Gabriela Mena Bioquímica

Noviembre de 2015

IntroducciónLa oxidación es un proceso bioquímico de perdida de electrones siempre asociado a otro de captación que llamamos reducción. Esta oxidación es fundamental para la vida porque participa en los procesos de obtención de energía celular. Sin embargo, cuando existe un exceso de oxidación aparece el estrés oxidativo que trae consigo complicaciones a nivel biológico, las cuales explicaremos a continuación.

Objetivos

Comprender el termino de

estrés oxidativo, y

radicales libres.

Describir el daño que

produce el estrés

oxidativo en el organismo

Comprender la función de

los antioxidante endógenos y

exógenos

Conocer las enfermedade

s mas importantes relacionadas

al estrés oxidativo.

Definición de estrés oxidativo• El estrés oxidativo es una situación bioquímica que se

caracteriza por un desequilibrio entre la producción de especies reactivas del oxígeno (radicales libres y los peróxidos) y la capacidad de un sistema biológico de decodificar rápidamente los reactivos intermedios o reparar el daño resultante.

• La mayoría de estas especies derivadas del oxígeno se producen en un nivel bajo en condiciones normales de metabolismo aeróbico y el daño que causan a las células es reparado constantemente.

• Sin embargo, bajo los graves niveles de estrés oxidativo que causa la necrosis, el daño produce agotamiento de ATP impidiendo la muerte celular por apoptosis controlada, provocando que la célula simplemente se desmorone.

Radicales libresEl concepto de radicales libres se utiliza para nombrar a aquellos átomos o conjuntos de ellos que disponen de un electrón sin aparejar, una condición que les confiere inestabilidad y reactividad.

Los átomos que tienen un electrón desparejado intentan obtener un electrón adicional a costa de otro átomo. Una vez logrado esto, el átomo que cede el electrón pasa a convertirse en un radical libre y trata, entonces, de recuperar ese electrón en un tercer átomo. De este modo, se produce una reacción en cadena.

Lo que hacen los radicales libres es tomar electrones presentes en las células.

Cuando la mencionada reacción en cadena que provocan los radicales libres tiene lugar en el interior del cuerpo humano, aparecen daños en las células y puede derivar en enfermedades

Clasificación de Radicales Libres

Radicales libres derivados del oxigeno: De todas las especies reducidas del oxígeno, sin duda, la más dañina es el radical hidroxilo. Su alta toxicidad se debe a que posee una vida muy corta (10-9 segundos) y una alta reactividad, que le permite interactuar con todo tipo de sustratos.

Radicales libres inorgánicos o primarios: Se originan por transferencia de electrones sobre el átomo de oxígeno, representan por tanto distintos estados en la reducción de este y se caracterizan por tener una vida media muy corta.

Clasificación de Radicales Libres

Radicales derivados del nitrógeno: El Oxido nítrico es una molécula altamente inestable en el aire ya que se oxida rápidamente en presencia de oxigeno convirtiéndose en dióxido de nitrógeno, que causa daños en las celulas pulmonares.

Radicales libres orgánicos o secundarios: Se pueden originar por la transferencia de un electrón de un radical primario a un átomo de una molécula orgánica o por la reacción de 2 radicales primarios entre sí, poseen una vida media un tanto más larga que los primarios.

Clasificación de Radicales Libres

Tipos de Radicales LibresDe origen interno:• El ejercicio muy intenso• El estrés• Desechos metabólicosDe origen externo:• Dieta inadecuada• Tabaco (directo o indirecto)• Alcohol• Ciertos medicamentos• Contaminación• Radiación solar

En general, dada la reactividad de algunos de los RLO y RLN, son muchas las biomoléculas susceptibles de ser dañadas.

El daño provocado a nivel del ADN por los radicales libres puede generar mutaciones somáticas, que llevarían a la síntesis de proteínas defectuosas, y posiblemente a la generación de transformaciones malignas. Uno de los componentes de la molécula de ADN que es susceptible a ser dañado por radicales libres es la desoxirribosa, la que al oxidarse puede inducir el rompimiento del enlace entre este azúcar y el grupo fosfato del siguiente nucleótido formando rompimientos de cadena sencilla. Los sitios primarios de ataque son C4 y C5.

DAÑO AL ADN

La oxidación de los lípidos membranales provoca alteraciones en la permeabilidad, o la pérdida de la integridad de la membrana plasmática y la de los organelos celulares. Cuando los radicales hidroxilo son capaces de extraer átomos de H de los fosfolípidos de membrana, después de esta reacción, se forma un radical lipídico, el que después puede reaccionar con el oxígeno para originar el radical peroxilo. La degradación oxidativa de los lípidos se denomina lipoperoxidacion, este proceso daña la membrana plasmática, afecta a proteínas membranales y lipoproteínas plasmáticas

DAÑO A LIPIDOS MEMBRANALES

En proteínas y carbohidratos, los radicales libres pueden inducir fragmentación con la pérdida de la función de estas moléculas. El radical hidroxilo es muy reactivo con las proteínas y puede modificar aminoácidos, formando entrecruzamiento de tipo covalente e induciendo la fragmentación de la cadena polipeptídica, resultando una pérdida de función, y en la mayoría de los casos la degradación proteolítica de la molécula afectada.

DAÑO A PROTEINAS Y CARBOHIDRATOS

ANTIOXIDANTESSustancias capaces prevenir o retardar

la oxidación

Principalmente de sustratos biológicos

Ceden electrones a los RL

Generando su estabilidad

Exógenos

Vitamina E

Vitamina C

Beta-caroteno

Licopeno

Polifenoles

Endógenos

Glutatión

Coenzima Q

Superoxido Dimutasa

Catalasa

Glutation peroxidasa

Cofactores

Cobre

Zinc

Manganeso

hierro

selenio

Tipos de Antioxidantes

Antioxidantes Exógenos

Como parte de la defensa antioxidante, el organismo humano biosintetiza ciertas enzimas Cuya función es remover especies reactivas, principalmente ROS

las enzimas reparadoras actúan reparando el daño que las especies reactivas de oxígeno y de nitrógeno hayan podido causar al ADN celular o a las membranas

Las neutralizantes como la dismutasa del superóxido, la catalasa y la peroxidasa del glutatión, que actúan catalizando las especies Reactivas, pueden ser citosólicas o de membrana y permiten controlar la producción de antioxidantes

Enzimas inhibitorias, encontramos la oxidasa del NADPH y el inhibidor de la sintasa del óxido nítrico, que actúan modulando la actividad de las enzimas responsables de la producción de especies reactivas de oxígeno y de nitrógeno

SUPEROXIDO DISMUTASALa SOD tiene un papel fundamental como antioxidante, cataliza la dismutación de superóxido en oxígeno y peróxido de hidrógeno. En humanos existen tres formas de superóxido dismutasa. SOD1 se encuentra en el citoplasma (Cu y Zn) SOD2 en las mitocondrias (Mn) SOD3 en el líquido extracelular. (Cu y Zn)

CATALAZALa catalasa pertenece a la categoría de las oxidorreductasas Su actividad se localiza básicamente en los peroxisomas, en donde cataliza la conversión de peróxido de hidrógeno, en agua y oxígeno molecularEsta enzima utiliza como cofactor al grupo hemo y al manganeso.

GLUTATION PEROXIDASALa glutatión peroxidasa es una enzima que utiliza como cofactor al selenio, y que se ha encontrado en el citoplasma y las mitocondrias de los tejidos animales. Cataliza la reacción a través de la cual el glutatión reducido (GSH) reacciona con peróxidos para transformarlos en agua y alcohol. Durante el proceso el glutatión es oxidado (GSSG), para posteriormente ser regresado a su estado original, por la enzima glutatión reductasa

Dietas enriquecidas en antioxidantes, parecen prevenir o al menos disminuir el deterioro funcional orgánico originado por un exceso de estrés oxidativo.

Enfermedades relacionadas

Envejecimiento celular

•El envejecimiento resulta de la acumulación de lesiones orgánicas debidas a la acción de los RLO.

• Con el desarrollo de la vejes, la acción de las ROS y otros radicales es mas perjudicial, debido a que se ven disminuidos los sistemas antioxidantes por lo que hay mayor probabilidad de que las especies radicalarias ejerzan su acción

La ateroesclerosis

• Se ha demostrado una estrecha relación entre RLO y lipoproteínas de baja densidad (LDL)•Cuando la cantidad de LDL aumenta en la sangre son fagocitados por los macrófagos resultado la formación de células espumosas y se sabe que estas tiene relación directa en la aparición de ateroesclerosis.•Las LDL oxidadas van a tener mayor poder aterogénico ya que son captadas más avidamente por los macrófagos, son citotóxicas para el endotelio y estimulan la formación de placa eritomatosa.

Cáncer

•Algunos estudios han observado que pacientes con cáncer avanzado presentan concentraciones plasmáticas de Especies Reactivas de Oxigeno más elevadas que los sujetos sanos, mientras que los niveles de actividad enzimática de los sistemas antioxidantes como glutatión peroxidasa y SOD se hallan disminuidos

•El humo del tabaco, causante del cáncer de pulmón presenta RL en abundancia que atacan los tejidos y destruyen las sustancias protectoras presentes en ellos, tambien los óxidos radicalarios de nitrógeno que forman con las proteínas carcinógenos como las nitrosaminas .

•Se han detectado niveles disminuidos de enzimas antioxidantes en diversos tipos de células tumorales .

Diabetes mellitus

•En la diabetes, los altos niveles de glucosa plasmática, llevan a la producción de proteínas glicosiladas que actúan como radicales libres, lo cual coloca al sistema en un estado de estrés oxidativo permitiendo que se desarrollen todas las complicaciones de la diabetes.•La autoxidación de azucares genera especies de RLO. •La alteracion de las celulas por la hiperglicemia disminuye el NADPH y los niveles de glutatión, aumentando de esta manera el estrés oxidativo

Alzheimer

• La presencia de estrés oxidativo es la característica más temprana de la Enfermedad de Alzheimer

• La presencia de la proteína β-amiloide induce una respuesta inflamatoria local y la activacion de la microglia (principal línea de defensa delsistema nervioso central), esta actividad se ve asociada al proceso lesivo neuronal por ser una gran fuente de radicales libres de oxigeno, contribuyendo a aumentar el estrés oxidativo y sus efectos neurodegenerativos

ConclusiónEl estrés oxidativo provoca una serie de reacciones que causa daño en el organismo mediante la incontrolada producción de radicales libres, derivando la aparición de patologías.Es importante mantener una concentración optima de antioxidantes en el organismo para lograr un equilibro y evitar que el estrés oxidativo lo deteriore

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