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1. RADICALES LIBRES
DISCIPLINAR DE QUÍMICA BIOLÓGICA
ÁREA INJURIA
CICLO PREVENCIÓN DE LA ENFERMEDAD
AUTOR MARÍA FLORENCIA TOMAT

2. RADICALES LIBRES
• Los seres aeróbicos dependen del oxígeno,
como aceptor de protones y electrones.
• Las células , están en riesgo constante de
ataque oxidativo.
• El producto principal del metabolismo
oxidativo es CO2 + H2O, además se pueden
producir radicales libres.

3. RADICALES LIBRES (RL)
• El ozono se genera por exitación del oxígeno
por efecto de los rayos ultravioletas del sol.
• Es generador de RL en su proceso de
descomposición O3 + H† O2 + OH
• Los RL reaccionan energéticamente con casi
todas las moléculas intracelulares: ADN, ARN,
proteínas, carbohidratos, lípidos, produciendo
cambios estructurales que conducen a alguna
alteración funcional.

4. RADICALES LIBRES
• Los seres vivos, han desarrollado mecanismos
destinados a proteger a las moléculas
biológicas del efecto de los RL.
• Desarrollando enzimas específicas ( catalasa,
superóxido dismutasa, glutatión peroxidasa).
• Moléculas no enzimáticas ( Vit C, Vit E,
selenio, beta caroteno, glutatión, ácido úrico,
etc) como antioxidantes.

5. RADICALES LIBRES
• ¿QUÉ SON Y COMO SE PRODUCEN?
• ¿QUÉ EFECTOS GENERAN A NIVEL
CELULAR?
• ¿QUÉ MECANISMOS BIOLÓGICOS NOS
PROTEGEN DE LOS EFECTOS
INDESEABLES DE LOS RL?

6. RADICALES LIBRES
• FORMACIÓN
• Habitualmente los electrones, dentro de las
moléculas se reúnen de a pares. Ejemplo

7. RADICALES LIBRES
• Un RL , por el contrario, es una especie
química, cuyo número total de electrones
periféricos es un número impar, quedando un
electrón no apareado.

8. RADICALES LIBRES
• Ese electrón no apareado, le confiere a estos
compuestos una alta reactividad o
inestabilidad.
• Estas reacciones son rápidas y cuando un RL
reacciona sobre una molécula vecina, esta
última a su vez se transforma en RL.
• Radical superóxido peróxido de hidrógeno radical hidroxilo
• El peróxido de hidrógeno no es un RL ya que no posee electrones
desapareados, su toxicidad radica en que puede dar origen a radicales
hidroxilos. ( Formulas de Lewis y Fenton)

9. RADICALES LIBRES
• REACCIONES QUÍMICAS GENERALES
• REACCIÓN DE OXIDACIÓN (se forma un catión radical)
R ………. R+. + e-
REACCIÓN DE REDUCCIÓN (se forma un anión radical)
R ……….R- . - e-
RADIÓLISIS (efectos de radiaciones ionizantes rayos X y gamma)
R – R ….. R. + R.
SUSTRACCIÓN DE UN ÁTOMO DE HIDRÓGENO (inicio de la
lipoperoxidación)
POR ADICIÓN (Etapa de propagación de lipoperoxidación)
FINALIZACIÓN
Cuando dos de estas especies reaccionan entre sí.
DIMERIZACIÓN
DESPROPORCIONADA

10. RADICALES LIBRES
• FUENTES FISIOLÓGICAS DE RL
CADENA RESPIRATORIA
FAGOCITOSIS
REACCIONES DE DESINTOXICACIÓN
SÍNTESIS DE PROSTAGLANDINAS
RADIACIONES

11. FOSFORILACIÓN OXIDATIVA

12. CONSIDERACIONES GENERALES
• Se lleva a cabo por sistemas respiratorios que
están localizados en la Membrana Interna de
la mitocondria.
• Ciclo Krebs y la B oxidación suministran la
mayor cantidad de equivalentes de reducción.
• Transportados como NADH y FADH2.
• Tienen lugar en la matriz mitocondrial.

13. CONSIDERACIONES GENERALES
• La [O] del NADH produce 3 moles de ATP.
• La [O] del FADH2 produce 2 moles de ATP.
• La [O] y la Fosforilación oxidativa son procesos
acoplados.
• La cadena respiratoria está formada por una serie de
transportadores de los equivalentes de reducción.
• En el transporte de equivalentes de reducción se libera
energía, en forma de energía libre y en forma de calor.
• La energía libre es UTIL para sintetizar ATP, el resto se
disipa como calor.

14. ENERGÍA LIBRE Y POTENCIAL
REDUCCIÓN
• El potencia redox es un complejo
electroquímico y se produce entre especies
que se reducen y que se oxidan.
• Concepto de reducción +H / -O / +e
• Concepto de oxidación -H / +O / -e
• Las reducciones y oxidaciones que ocurren en
nuestro organismo no son aisladas.
• Son acopladas , una se oxida y otra se reduce.

15. ENERGÍA LIBRE Y POTENCIAL
REDUCCIÓN
• El potencia redox es un complejo
electroquímico y se produce entre especies
que se reducen y que se oxidan.
• Concepto de reducción +H / -O / +e
• Concepto de oxidación -H / +O / -e
• Las reducciones y oxidaciones que ocurren en
nuestro organismo no son aisladas.
• Son acopladas , una se oxida y otra se reduce.

16. ENERGÍA LIBRE Y POTENCIAL
REDUCCIÓN
• En el caso de la cadena respiratoria los
equivalentes de reducción (H+ / e-), se van
pasando de complejo en complejo, el que los
cede se oxida y el que los recibe se reduce.
• Se establecen pilas y entre ellas potenciales
redox.
• Se mide en voltios.
• Los e- van a desplazarse desde el NADH
(oxida) al O2 (reduce).

17. Cadena Respiratoria

19. CADENA RESPIRATORIA
• Está formada por 3 complejos enzimáticos
enlazados por 2 transportadores móviles de e-
• Los electrones se transportan desde el NADH
al O2 a través de una cadena de 3 complejos
proteicos : NADH - Q reductasa
• citocromo reductasa
• citocromo oxidasa

20. CADENA RESPIRATORIA
• ¿Cómo está acoplada la [O] del NADH a la
fosforilación del ADP ?
• La síntesis de ATP se logra por medio de un
ensamblaje molecular situado en la MI de la
mitocondria, esta enzima es la ATPasa sintetasa.
• Enzima compleja formada por una unidad Fo y
una unidad F1.
• Fo sería el conducto de Hidrógenos del complejo.
• F1 el lugar de la catálisis en la síntesis de ATP.

21. CADENA RESPIRATORIA
• El NADH citosólico penetra en la mitocondria
gracias a la lanzadera de glicerofosfato. Los
equivalentes de reducción pasan al FAD.
• En hígado y corazón se utiliza la lanzadera
malato-aspartato.
• El ATP y el ADP no se difunden libremente a
través de la MI , sino que hay un
transportador específico (transportador de
nucleótidos) adenina ATP – ADP translocasa.

22. CADENA RESPIRATORIA
• El nivel de ADP aumenta cuando se consume
ATP, así la fosforilación oxidativa queda
acoplada a la utilización de ATP.
• Los e- no fluyen desde las moléculas
combustibles hasta el O2 a menos que se
necesite sintetizar ATP.
• El nivel de ADP además regula la velocidad del
ciclo de krebs a causa de sus necesidades de
NAD y FAD.

23. • CADENA RESPIRATORIA: La etapa final es la
reducción de la molécula de oxígeno por la
cesión de 4 e-. Cuando llega sólo uno se
produce el radical superóxido.
• O2 + e O2 -*

24. • Se observa que el proceso necesita 2 moléculas
de O2 por molécula de coenzima a oxidar. Existe
un alto consumo de O2 por las células
fagocitarias cuando comienza a formar el
superóxido. Se llama EXPLOSIÓN RESPIRATORIA.
Las células fagocitarias poseen una enzima
mieloperoxidasa que oxida los halogenuros en
halógenos. Estos reaccionan con el ión superóxido
o con el agua oxigenada para formar hipoclorito.
Degradan sustancias extrañas.
Cl2 + O2------- 2 Cl-

25. Citocromo P 450
• Se encuentra en los microsomas y mitocondrias.
• Consiste en la hidroxilación de moléculas saturadas
catalizadas por monooxigenasas.
• Estas ez facilitan la aparición de una función
hidroxilada sobre una cadena saturada o un ciclo
esteroideo.
• Otras facilitan la aparición de una doble unión.
• El O2 es directamente activado por por el cit P 450 y
fijado sobre el sustrato por la ez monooxigenasa.
• Sustrato + C p 450 red---- Sustrato hidroxilado + C p 450 oxid

26. Citocromo P 450
• La activación del O2 necesita un aporte de
electrones que comprende una proteína con
hierro no hemínico y una flavoproteína.
• C p 450 oxid + Prot no heminica Fe** -------
• C p450 red + Prot Fe***.
• Prot Fe *** + FAD/ Prot no hem Fe **+ FADH2
• FADH2 + NADP* -------- FAD + NADPH* + H*

27. monooxigenasa
• Cada monooxigenasa dispone de un sistema de
transporte de electrones, específico.
• Las Proteínas de hierro no hemínico pertenecen
al grupo de Proteínas Fe – S.
• Los cit P 450 se denominan así porque cuando
han fijado óxido de carbono sobre su hierro, su
espectro de absorción luminosa abarca un pico
de 450 nm.
• Al ser oxidasas usan el O2 molecular.
• Cit P 450 intervienen en rescciones de oxidación
de medicamentos y de sustancias extrañas.

28. Reacciones de desintoxicación
• Algunas oxidaciones son efectuadas por ez
citoplasmáticas como la del Alcohol DH que lo
oxida a acetaldehído y luego a ácido acético.
• Gran número de hidrocarburos cuando
penetran al organismo en poca cantidad son
oxidados por los sistemas de oxigenación de
las monooxigenasas.

29. RADICALES LIBRES
• EFECTOS BIOLÓGICOS DE LOS RL
• SOBRE LAS PROTEÍNAS los RL son dañinos
sobre las que contienen grupos (-SH) grupos
sulfridrilos.
• SOBRE LOS HIDRATOS DE CARBONO los RL
producen despolimerización de los
polisacáridos, altera la función de la molécula.

30. RADICALES LIBRES
• SOBRE LOS ÁCIDOS NUCLEICOS los RL actúan
entre las bases púricas y pirimídicas del ADN,
produce la ruptura de éstas y mutaciones.
Trae consecuencias en la replicación,
transmisión del mensaje genético y sts
proteica.
• SOBRE LAS MEMBRANAS CELULARES

31. RADICALES LIBRES
• La membrana celular es un sistema biológico
elemental, donde la unidad básica la
constituyen los fosfolípidos (moléculas que
contienen una cabeza hidrófila y una cola
hidrófoba) constituidas por dos cadenas de
ácidos grasos insaturados, que poseen dobles
enlaces entre carbonos.

32. Membrana celular

33. RADICALES LIBRES
• Las proteínas son las responsables de las
funciones de intercambio y transformación de
la información propias de la membrana.
• Los dobles enlaces de los ácidos grasos
insaturados son sensibles a la agresión de los
RL. Este ataque genera una reacción en
cadena conocida como reacción de
lipoperoxidación.

34. RADICALES LIBRES
• REACCIONES DE LIPOPEROXIDACIÓN
• La iniciación de esta reacción se localiza en un
doble enlace de un ácido graso insaturado.
• El radical OH agresor capta un H para
transformarse en agua y el ác. graso agredido
en RL.
• Reorganizan los enlaces intramoleculares y
entramos a la segunda etapa

35. RADICALES LIBRES
• Propagación, el radical del ác graso formado
reacciona con Oxígeno, formándose un radical
peroxil (ROO.)
• Éste reacciona con una cadena vecina intacta,
formando un radical hidroperóxido
(ROOH)inestable y otro peroxil.
• Si esta reacción en cadena no se detiene de
produce una alteración en la estructura de la
membrana, perdiendo su flexibilidad y solidez.
• Altera la función de barrera e información.

36. RADICALES LIBRES
• SISTEMAS FISIOLÓGICOS DE DEFENSA
• Sistema sistema captadores
• Enzimático de radicales libres
• Superóxido dismutasa *citosólico ( gluatión
• Catalasa y peroxidasa Vit C)
• Glutatión peroxidasa *membrana(alfatocoferol
Vit A)

37. RADICALES LIBRES
• SUPERÓXIDO DISMUTASA metaloproteína de
localización citosólica y mitocondrial.
• La citoplasmática contiene en su sitio activo
cobre y zinc.
• La mitocondrial , manganeso.
• Cataliza la conversión del radical superóxido en
H2O2 .
• Acoplada a la acción de catalasas y peroxidasas
• SOD-Ma++ + O2* ---------- SOD-Ma+ + O2 } O2*- + O2*- + 2H+ ------ H2O2 + O2
• SOD-Ma+ + O2* + 2 H+ - ------- SOD-Ma++ + H2O2 }
• 2 O2* + 2 H+ ----- SOD ----- H2O2 + O2

38. RADICALES LIBRES
• Catalasa Convierten el H2O2 en O2 y H2O.
• Peroxidasa Actúan sobre H2O2 y sustratos
capaces de ceder protones como los
existentes en los neutrófilos (mieloperoxidasa)
• Glutatión peroxidasa degrada el H2O2 en
presencia de glutatión reducido. Luego se
regenera por la glutatión reductasa (NADPH)

39. RADICALES LIBRES
• SISTEMAS CAPTADORES DE RL
• Son suceptibles de frenar reacciones en cadena.
Son fácilmente oxidables.
• Glutatión capta RL, oxidándose.
• Vitamina E capta los radicales peroxilípidos
convirtiéndolos en formas menos reactivas, dona
un ión H al RL, formándose un radical de Vit E,
estable.
• Acido ascórbico colabora en esta protección
oxidándose y regenerando alfa tocoferol.

40. RADICALES LIBRES / STRESS OXIDATIVO
• Se sabe que existe un balance entre los
compuestos pro-oxidantes y anti-oxidantes.
• Este balance se pierde, por un aumento de los
pro-oxidantes o una disminución de los anti-
oxidantes, o ambas a la vez.
• Se denomina stress oxidativo.
• Debe pensarse en aquellos casos en que se
sospeche que los RL del O2 pueden ser causa
de patologías.

42. ÓXIDO NÍTRICO
• Es un RL de gran reactividad química.
• Difunde fácilmente a través de las membranas
• Ez ÓXIDO NÍTRICO SINTASA (NOS) con
participación de las coenzimas NADPH, FMN,
FAD Y TETRAHIDROBIOPTERINA.
• Contiene Fe2++ (hemínico) y es activada por el
complejo Calcio – Calmodulina.
• Producto Citrulina y óxido nítrico.

43. ÓXIDO NÍTRICO
• Tiene 3 isozimas .
• Células endoteliales de los vasos sanguíneos (I)
• Mácrofagos (II)
• Neuronas (III)
• Esta localización indica mayor riqueza
enzimática.
• I , III constitutivas
• II inducible

44. ÓXIDO NÍTRICO
• Es un factor de relajación vascular derivado
del endotelio.
• Participa como mensajero de un sistema de
señales. (guanilato ciclasa).
• En macrófagos y otras células fagocíticas la
NOS es inducida por factores liberados de
focos inflamatorios ante la entrada de agentes
extraños.

45. ÓXIDO NÍTRICO
• Óxido nítrico y el R superóxido pueden
reaccionar entre sí y formar ácido
peróxinitroso.
• Ataca a las cisteínas y metioninas en las
proteínas y así la transmisión de señales.