
por cánula binasal 3 lts por minuto , nebulizado
con salbutamol, recibe corticoide endovenoso.
• Mejora clínicamente FR 40, FC 100, T°37.3, Sat
94%, tiraje subcostal, sibilantes espiratorios.
• Rx muestra atelectasia.
Caso clínico
• Varón de 50 años, bebedor de alcalinos,
fumador, diagnosticado de EPOC. Presenta
cuadro catarral, y desde hace 5 días lleva un
tratamiento con fármacos para resfrío común,
al igual que otros 3 miembros mas de su
familia. Consulta en Urgencias por disnea,
palidez, palpitaciones y obnubilación
• Examen físico: En la exploración destacó pulso
débil a 110 lpm, PA 80/40 mm Hg. Se le
realizó gasometría arterial que mostró un Ph
7,35, PO2 65 mm Hg, PCO2 42 mm Hg, y en el
hemograma presentaba una hemoglobina de
6 g/dl y un hematocrito del 18%.
22/03/2024
• Mujer de 77 años que vive sola, avisaron sus
vecinos por que no abría la puerta, cuando
entraron la paciente estaba inconsciente en el
suelo, la estufa de butano estaba encendida,
pero no había ningún olor especial en la casa.
Se avisó a Emergencia.
• Examen clínico: Paciente en coma, coloración
de la piel normal, ligera taquicardia a 110
lpm, PA era 145/85, Sat O2 del 94%. ECG: no
anomalías significativas. Se le trasladó
administrando oxígeno al 100% con mascarilla
reservorio, y a su llegada al área de urgencias
del hospital se determinaron niveles de
carboxihemoglobina que mostraron valores
del 9%.
22/03/2024
Acción oxidativa del
O2 en el hierro
22/03/2024
Molécula química
muy usada en la
labor médica
22/03/2024
22/03/2024
De importancia también en nutrición
• En el universo primigenio se originó de la fusión nuclear de
carbono con helio.
• Carbono y helio son los elementos que con mayor abundancia
fabrican las estrellas.
• Kirshner Robert. Los elementos de la tierra. Investigación y ciencia. Dic. 1994.
22/03/2024
La Gran oxidación
Período sidérico, 2,400 m.a.
O2
Burbujas de gas
atrapadas hace unos
1.600 millones de años
en un estromatolito
fósil formado por tapetes
microbianos de
cianobacterias.
Cada “burbuja” mide
entre 150-200 micras.
Cianobacterias fueron las
primeras en realizar una variante
de la fotosíntesis y que ha
determinado la evolución de
la biósfera terrestre.
Fotosíntesis oxigénica.
La fotosíntesis necesita
un reductor (fuente de
electrones), que en este caso es
el agua (H2O).
Al tomar el H del agua se
libera oxígeno.
O2
O2
• El oxígeno elemental se produce
por cianobacterias, algas y plantas, y todas las
formas complejas de vida lo usan para
su respiración celular.
• Resulta tóxico para los organismos de
tipo anaerobio obligado, las formas tempranas de
vida que predominaban en la Tierra hasta que el
O2 comenzó a acumularse en la atmósfera.
• Otra forma del oxígeno (alótropo) , el Ozono (O3),
ayuda a proteger la biósfera de la radiación
ultravioleta a gran altitud, en la capa de ozono, pero
es contaminante cerca de la superficie, donde es un
subproducto del ”smog”.
ELEMENTOS QUÍMICOS: PORCENTAJES
EN EL CUERPO
• HIDRÓGENO: 62,6%
• OXÍGENO: 25,75%
• CARBONO: 9,5%
• NITRÓGENO: 1,4%
• OTROS ELEMENTOS: 0,75%
22/03/2024
EL OXÍGENO.
• GRUPO 16 (antes VI A) DE LA TABLA
PERIÓDICA
• LIBRE EN LA ATMÓSFERA
• 21% EN VOLUMEN
• 23% EN PESO
• AGUA 89% DE SU PESO EN OXÍGENO
• CAPA MÁS EXTERNA DE LA TIERRA 47%
• AIRE, MAR Y TIERRA 50% OXÍGENO
• S. HALE, PRIESTLEY(1774), LAVOISIERE.
22/03/2024
22/03/2024
Antoine Lavoisier (1743 – 1794).
Vela se apaga
cuando se
consume O2
de la campana
Vela se consume
rápidamente
cuando se
Aumenta
Concentración
O2 en la campana
O2
Ser vivo muere
cuando se
Acaba O2 de
la campana
O2
O2 Ser vivo es
dañado en
elevadas
concentraciones
de O2
Lavoisier
•“…así como una vela
se consume con altas
concentraciones de
oxígeno, así
viviríamos nuestra
vida si respiraramos
solamente oxígeno”.
O2
Respiración
Oxidación Combustión
La respiración, la combustión y la
oxidación son procesos oxidativos
22/03/2024
OXÍGENO
COMBUSTIÓN RESPIRACIÓN
OXIDACIÓN
22/03/2024
EL OXÍGENO ES UN FÁRMACO. ES DECIR UNA
SUSTANCIA MEDICINAL UTILIZADA PARA EL
TRATAMIENTO DE LAS ENFERMEDADES. ES
NECESARIA ADEMÁS PARA LA PRODUCCIÓN
ENERGÍA Y LA SUPERVIVENCIA DE TODAS LAS
CÉLULAS AEROBIAS, AL IGUAL QUE TODOS LOS
FÁRMACOS CUANDO ES MAL EMPLEADO PUEDE
CONSTITUIR UN VENENO, A CONCENTRACIONES
SUFICIENTEMENTE ALTAS , EL OXÍGENO
INACTIVARÁ PRACTICAMENTE TODOS LOS
SISTEMAS EN ZIMÁTICOS O MATARÁ CUALQUIER
ANIMAL DE EXPERIMENTACIÓN.
JAY B. BRODSKY 1983
Oxígeno: oxidante
biológico
Obtención de
energía eficiente
• Respiración: transferencia de electrones a nivel mitocondrial
para obtención de energía celular.
• Ventilación: proceso mecánico que implica intercambio de
gases.
22/03/2024
22/03/2024
PRODUCCIÓN
DEL
OXÍGENO
FOTODISOCIACIÓN
FOTOSÍNTESIS
PRODUCCIÓN
DE OZONO
CICLO DEL OXÍGENO
• FOTODISOCIACIÓN
• 2H2O-----uv----> 2H2 + O2
• FOTOLISIS
• O2 -----uv-----> O + O
• O + O2 -------> O3
• FOTOSÍNTESIS
• nCO2 + nH2O ----luz---->(C6H12O6)n + nO2
• RESPIRACIÓN AERÓBICA
• C6H12O6 + 6O2 -------> 6CO2 + 6H2O + energía
• COMBUSTIÓN
• C3H8 + O2 ---------> CO2 + H2O + energía
22/03/2024
• Las reacciones químicas de fotosíntesis y
respiración son reacciones complementarias.
• El producto de una es el sustrato de la otra.
• Una depende de la otra.
• El cese de una lleva al cese de la otra.
22/03/2024
OBTENCIÓN DEL OXÍGENO
• DESTILACIÓN FRACCIONAL DEL AIRE
• DESCOMPOSICIÓN DEL H2O2
• DESCOMPOSICIÓN DEL IÓN CLORATO (clorato potásico)
• 2KClO3 -------> 2KCl + 3O2
• DESCOMPOSICIÓN TERMAL DEL MANGANATO DE
POTASIO.
• A PARTIR DEL ÓXIDO DE MERCURIO
• HgO ----------> Hg + ½O2
22/03/2024
CARACTERÍSTICAS
22/03/2024
• SÍMBOLO: O
• PESO ATÓMICO: 15.9994
• 1S2 2S2 2px2 2py1 2pz1
• VALENCIA: -2
• PUNTO EBULLICIÓN: -183º C
• PUNTO FUSIÓN: -218.8º C
• RADIO COVALENTE: 0,74 A
• ELECTRONEGATIVIDAD: 3,5
ISÓTOPOS ALÓTROPOS
• 16O: 8
PROTONES +
8 NEUTRONES
99,76%
• 17O: 8
PROTONES + 9
NEUTRONES 0,04%
• 18O: 8
PROTONES + 10
NEUTRON. 0,20%
▪ OXÍGENO O2
(FORMA ESTABLE).
▪ OZONO O3
22/03/2024
• LA MOLÉCULA DE OXÍGENO ES MUY
ESTABLE PUES SU SÍNTESIS ES MUY
EXOTÉRMICA. 2O -----> O2
ΔH= -118 kCal/Mol
• LE FALTAN 2e EN SU CAPA DE VALENCIA...
ARREBATARÁ e (“aceptará”) = OXIDANTE
• PARA ADICIONARLE 2e SE REQUIERE 168
kCal/Mol.
• PARA RETIRARLE 1e SE REQUIERE 314
kCal/Mol.
22/03/2024
Reacción redox
• Es toda reacción química en la que uno o más electrones se
transfieren entre los reactivos, provocando un cambio en sus estados
de oxidación.
• Para que ocurra una reacción de redox, en el sistema debe haber un
elemento que quite electrones, y otro que los pierda.
Agente oxidante – agente reductor
• El agente oxidante es el elemento químico que tiende a quitar esos
electrones, y disminuye su estado de oxidación, se reduce.
• El agente reductor es aquel elemento químico que pierde electrones,
aumenta su estado de oxidación, se oxida.
Potencial redox
• La tendencia a reducir u oxidar a otros elementos químicos se
cuantifica por el potencial de reducción, también llamado potencial
redox.
• Una titulación redox es una en la que un indicador químico indica el
cambio en el porcentaje de la reacción redox mediante el viraje de
color entre el oxidante y el reductor.
Oxidación: intercambio de O2?
• El nombre de "oxidación" proviene de que en la mayoría de estas reacciones, la transferencia
de electrones se da mediante la adquisición de átomos de oxígeno.
• La oxidación y la reducción puede darse sin que haya intercambio de oxígeno.
• Ejemplo, la oxidación de yoduro de sodio a yodo mediante la reducción de cloro a cloruro de
sodio:
• 2 NaI + Cl2 → I2 + 2 NaCl
• Esta puede desglosarse en sus dos semirreacciones corresponden
• 2I− → I2 + 2 e−
• Cl2 + 2 e− → 2 Cl−
Número de oxidación
• El número de oxidación es un número entero que
representa el número de electrones que un átomo
pone en juego cuando forma un enlace
determinado.
• Durante el proceso de oxidación, el número de
oxidación del elemento aumenta.
• Durante la reducción, el número de oxidación de la
especie que se reduce disminuye.
Si cambia su número de oxidación
Se oxida
Se reduce
-7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7
El número de oxidación…
• Aumenta si el átomo pierde electrones (el elemento químico que se
oxida), o los "comparte" con un átomo que tenga tendencia a
captarlos.
• Disminuye cuando el átomo gana electrones (el elemento químico
que se reduce), o los "comparte” con un átomo que tenga tendencia
a “cederlos”.
OXIDACIÓN
• Pérdida de
electrones.
• Toda oxidación
supone una
reducción.
• Reducción
captación de
electrones.
22/03/2024
MECANISMOS DE OXIDACIÓN BIOLÓGICA
• ADICIÓN DE ÁTOMOS DEL OXÍGENO MOLECULAR CH3 - CHO
+ O2 -----> CH3 - COOH
• SUSTRACCIÓN DE HIDRÓGENOS CH3 -
COOH - COOH -----> CH3 -CO- COOH + 2H
• AUMENTO DE VALENCIA DE UN METAL (=SUSTRACCIÓN DE
ELECTRONES) Fe++ ------> Fe+++ + 1e-
• OXIDACIÓN BIOLÓGICA = TRANSFERENCIA DE ELECTRONES
22/03/2024
Curva de disociación de …
“ FREE RADICALS”
22/03/2024
CUALQUIER ESPECIE QUÍMICA QUE EN SU
ORBITAL MÁS EXTERNO TIENE UNO O MÁS
ELECTRONES SIN PAREJA
• HOLMBERG
• FRIDOVITCH
• OSAKI
• OSKI
• DORMANDY
• HALLIWELL
• JHONSTON
• ARMIDA QUIÑONES.
22/03/2024
DORMANDY (1983)
• HABIENDO SIDO UNA
HEREJÍA
ABOMINABLE, LOS
FREE RADICALS HAN
VENIDO A SER UN
LUGAR COMÚN DE
MODA.
• CONVERTIR UNA
ESPECIE QUÍMICA
RELATIVAMENTE
ESTABLE EN UNA
INESTABLE REQUIERE
UNA “SACUDIDA”
PODEROSA. EN
TÉRMINOS MÁS
CIENTÍFICOS REQUIERE
UN GRAN QUANTUM DE
ENERGÍA LIBERADO
PROBABLEMENTE EN EL
MOMENTO DE LA
INJURIA.
22/03/2024
¿CÓMO UNA MOLÉCULA LLEGA A
SER UN FR?
• GANANCIA DE UN ELECTRÓN
O2 + 1e- ----> O2
·-
• PÉRDIDA DE UN ELECTRÓN
AH2 - 1e- -------> AH· - e- -----> A
• FISIÓN HOMOLÍTICA DEL
ENLACE
A : B -----> A:- + B+
A : B -----> A· + B·
22/03/2024
CONDICIONES CLÍNICAS EN LAS QUE ESTÁN
COMPROMETIDOS LOS FREE RADICALS.
• COMPROMISO MULTIORGÁNICO: GLOMÉRULONEFRITIS,
VASCULITIS, E. AUTOINMUNES, ESTADOS DE ISQUEMIA
REPERFUSIÓN, REACCIONES INDUCIDAS POR DROGAS Y
TOXINAS, INTOXICACIONES (Pb), DESNUTRICIÓN ALCOHOLISMO,
RADIACIÓN , ENVEJECIMIENTO, CÁNCER, E. AMILOIDE.
• COMPROMISO DE UN SISTEMA U ÓRGANO: ERITROCITOS
(MALARIA, FANCONI, etc), PULMONES (TABAQUISMO, ENFISEMA,
HIPEROXIA, DISPLASIA BRONCOPULMONAR, SDRA,
PNEUMOCONIOSIS), CARDIOVASCULAR (CARDIOMIOPATÍAS,
ATEROESCLEROSIS,..), RIÑON (NEFROTOXICIDAD, S.
NEFRÓTICO), DIGESTIVO (HEPATOPATÍAS, PANCREATITIS..),
ARTICULACIONES (AR), CEREBRO (NEUROTOXINAS, DEMENCIA
SENIL, PARKINSON, ENCEFALOPATÍAS...etc), OJOS (CATARATAS,
RETINOPATÍAS, HEMORRAGIA OCULAR), PIEL (RADIACIÓN SOLAR,
DERMATITIS,...etc).
22/03/2024
Los FR están implicados en procesos de
salud como de enfermedad (también los
referidos a la nutrición).
22/03/2024
• Las mitocondrias usan el 96% del O2 consumido y producen FR del
oxígeno
• El O2 consumido en las mitocondrias está acoplado a la
producción del 92% del ATP usado en los mamíferos.
• Las mitocondrias producen continuamente O2- y NO, dos
radicales libres.
• Las mitocondrias son la fuente intracelular mas importante de O2
• Producción de O2
-, NO y ONOOpor células inmunocompetentes
FREE RADICALS DEL OXÍGENO
• TRIPLET: OXÍGENO MOLECULAR (O•
2)
• SINGLET (1  O•
2, 1  O•
2)
• ANIÓN SUPERÓXIDO (O•-
2)
• HIDROXIPEROXI (O2H•)
• PERÓXIDO DE HIDRÓGENO (H2O2)
• RADICAL HIDROXILO (OH•)
22/03/2024
22/03/2024
¡ ¡
¡! ¡!
¡!
¡!
¡!
¡!
¡!
¡!
¡ !
Triplet
¡! ¡!
¡!
¡!
¡!
¡!
¡!
¡! ¡!
¡!
¡!
¡!
¡!
¡!
ESTADO SINGLET
• Estado energético que se forma solamente
con el ordenamiento de los electrones sin
pareja de su último orbital.
• Altamente reactivo, pues modifica la
restricción del spin. Singlet sigma y singlet
delta.
22/03/2024
ESTADO SINGLET
• FORMACIÓN:
• ACCIÓN DE LA LUZ EN EL OXÍGENO
MOLECULAR
• REACCIÓN HABER-WEISS CATALIZADA POR
FIERRO
• DISMUTACIÓN ESPONTÁNEA DEL SUPERÓXIDO
• OXIDACIÓN DE LOS HALUROS POR H2O2.
22/03/2024
22/03/2024
¡! ¡
¡! ¡!
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¡!
¡! ¡!
¡! ¡!
¡!
¡!
¡!
¡!
¡!
SUPERÓXIDO PERÓXIDO
SUPERÓXIDO
• ES UN SINGLET QUE SE REDUCE AL
GANAR 1 ELECTRÓN.
• EL OXÍGENO VA HACIA UNA REACCIÓN
DE DISMUTACIÓN (un oxígeno actúa sobre
otro para producir H2O2).
• OCURRE EN ETAPAS: 1º EL SUPERÓXIDO
SE COMBINA CON UN PROTÓN -->
RADICAL HIDROXIPEROXI (HO2 ).
22/03/2024
.-
SUPERÓXIDO
• A pH FISIOLÓGICO LA BAJA
CONCENTRACIÓN DE H+ DISMINUYE LA
VELOCIDAD DE DISMUTACIÓN.
• Tiene poca reactividad, pero aún así puede
causar daño, fragmentar DNA, polisacáridos,
matar bacterias y células, daño endotelial
con respuesta inflamatoria.
22/03/2024
•RADICAL HIDROXIPEROXI ( HO2)
• Es más reactivo que el O 2
• Su formación la favorecen pH
menores al fisiológico.
22/03/2024
.-
.
❑PERÓXIDO DE HIDRÓGENO ( H2O2) :
❑Es el HO 2 que ha ganado un H+ mas un e-.
• Su mayor fuente es por la dismutación.
• Su producción también ocurre en los
peroxisomas por la reducción divalente del O2
por ciertas oxidasas.
• Genera el radical hidroxilo.
• No es propiamente un FR, se le incluye en el
grupo por generar al más reactivo de todos.
22/03/2024
.
RADICAL HIDROXILO (OH )
• Es altamente reactivo, no se conocen
enzimas que actúen sobre él.
• Todos los esfuerzos de la célula están
dirigidos a prevenir su formación.
22/03/2024
.
RADICAL HIDROXILO se forma en:
• Reacción de Fenton, donde el H2O2 entra en
contacto con iones ferroso o cúprico.
• Fe++ + H2O2 --> Fe+++ + OH. + OH- (Fenton)
• Reacción de Haber-Weiss, producto de las
radiaciones de ionización.
• O.-
2 + H2O2 --sales de Fe--> O2 + OH. + OH -
(Haber-Weiss)
22/03/2024
• Cascada del superóxido
• O2 --> 1O2 ----> O -
2 ----> HO 2 + O -
2 + H+ -----
> H2O2
• H2O2 -------> OH ------> H2O
• -------> OH -------> H2O
22/03/2024
SOD
PEROXIDASA
CATALASA
.
.
. .
-
.
.
Óxido nítrico (NO )
• EDRF (endothelium derived relaxing factor)
• Roles:
• Vasodilatador
• Neurotransmisor
• Previene la agregación plaquetaria
• Importante en la acción macrofágica
• Tiempo de vida media: 6 a 10 segundos
22/03/2024
●
Óxido nítrico (NO )
• Síntesis: NO sintasa
• Sustratos: arginina, oxígeno y NADPH
• Coenzimas: FMN, FAD, heme y tetrahidrobiopterina
• Productos: NO y citrulina.
• Familias de la enzima:
• Constitutiva
• Inducible
22/03/2024
●
22/03/2024
Media acción del
Macrófago tumoricida
y bactericida
Previene la agregación
plaquetaria
NH2
C=NH2
+
NH
CH2
CH2
CH2
CNH3
+
COO
H
NADPH
+H+
NADP+
O2
NO
Relaja el músculo liso
NH2
C=O
NH
CH2
CH2
CH2
CNH3
COO-
+
L-arginina L-citrulina
Neurotransmisor
cerebral
Antioxidantes
• Naturales:
• Enzimáticos:
• Superóxido-dismutasa (SOD)
• Catalasa
• Glutation peroxidasa
• Otros:
• Vitaminas: E, C
• Taurina, Bilirrubina, etc
• Artificiales (“scavengers”)
• Enzimas artificiales
• Vitaminas artificiales
• Fármacos (heparina, dipiridamol, manitol...)
22/03/2024
22/03/2024
Alimento Molécula antioxidante
Ajo Allicina
Fresa, cereza, frambuesa, uva, kiwi, arándano,
bayas
Ácido elágico
Uva, cerezas, kiwi Antociano
Pimiento, ají, chile, cayena Capsicina
Zanahoria, tomate, naranja, papaya, lechuga,
espinaca
Carotenoides
Té verde, cacao Catequinas
Germen de trigo, levadura cerveza, cangrejo, pepas
calabaza o girasol, ostras, carne, legumbres, frutos
secos, cereales, cacao
Zn, Cu, S, Se, Mn
Ajo, cebolla, pueno, cebolletas, Compuestos sulfurados
Carne, visceras, pescado, sardina, cacao Coenzima Q
Alimento Molécula antioxidante
Cítricos Esperidina
Col, brocolí, calabaza, mostaza, nabo, berro Isotiocianatos
Soya y derivados, té verde, lenteja, maní, frijol,
garbanzo
Isoflavonas
Tomate Licopeno
Uva, cebolla, brocolí, toronja, manzana, cereza, té
verde, vino tinto
Quercetina
Uva, vino tinto, lentejas, té negro Taninos
Maíz, espinaca, calabaza Zeaxantina
Camu-camu, kiwi, piña, tomate, aguaymanto, otros
cítricos, alfalfa germinada, pimiento, espinaca
Vitamina C
22/03/2024
Oxigenoterapia
• Mantener unos niveles de oxigenación adecuados que eviten la
hipoxia tisular.
• Se consigue cuando la presión parcial de O2 en sangre arterial
alcanza valores superiores a los 60 mmHg, lo cual corresponde
a una saturación de la hemoglobina del 90%
aproximadamente.
• Se puede emplear en situaciones de hipoxia aguda o crónica.
Clase de Teoria - N° 4. Oxígeno. Dr. Andonaire
“Quien sin la sabiduría y previsión de los dioses, desempeña
el papel de los dioses, no puede ampararse en la voluntad de
los dioses para gozar de la inmunidad de los dioses”
22/03/2024

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Clase de Teoria - N° 4. Oxígeno. Dr. Andonaire

  • 2. CASO CLÍNICO • Paciente pre escolar, con historia de asma bronquial, hospitalizado en 3 oportunidades anteriores por Crisis asmática. • Inicia con signos catarrales y fiebre, se muestra hiporéxico desde el inicio, se asocia tos y al tercer día dificultad respiratoria. Acude a Emergencia con FR 60 x’, T°38°C, FC 130 x’, Sat 90%. Se le encuentra ansioso con tiraje subcostal e intercostal, sibilantes inspiratorios y espiratorios. • Es hidratado, recibe antipirético, oxígeno terapia por cánula binasal 3 lts por minuto , nebulizado con salbutamol, recibe corticoide endovenoso. • Mejora clínicamente FR 40, FC 100, T°37.3, Sat 94%, tiraje subcostal, sibilantes espiratorios. • Rx muestra atelectasia.
  • 3. Caso clínico • Varón de 50 años, bebedor de alcalinos, fumador, diagnosticado de EPOC. Presenta cuadro catarral, y desde hace 5 días lleva un tratamiento con fármacos para resfrío común, al igual que otros 3 miembros mas de su familia. Consulta en Urgencias por disnea, palidez, palpitaciones y obnubilación • Examen físico: En la exploración destacó pulso débil a 110 lpm, PA 80/40 mm Hg. Se le realizó gasometría arterial que mostró un Ph 7,35, PO2 65 mm Hg, PCO2 42 mm Hg, y en el hemograma presentaba una hemoglobina de 6 g/dl y un hematocrito del 18%. 22/03/2024
  • 4. • Mujer de 77 años que vive sola, avisaron sus vecinos por que no abría la puerta, cuando entraron la paciente estaba inconsciente en el suelo, la estufa de butano estaba encendida, pero no había ningún olor especial en la casa. Se avisó a Emergencia. • Examen clínico: Paciente en coma, coloración de la piel normal, ligera taquicardia a 110 lpm, PA era 145/85, Sat O2 del 94%. ECG: no anomalías significativas. Se le trasladó administrando oxígeno al 100% con mascarilla reservorio, y a su llegada al área de urgencias del hospital se determinaron niveles de carboxihemoglobina que mostraron valores del 9%. 22/03/2024
  • 5. Acción oxidativa del O2 en el hierro 22/03/2024
  • 6. Molécula química muy usada en la labor médica 22/03/2024
  • 8. • En el universo primigenio se originó de la fusión nuclear de carbono con helio. • Carbono y helio son los elementos que con mayor abundancia fabrican las estrellas. • Kirshner Robert. Los elementos de la tierra. Investigación y ciencia. Dic. 1994. 22/03/2024
  • 9. La Gran oxidación Período sidérico, 2,400 m.a.
  • 10. O2 Burbujas de gas atrapadas hace unos 1.600 millones de años en un estromatolito fósil formado por tapetes microbianos de cianobacterias. Cada “burbuja” mide entre 150-200 micras.
  • 11. Cianobacterias fueron las primeras en realizar una variante de la fotosíntesis y que ha determinado la evolución de la biósfera terrestre. Fotosíntesis oxigénica. La fotosíntesis necesita un reductor (fuente de electrones), que en este caso es el agua (H2O). Al tomar el H del agua se libera oxígeno. O2
  • 12. O2 • El oxígeno elemental se produce por cianobacterias, algas y plantas, y todas las formas complejas de vida lo usan para su respiración celular. • Resulta tóxico para los organismos de tipo anaerobio obligado, las formas tempranas de vida que predominaban en la Tierra hasta que el O2 comenzó a acumularse en la atmósfera. • Otra forma del oxígeno (alótropo) , el Ozono (O3), ayuda a proteger la biósfera de la radiación ultravioleta a gran altitud, en la capa de ozono, pero es contaminante cerca de la superficie, donde es un subproducto del ”smog”.
  • 13. ELEMENTOS QUÍMICOS: PORCENTAJES EN EL CUERPO • HIDRÓGENO: 62,6% • OXÍGENO: 25,75% • CARBONO: 9,5% • NITRÓGENO: 1,4% • OTROS ELEMENTOS: 0,75% 22/03/2024
  • 14. EL OXÍGENO. • GRUPO 16 (antes VI A) DE LA TABLA PERIÓDICA • LIBRE EN LA ATMÓSFERA • 21% EN VOLUMEN • 23% EN PESO • AGUA 89% DE SU PESO EN OXÍGENO • CAPA MÁS EXTERNA DE LA TIERRA 47% • AIRE, MAR Y TIERRA 50% OXÍGENO • S. HALE, PRIESTLEY(1774), LAVOISIERE. 22/03/2024
  • 16. Antoine Lavoisier (1743 – 1794). Vela se apaga cuando se consume O2 de la campana Vela se consume rápidamente cuando se Aumenta Concentración O2 en la campana O2 Ser vivo muere cuando se Acaba O2 de la campana O2 O2 Ser vivo es dañado en elevadas concentraciones de O2
  • 17. Lavoisier •“…así como una vela se consume con altas concentraciones de oxígeno, así viviríamos nuestra vida si respiraramos solamente oxígeno”. O2 Respiración Oxidación Combustión La respiración, la combustión y la oxidación son procesos oxidativos
  • 19. 22/03/2024 EL OXÍGENO ES UN FÁRMACO. ES DECIR UNA SUSTANCIA MEDICINAL UTILIZADA PARA EL TRATAMIENTO DE LAS ENFERMEDADES. ES NECESARIA ADEMÁS PARA LA PRODUCCIÓN ENERGÍA Y LA SUPERVIVENCIA DE TODAS LAS CÉLULAS AEROBIAS, AL IGUAL QUE TODOS LOS FÁRMACOS CUANDO ES MAL EMPLEADO PUEDE CONSTITUIR UN VENENO, A CONCENTRACIONES SUFICIENTEMENTE ALTAS , EL OXÍGENO INACTIVARÁ PRACTICAMENTE TODOS LOS SISTEMAS EN ZIMÁTICOS O MATARÁ CUALQUIER ANIMAL DE EXPERIMENTACIÓN. JAY B. BRODSKY 1983
  • 21. • Respiración: transferencia de electrones a nivel mitocondrial para obtención de energía celular. • Ventilación: proceso mecánico que implica intercambio de gases. 22/03/2024
  • 23. CICLO DEL OXÍGENO • FOTODISOCIACIÓN • 2H2O-----uv----> 2H2 + O2 • FOTOLISIS • O2 -----uv-----> O + O • O + O2 -------> O3 • FOTOSÍNTESIS • nCO2 + nH2O ----luz---->(C6H12O6)n + nO2 • RESPIRACIÓN AERÓBICA • C6H12O6 + 6O2 -------> 6CO2 + 6H2O + energía • COMBUSTIÓN • C3H8 + O2 ---------> CO2 + H2O + energía 22/03/2024
  • 24. • Las reacciones químicas de fotosíntesis y respiración son reacciones complementarias. • El producto de una es el sustrato de la otra. • Una depende de la otra. • El cese de una lleva al cese de la otra. 22/03/2024
  • 25. OBTENCIÓN DEL OXÍGENO • DESTILACIÓN FRACCIONAL DEL AIRE • DESCOMPOSICIÓN DEL H2O2 • DESCOMPOSICIÓN DEL IÓN CLORATO (clorato potásico) • 2KClO3 -------> 2KCl + 3O2 • DESCOMPOSICIÓN TERMAL DEL MANGANATO DE POTASIO. • A PARTIR DEL ÓXIDO DE MERCURIO • HgO ----------> Hg + ½O2 22/03/2024
  • 26. CARACTERÍSTICAS 22/03/2024 • SÍMBOLO: O • PESO ATÓMICO: 15.9994 • 1S2 2S2 2px2 2py1 2pz1 • VALENCIA: -2 • PUNTO EBULLICIÓN: -183º C • PUNTO FUSIÓN: -218.8º C • RADIO COVALENTE: 0,74 A • ELECTRONEGATIVIDAD: 3,5
  • 27. ISÓTOPOS ALÓTROPOS • 16O: 8 PROTONES + 8 NEUTRONES 99,76% • 17O: 8 PROTONES + 9 NEUTRONES 0,04% • 18O: 8 PROTONES + 10 NEUTRON. 0,20% ▪ OXÍGENO O2 (FORMA ESTABLE). ▪ OZONO O3 22/03/2024
  • 28. • LA MOLÉCULA DE OXÍGENO ES MUY ESTABLE PUES SU SÍNTESIS ES MUY EXOTÉRMICA. 2O -----> O2 ΔH= -118 kCal/Mol • LE FALTAN 2e EN SU CAPA DE VALENCIA... ARREBATARÁ e (“aceptará”) = OXIDANTE • PARA ADICIONARLE 2e SE REQUIERE 168 kCal/Mol. • PARA RETIRARLE 1e SE REQUIERE 314 kCal/Mol. 22/03/2024
  • 29. Reacción redox • Es toda reacción química en la que uno o más electrones se transfieren entre los reactivos, provocando un cambio en sus estados de oxidación. • Para que ocurra una reacción de redox, en el sistema debe haber un elemento que quite electrones, y otro que los pierda.
  • 30. Agente oxidante – agente reductor • El agente oxidante es el elemento químico que tiende a quitar esos electrones, y disminuye su estado de oxidación, se reduce. • El agente reductor es aquel elemento químico que pierde electrones, aumenta su estado de oxidación, se oxida.
  • 31. Potencial redox • La tendencia a reducir u oxidar a otros elementos químicos se cuantifica por el potencial de reducción, también llamado potencial redox. • Una titulación redox es una en la que un indicador químico indica el cambio en el porcentaje de la reacción redox mediante el viraje de color entre el oxidante y el reductor.
  • 32. Oxidación: intercambio de O2? • El nombre de "oxidación" proviene de que en la mayoría de estas reacciones, la transferencia de electrones se da mediante la adquisición de átomos de oxígeno. • La oxidación y la reducción puede darse sin que haya intercambio de oxígeno. • Ejemplo, la oxidación de yoduro de sodio a yodo mediante la reducción de cloro a cloruro de sodio: • 2 NaI + Cl2 → I2 + 2 NaCl • Esta puede desglosarse en sus dos semirreacciones corresponden • 2I− → I2 + 2 e− • Cl2 + 2 e− → 2 Cl−
  • 33. Número de oxidación • El número de oxidación es un número entero que representa el número de electrones que un átomo pone en juego cuando forma un enlace determinado. • Durante el proceso de oxidación, el número de oxidación del elemento aumenta. • Durante la reducción, el número de oxidación de la especie que se reduce disminuye.
  • 34. Si cambia su número de oxidación Se oxida Se reduce -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7
  • 35. El número de oxidación… • Aumenta si el átomo pierde electrones (el elemento químico que se oxida), o los "comparte" con un átomo que tenga tendencia a captarlos. • Disminuye cuando el átomo gana electrones (el elemento químico que se reduce), o los "comparte” con un átomo que tenga tendencia a “cederlos”.
  • 36. OXIDACIÓN • Pérdida de electrones. • Toda oxidación supone una reducción. • Reducción captación de electrones. 22/03/2024
  • 37. MECANISMOS DE OXIDACIÓN BIOLÓGICA • ADICIÓN DE ÁTOMOS DEL OXÍGENO MOLECULAR CH3 - CHO + O2 -----> CH3 - COOH • SUSTRACCIÓN DE HIDRÓGENOS CH3 - COOH - COOH -----> CH3 -CO- COOH + 2H • AUMENTO DE VALENCIA DE UN METAL (=SUSTRACCIÓN DE ELECTRONES) Fe++ ------> Fe+++ + 1e- • OXIDACIÓN BIOLÓGICA = TRANSFERENCIA DE ELECTRONES 22/03/2024
  • 40. CUALQUIER ESPECIE QUÍMICA QUE EN SU ORBITAL MÁS EXTERNO TIENE UNO O MÁS ELECTRONES SIN PAREJA • HOLMBERG • FRIDOVITCH • OSAKI • OSKI • DORMANDY • HALLIWELL • JHONSTON • ARMIDA QUIÑONES. 22/03/2024
  • 41. DORMANDY (1983) • HABIENDO SIDO UNA HEREJÍA ABOMINABLE, LOS FREE RADICALS HAN VENIDO A SER UN LUGAR COMÚN DE MODA. • CONVERTIR UNA ESPECIE QUÍMICA RELATIVAMENTE ESTABLE EN UNA INESTABLE REQUIERE UNA “SACUDIDA” PODEROSA. EN TÉRMINOS MÁS CIENTÍFICOS REQUIERE UN GRAN QUANTUM DE ENERGÍA LIBERADO PROBABLEMENTE EN EL MOMENTO DE LA INJURIA. 22/03/2024
  • 42. ¿CÓMO UNA MOLÉCULA LLEGA A SER UN FR? • GANANCIA DE UN ELECTRÓN O2 + 1e- ----> O2 ·- • PÉRDIDA DE UN ELECTRÓN AH2 - 1e- -------> AH· - e- -----> A • FISIÓN HOMOLÍTICA DEL ENLACE A : B -----> A:- + B+ A : B -----> A· + B· 22/03/2024
  • 43. CONDICIONES CLÍNICAS EN LAS QUE ESTÁN COMPROMETIDOS LOS FREE RADICALS. • COMPROMISO MULTIORGÁNICO: GLOMÉRULONEFRITIS, VASCULITIS, E. AUTOINMUNES, ESTADOS DE ISQUEMIA REPERFUSIÓN, REACCIONES INDUCIDAS POR DROGAS Y TOXINAS, INTOXICACIONES (Pb), DESNUTRICIÓN ALCOHOLISMO, RADIACIÓN , ENVEJECIMIENTO, CÁNCER, E. AMILOIDE. • COMPROMISO DE UN SISTEMA U ÓRGANO: ERITROCITOS (MALARIA, FANCONI, etc), PULMONES (TABAQUISMO, ENFISEMA, HIPEROXIA, DISPLASIA BRONCOPULMONAR, SDRA, PNEUMOCONIOSIS), CARDIOVASCULAR (CARDIOMIOPATÍAS, ATEROESCLEROSIS,..), RIÑON (NEFROTOXICIDAD, S. NEFRÓTICO), DIGESTIVO (HEPATOPATÍAS, PANCREATITIS..), ARTICULACIONES (AR), CEREBRO (NEUROTOXINAS, DEMENCIA SENIL, PARKINSON, ENCEFALOPATÍAS...etc), OJOS (CATARATAS, RETINOPATÍAS, HEMORRAGIA OCULAR), PIEL (RADIACIÓN SOLAR, DERMATITIS,...etc). 22/03/2024
  • 44. Los FR están implicados en procesos de salud como de enfermedad (también los referidos a la nutrición). 22/03/2024
  • 45. • Las mitocondrias usan el 96% del O2 consumido y producen FR del oxígeno • El O2 consumido en las mitocondrias está acoplado a la producción del 92% del ATP usado en los mamíferos. • Las mitocondrias producen continuamente O2- y NO, dos radicales libres. • Las mitocondrias son la fuente intracelular mas importante de O2 • Producción de O2 -, NO y ONOOpor células inmunocompetentes
  • 46. FREE RADICALS DEL OXÍGENO • TRIPLET: OXÍGENO MOLECULAR (O• 2) • SINGLET (1  O• 2, 1  O• 2) • ANIÓN SUPERÓXIDO (O•- 2) • HIDROXIPEROXI (O2H•) • PERÓXIDO DE HIDRÓGENO (H2O2) • RADICAL HIDROXILO (OH•) 22/03/2024
  • 47. 22/03/2024 ¡ ¡ ¡! ¡! ¡! ¡! ¡! ¡! ¡! ¡! ¡ ! Triplet ¡! ¡! ¡! ¡! ¡! ¡! ¡! ¡! ¡! ¡! ¡! ¡! ¡! ¡!
  • 48. ESTADO SINGLET • Estado energético que se forma solamente con el ordenamiento de los electrones sin pareja de su último orbital. • Altamente reactivo, pues modifica la restricción del spin. Singlet sigma y singlet delta. 22/03/2024
  • 49. ESTADO SINGLET • FORMACIÓN: • ACCIÓN DE LA LUZ EN EL OXÍGENO MOLECULAR • REACCIÓN HABER-WEISS CATALIZADA POR FIERRO • DISMUTACIÓN ESPONTÁNEA DEL SUPERÓXIDO • OXIDACIÓN DE LOS HALUROS POR H2O2. 22/03/2024
  • 50. 22/03/2024 ¡! ¡ ¡! ¡! ¡! ¡! ¡! ¡! ¡! ¡! ¡! ¡! ¡! ¡! ¡! ¡! ¡! ¡! SUPERÓXIDO PERÓXIDO
  • 51. SUPERÓXIDO • ES UN SINGLET QUE SE REDUCE AL GANAR 1 ELECTRÓN. • EL OXÍGENO VA HACIA UNA REACCIÓN DE DISMUTACIÓN (un oxígeno actúa sobre otro para producir H2O2). • OCURRE EN ETAPAS: 1º EL SUPERÓXIDO SE COMBINA CON UN PROTÓN --> RADICAL HIDROXIPEROXI (HO2 ). 22/03/2024 .-
  • 52. SUPERÓXIDO • A pH FISIOLÓGICO LA BAJA CONCENTRACIÓN DE H+ DISMINUYE LA VELOCIDAD DE DISMUTACIÓN. • Tiene poca reactividad, pero aún así puede causar daño, fragmentar DNA, polisacáridos, matar bacterias y células, daño endotelial con respuesta inflamatoria. 22/03/2024
  • 53. •RADICAL HIDROXIPEROXI ( HO2) • Es más reactivo que el O 2 • Su formación la favorecen pH menores al fisiológico. 22/03/2024 .- .
  • 54. ❑PERÓXIDO DE HIDRÓGENO ( H2O2) : ❑Es el HO 2 que ha ganado un H+ mas un e-. • Su mayor fuente es por la dismutación. • Su producción también ocurre en los peroxisomas por la reducción divalente del O2 por ciertas oxidasas. • Genera el radical hidroxilo. • No es propiamente un FR, se le incluye en el grupo por generar al más reactivo de todos. 22/03/2024 .
  • 55. RADICAL HIDROXILO (OH ) • Es altamente reactivo, no se conocen enzimas que actúen sobre él. • Todos los esfuerzos de la célula están dirigidos a prevenir su formación. 22/03/2024 .
  • 56. RADICAL HIDROXILO se forma en: • Reacción de Fenton, donde el H2O2 entra en contacto con iones ferroso o cúprico. • Fe++ + H2O2 --> Fe+++ + OH. + OH- (Fenton) • Reacción de Haber-Weiss, producto de las radiaciones de ionización. • O.- 2 + H2O2 --sales de Fe--> O2 + OH. + OH - (Haber-Weiss) 22/03/2024
  • 57. • Cascada del superóxido • O2 --> 1O2 ----> O - 2 ----> HO 2 + O - 2 + H+ ----- > H2O2 • H2O2 -------> OH ------> H2O • -------> OH -------> H2O 22/03/2024 SOD PEROXIDASA CATALASA . . . . - . .
  • 58. Óxido nítrico (NO ) • EDRF (endothelium derived relaxing factor) • Roles: • Vasodilatador • Neurotransmisor • Previene la agregación plaquetaria • Importante en la acción macrofágica • Tiempo de vida media: 6 a 10 segundos 22/03/2024 ●
  • 59. Óxido nítrico (NO ) • Síntesis: NO sintasa • Sustratos: arginina, oxígeno y NADPH • Coenzimas: FMN, FAD, heme y tetrahidrobiopterina • Productos: NO y citrulina. • Familias de la enzima: • Constitutiva • Inducible 22/03/2024 ●
  • 60. 22/03/2024 Media acción del Macrófago tumoricida y bactericida Previene la agregación plaquetaria NH2 C=NH2 + NH CH2 CH2 CH2 CNH3 + COO H NADPH +H+ NADP+ O2 NO Relaja el músculo liso NH2 C=O NH CH2 CH2 CH2 CNH3 COO- + L-arginina L-citrulina Neurotransmisor cerebral
  • 61. Antioxidantes • Naturales: • Enzimáticos: • Superóxido-dismutasa (SOD) • Catalasa • Glutation peroxidasa • Otros: • Vitaminas: E, C • Taurina, Bilirrubina, etc • Artificiales (“scavengers”) • Enzimas artificiales • Vitaminas artificiales • Fármacos (heparina, dipiridamol, manitol...) 22/03/2024
  • 62. 22/03/2024 Alimento Molécula antioxidante Ajo Allicina Fresa, cereza, frambuesa, uva, kiwi, arándano, bayas Ácido elágico Uva, cerezas, kiwi Antociano Pimiento, ají, chile, cayena Capsicina Zanahoria, tomate, naranja, papaya, lechuga, espinaca Carotenoides Té verde, cacao Catequinas Germen de trigo, levadura cerveza, cangrejo, pepas calabaza o girasol, ostras, carne, legumbres, frutos secos, cereales, cacao Zn, Cu, S, Se, Mn Ajo, cebolla, pueno, cebolletas, Compuestos sulfurados Carne, visceras, pescado, sardina, cacao Coenzima Q
  • 63. Alimento Molécula antioxidante Cítricos Esperidina Col, brocolí, calabaza, mostaza, nabo, berro Isotiocianatos Soya y derivados, té verde, lenteja, maní, frijol, garbanzo Isoflavonas Tomate Licopeno Uva, cebolla, brocolí, toronja, manzana, cereza, té verde, vino tinto Quercetina Uva, vino tinto, lentejas, té negro Taninos Maíz, espinaca, calabaza Zeaxantina Camu-camu, kiwi, piña, tomate, aguaymanto, otros cítricos, alfalfa germinada, pimiento, espinaca Vitamina C 22/03/2024
  • 64. Oxigenoterapia • Mantener unos niveles de oxigenación adecuados que eviten la hipoxia tisular. • Se consigue cuando la presión parcial de O2 en sangre arterial alcanza valores superiores a los 60 mmHg, lo cual corresponde a una saturación de la hemoglobina del 90% aproximadamente. • Se puede emplear en situaciones de hipoxia aguda o crónica.
  • 66. “Quien sin la sabiduría y previsión de los dioses, desempeña el papel de los dioses, no puede ampararse en la voluntad de los dioses para gozar de la inmunidad de los dioses” 22/03/2024