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ESTRUTURA QUIMICA DE LOS RADICALES LIBRES Docente: Ana Gutiérrez Román Alumna: María Estefanía Naveda Cavero

Radicales formados a partir del oxígeno 

ANION SUPEROXIDO

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Es el más poderoso y peligroso, tiende a reequilibrarse así mismo más rápidamente creando más superóxidos con el potencial de causar mucho más daño.

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PEROXIDO DE HIDROGENO

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RADICAL HIDROPEROXIDO ( H 02 )

Se constituyen cuando el O2 se une a un protón ( H ).

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RADICAL HIDROXILICO( OH ` )

Aparece cuando el peróxido de hidrógeno se une al superóxido.

Tiene una vida extremadamente corta, tiene un papel biológico importante, es de difícil estudio, y se ha comprobado que nuestro cuerpo los puede generar al estar expuesto a terapias de irradiación para el cáncer

Anión Superóxido 

Se origina por reducción del O2.

Su concentración intramitocondrial se ha calculado en 8x10-12M.  La mayor parte se convierte en H2O2. 

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El pH fisiológico alrededor del 1% se encuentra en la forma HO2.

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El Anión Superóxido es la forma disociada del radical hidroperoxilo HO2.

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Es necesario distinguir las formas HO2 . y O2.-.

La carga negativa en el anión superóxido impide su difusión a través de membrana.  El equilibrio controla la concentración de O2.-, que reacciona: 

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La reacción de los radicales superóxido/hidroperoxilo depende del pH. Cuando el pH es elevado la última reacción prácticamente no ocurre El anión O2.- tiende a dismutar formando H2O2 + O2. El anión superóxido es una especie estable en ausencia de protones

La vida media del O2.- se incrementa por un factor de 10 por cada unidad de pH.  Los estudios cinéticos de inhibición permiten predecir el comportamiento del O2.- . 

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El O2.- puede reaccionar con metales del sitio activo de la SOD ó con el fierro libre.

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El valor de la constante de velocidad de dismutación a pH 7.4 es 2 x 105 M-1s-1. La reacción catalizada por la enzima Mn-SOD es de 2 x 109M-1s-1. El anión superóxido no es capaz de oxidar al NADH ni al NADPH. Puede oxidar al ascorbato, tocoferoles, tioles y catecolaminas.

El anión superóxido tiene un potencial redox estándar de -0.16V.  Puede reducir a los iones férricos y cúprico. 

Reacción de Haber - Weiss 

En 1933 Fritz Haber y Joseph Weiss propusieron que el radical HO. Se formaba cuando el H2O2 reaccionaba con el anión superóxido.

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El H2O2 no es propiamente un radical libre.

Reacción de Fenton Henry Fenton observo hace casi 100 años que los iones ferrosos en presencia de H2O2 podían oxidar ciertos compuestos orgánicos.  En la década del ’40 John Baxendale contribuyó a elucidar el siguiente mecanismo. 

Reacción Fenton

de

Haber

–

Weiss,

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El O2.- puede donar un electrón a moléculas con apropiada afinidad electrónica.

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La reducción univalente del O2 en la célula conduciría a la generación de especies químicas muy dañinas.

Radical Hidroxilo Es un radical oxidante altamente reactivo.  Tiene una vida media de 1 x 10-9s.  Puede dañar: proteínas, lípidos, carbohidratos y ADN.  Se genera mediante la reacción de Fenton, la de Haber Weiss o de acuerdo a la siguiente reacción: 

Cadena transportadora de Electrones Mitocondriales

Óxido Nítrico Es un radical libre con un electrón desapareado.  Se comporta como un oxidante o reductor débil.  Carece de carga negativa: NO. .  Se sintetiza a partir de arginina y NADPH por la óxido nítrico sintasa. 

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Puede reaccionar con O.- y formar peroxinitrito:

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El peroxinitrito es la base conjugada del ácido peroxinitroso.

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Tiene un pKa de 7 y una vida y media a pH fisiológico del orden de un segundo.

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El ácido peroxinitroso en un medio acuoso se transforma en NO3-.

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Ello ocurre en competición con la reacción siguiente:

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El ácido peroxinitroso (HOONO) es un poderoso oxidante. Participa en reacciones de lipoperoxidación y oxidación de tioles. Tiene propiedades citotóxicas, reacciona con el O2:

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No se conoce ninguna reacción de propagación.

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Acido Hipocloroso 

Se forma por acción de la enzima mieloperoxidasa:

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Tiene un pKa similar al pH fisiológico.

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El  HOCl/OCl-  puede  reaccionar  con  compuestos  reductores:

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Los experimentos cinéticos muestran que el sistema  HOCl/Fe2+  es alrededor de mil veces más rápido que  la reacción del Fenton: H2O2/Fe2+.

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FACTORES QUE PRODUCEN RADICALES LIBRES

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FACTORES EXOGENOS:

-Exposición a radiaciones ionizantes. -Contaminación atmosférica. -Radiaciones electromagnéticas._Exposición excesiva a las radiaciones solares. (ultravioletas A y B; rayos X). -Consumo de Fármacos. _ adriamicina, acetaminofeno o el herbicida paraquat. -Alimentos._Las dietas ricas en grasa animales (salvo los pescados de mar) y saturadas, frituras. -Exposición y consumo de metales pesados (plomo, hierro, cobre). -El ejercicio físico excesivo o por inactividad física. -Exceso de alcohol. -Obesidad. -El tabaquismo

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FACTORES ENDOGENOS

-Procesos oxidantes metabólicos._ Respiración celular -Acción de enzimas oxidativas ._En un átomo o molécula acepta un electrón transferido durante una reacción de oxirreducción. -Moléculas autooxidables del cuerpo humano capaces de producir radicales. Por ejemplo, el hierro ferroso de la hemoglobina se une al oxígeno para formar la oxihemoglobina. Una porción de esta proteína puede convertirse, normalmente, en metahemoglobina (con hierro en forma férrica) con la liberación simultánea de anión superóxido. -Reacciones inflamatorias. -Estrés mantenido. -El exceso de iones metálicos. -Cuando se da el rompimiento de los enlaces covalentes.

 Beneficios._

nuestro propio cuerpo los fabrica en cantidades moderadas: cuando nuestro sistema inmunitario los produce en abundancia para destruir bacterias y virus.

 Lado 

negativo._

son capaces de ocasionar grandes daños a nuestros genes, proteínas, hidratos de carbono o lípidos

Enzimas antioxidantes Catalasa (CAT). Glutation peroxidasa (GPx). Glutation reductasa (GR). Superóxido dismutasa (SOD, tanto la Mn como

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D-ALFA-TOCOFEROL En situaciones de déficit no se neutralizan todos los radicales OH y comienza la peroxidación de estos lípidos, alterándose la estabilidad funcional y estructural de la célula.

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VITAMINA C (ácido ascórbico) Acción antioxidante protegiendo a los lípidos plasmáticos de la oxidación. Al ser hidrosoluble, es el mayor captador de elementos oxidantes en la fase acuosa del organismo, antes de que estos puedan llegar a dañar a los elementos lipiditos.

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El  beta caroteno(pro-vitamina A) Presentes en la zanahoria, mango, tomates, melón, melocotón, espinacas.

CONSECUENCIAS  EN LAS CELULAS

PEROXIDACION DE LOS LÍPIDOS INSATURADOS DE  LAS MEMBRANAS CELULARES Dando lugar a productos tóxicos de degradación que a la larga, producen la destrucción de la membrana celular al perder su impermeabilidad y fluidez por alteración de los gradientes iónicos, con lo que se pierde su capacidad de barrera selectora y la célula muere.  

ALTERACIONES DEL ADN Y OTROS  ÁCIDOS NUCLEICOS. La dimerización del ADN se mantiene en las sucesivas duplicaciones de la célula, repitiéndose los errores de lectura del código genético, dando lugar a mutaciones.

 

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INACTIVACION DE ENZIMAS PORTADORES  DE GRUPOS SULFIDRILOS Todo ello acaba generando graves problemas sobre el estado genético y la propia reserva Funcional de las células. Los radicales libres pueden provenir del metabolismo normal del organismo o de alteraciones fisiopatológicas inducidas por isquemia o injurias diversas. Disminuyen el sistema inmune y cambian la conformación genética.

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ESTRÉS OXIDATIVO. Es cuando la célula eucariota pierde el control en la actividad bioquímica sobre el manejo de los radicales libres del oxígeno tanto en su formación y utilización a nivel tisular, generando un desequilibrio entre antioxidantes y oxidantes, y aumenta la concentración de aquellos. Esto es un proceso de oxidación no controlado que ocasiona daño celular y eventualmente la muerte celular.

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Retinopatías en prematuros. Enfermedad de Wilson. Hemocromatosis idiopáticas, Acción de radiaciones ultravioleta; cataratas: opacidad del cristalino, que son frecuentes en la vejez, que serían debidas a la pérdida de la actividad antioxidante del sistema ocular y daños en la piel. Psoriasis (enfermedad muy rebelde de la piel), seria debida al estrés oxidativo. El Parkinson. El Alzheimer La enfermedad de Lou Gering (enfermedad que padece el físico teórico Stephen Hawking) Relacionados con los procesos cancerosos; esofágicos, del colon, cervicales y pulmonares