8/18/2019 Unidad 2. Bioenergetica Reacciones de Oxido-reduccion

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2.5 Reacciones de Oxido-Reducción

Las reacciones de transferencia electrónica metabólica son de suma importancia,estas reacciones son de oxido-reducción e intervienen, la perdida de electrones deuna especia química, que es así oxidada, y la ganancia por otra es reducida. La

ruta del flujo de electrones en el metabolismo pasa desde diversos intermediariosmetabólicos a transportadores electrónicos en reacciones catalizadas por enzimas. Estos transportadores ceden electrones a aceptores, con afinidad por estos mas elevada cuando esto sucede se libera energía. Las clulas contienenuna serie de transductores de energía molecular que transforma la energía delflujo electrónico en trabajo !til.

Flujo de electrones para realizar trabajo biológico.

La conversión de flujo electrónico en trabajo biológico requiere transductoresmoleculares, an"logos a los motores electrónicos, que convierten el flujo de

electrones a travs de circuitos macroscópicos en movimiento mec"nico. Laanalogía entre un circuito que conecta una batería con un motor electrónico y loscircuitos electrónicos submicroscópicos de las clulas se describe a continuación.

En el circuito fig. a, la fuente de electrones es una batería que contiene dosespecies químicas que difieren de afinidad #acia los electrones. Los cableselctricos proporcionan la ruta para el flujo de electrónico desde la especiequímica, en un polo de la batería, a travs del motor, a la especie química en elotro polo de la batería. $ebido a que las dos especies químicas difieren en suafinidad #acia los electrones, estos fluyen espont"neamente a travs del circuito,impulsados por una fuerza proporcional a la diferencia en afinidad electrónica, lafuerza electromotriz, la cual puede realizar trabajo si #ay un transductor de energíaadecuado, como un motor, en el circuito. El motor se puede acoplar a diferentesingenios mec"nicos para realizar el trabajo.

En el circuito biológico fig. b, la fuente de electrones es un compuestorelativamente reducido, como la glucosa. % medida que la glucosa se oxidaenzim"ticamente, se liberan electrones que fluyen espont"neamente a travs deuna serie de transportadores electrónicos intermediarios a otra especie químicacon una afinidad elevada por electrones, como el &'. El flujo electrónico esespont"neo y exergónico, porque el &' tiene afinidad por los electrones mayor quela que tienen los intermedios que ceden electrones. La fuerza electromotriz queresulta proporciona energía a los transductores moleculares que realizan trabajobiológico. En la mitocondria, por ejemplo los transductores ligados a la membranaacoplan el flujo electrónico a la producción de p( transmembrana, con lo que seconsigue trabajo osmótico y elctrico, lo que nos da una energía potencial.)ambin estos transductores utilizan la energía potencial o protón motriz pararealizar trabajo químico* se sintetiza %)+ a partir de %$+ y +i, a medida que losprotones fluyen espont"neamente a travs de la membrana.

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Descripción de las reacciones de oxidación-reducción.

e considera la oxido-reducción de forma separada, por ejemplo la oxidación delion ferroso por el ion c!prico*

e puede describir en función de dos medias reacciones*

La molcula dadora de electrones es una reacción de oxidación-reducción sedenomina agente reductor, la molcula aceptora de electrones es el agenteoxidante.

En las oxidaciones biológicas intervienen la desidrogenación.

El carbono aparece en las clulas vivas en cinco estados de oxidación diferentes.En los compuestos mas reducidos los "tomos de carbono son ricos en electronese #idrogeno, mientras que en los compuestos mas oxidados un "tomo de carbonoesta unido a m"s oxigeno y menos #idrogeno. En la oxidación del etano al etanol,el compuesto no pierde #idrogeno pero si lo pierde uno de los "tomos de carbonopor supuesto el #idrogeno del grupo &( no esta unido directamente al carbono.

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En la serie de compuesto se muestran la oxidación de un "tomo de carbono essinónimo de su des#idrogenación. /uando un "tomo de carbono comparte un par electrónico con otro "tomo como el oxigeno, lo comparten de manera desigual,siendo favorecidos en este aspecto el "tomo mas electronegativo 0oxigeno1. Laoxidación tiene el efecto de eliminar electrones del "tomo de carbono.

Los electrones se transfieren de una molcula a otra de cuatro formas diferentes*

2. e pueden transferir directamente como electrones. %sí el par redox 3e'453e64

puede transferir un electrón al par redox /u45/u'4*

'. Los electrones se pueden transferir en forma de "tomos de #idrogeno, ya queun "tomo de #idrogeno consiste en un protón 0(41 y un electrón 0e-1, en donde

 %(' act!a como un dador de #idrogeno 0o electrón1. %(' y % conjuntamenteconstituyen un par redox conjugado que puede reducir otro compuesto 7 por transferencia de "tomos de #idrogeno*

6. Los electrones se pueden transferir de un dador electrónico a un aceptor enforma de ion #idruro 0*(41, que incluye dos electrones tal como sucede con lasdes#idrogenasas ligadas a 8%$ descritas mas adelante.

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9. )ambin tienen lugar la transferencia de electrones cuando #ay unacombinación directa de un reductor org"nico con oxigeno, para dar un productoen el que el oxigeno esta incorporado de manera covalente, tal como sucedeen la oxidación de un #idrocarburo a alco#ol*

En esta reacción el #idrocarburo es el dador electrónico y el "tomo de oxigeno esel aceptor electrónico.

Los cuatro tipos de transferencia electrónica se dan en la clula.

!os potenciales de reducción son una "edida de la afinidad acia loselectrones.

/uando en una solución se encuentran dos pares redox conjugados, se puede

producir espont"neamente la transferencia electrónica desde el dador electrónicode un par aceptor del otro. La tendencia a que tal reacción ocurra depende de laafinidad relativa del aceptor electrónica de cada par redox por electrones, elpotencial de reducción est"ndar #Eo$ es una medida de esa afinidad.

(ace algunos a:os ;alt#er 8ernst dedujo la ecuación que relaciona el potencialde reducción est"ndar #Eo$  con el potencial de reducción #E$  a cualquier concentración de especies oxidadas o reducidas en el electrodo*

En donde R % & tienen su significado #abitual 0tabla 26-21, n es el n!mero de

electrones transferidos y es la constante de 3araday, ?@5A mol a 0' B,'C D/1, esta expresión se simplifica a*

!os potenciales de reduccion estandar per"iten el calculo de la variacion de

energia libre de 'ibbs.

La energia que se obtiene para realizar trabajo por este flujo espontaneodeelectrones 0la variacion de energia libre para esta reaccion de oxidacion-reduccion1 es proporcional a ∆E*

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 %quí n representa el numero de electrones transferidos en la reaccion. /on estaecuacion es posible calcular la variacion de energia libre para cualquier reaccionde oxidacion reduccion a partir de los valores de E o 0encontrado en una tabla depotenciales de reduccion1 y la concentracion de las especies que intervienen en lareaccion.

(ibliograf)a referente a los te"as de la *nidad 2.

 %lbert L., Le#ninger,  +,R/,O0 DE (O1*/34 segunda edición 2