FISICOQUIMICA TEORICO 34 141105 RADICALES LIBRES

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FISICOQUIMICA TEORICO 34 (14-11-05)RADICALES
LIBRES

• Material de estudio
• Radicales libres y EPR.
• Material de enseñanza complementaria para el
  curso de Fisicoquímica.
• Información de las clases teóricas.

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• Radical libre
• Cualquier especie de existencia independiente
  que contiene uno o más electrones desapareados.
• Características
• Alta reactividad comparada con especies no
  radicales
• Alta inespecificidad

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• Los radicales libres pueden estar centrados en
  distintos átomos
• centrados en C radical triclorometilo (.CCl3)
• radical alquilo (R.)
• centrados en O inorgánicos anión superóxido
  (O2. -)
• radical hidroxilo
  (HO.)
• orgánicos radical alcoxilo (RO.)
• radical peróxido (ROO.)
• centrados en N óxido nítrico (.NO)

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Tiempo de vida media de algunas especies
reactivas Radical libre Vida
media HO. 10-9 s RO. 10-6 s 1O2 10-5
s ONOO- 0.05-1 s NO. 1-10 s ROO. 7
s Q.-(tar) días
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Formas en que existe el oxígeno 1. Ozono (O3)
principalmente en altitud 2. Oxígeno monoatómico
(O) forma transiente reconocida en química
atmosférica 3. Dioxígeno (O2) Perdiendo e-
O2 e - O2 dioxige
nilo radical Ganando e- O2 - H2O2
.OH H2O
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? 2p ? 2p ? 2p ?2p ? 2s ? 2s ? 1s ?
1s
Ground-state O2 (3?g -O2)
Singlet O2 (1?g O2)
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Diagrama de los niveles de energía de los
orbitales para el oxígeno, el ion superóxido y el
ion peróxido.
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(No Transcript)
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Reacciones que generan radicales libres del
oxígeno
I. O2- Autooxidación de moléculas de bajo peso
molecular Reacciones enzimáticas Transporte
mitocondrial de electrones II. H2O2 Dismutación
de O2- Doble reducción directa de oxígeno
molecular III. OH Reacción de Haber
Weiss Reacción de Fenton
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Se producen radicales libres del oxígeno en
condiciones fisiológicas?
2 a 4 del oxígeno es metabolizado a especies
reactivas del oxígeno en condiciones fisiológicas
Dónde son producidas las especies activas del
oxígeno a nivel celular?
Se generan en mitocondria, retículo endoplásmico,
peroxisomas y como resultado de la actividad de
enzimas citosólicas
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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Concentraciones celulares en estado estacionario

• Anión superóxido 10-11 M
• Peróxido de hidrógeno 10-7-10-9 M
• Radical hidroxilo 10-18 M
• Oxido Nítrico 10-7 M

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Otras especies activas

• Peróxido de hidrógeno
• alta constante de permeabilidad en membranas
  biológicas
• Oxígeno singulete, carbonilos excitados
• emiten energía al volver al estado fundamental
• complejos ferrilos y perferrilos
• pueden intervenir en la iniciación de cadenas de
  oxidación lipídica

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Reacción de Fenton
Fe2 H2O2 Fe3
HO- HO
Reacción de Haber-Weiss
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Metabolismo de hierro

• Captación de Fe por las células
• unión del complejo transferrina-Fe3 al receptor
  de transferrina de la superficie celular.
• Reducción Fe3 a Fe2 .
• Liberación desde el endosoma al citosol.
• Distribución celular del Fe
• Pool de Fe lábil Fe unido a compuestos de bajo
  peso molecular (citrato, ATP, pirofosfato, ácido
  ascórbico).
• Ferritina Es la proteína intracelular más
  importante en el almacenamiento de Fe.
• Hemosiderina .

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ESTRUCTURA DE LA FERRITINA (1)
60 nm
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ESTRUCTURA DE LA FERRITINA (2)
Cadenas H y L
6 Cadenas H 18 Cadenas L
Ferritina de bazo de caballo
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Metabolismo de hierro

• Pool de Fe lábil (LIP)
• Se define operacionalmente como el pool quelable
  celular que comprende Fe2 y Fe3, asociado con
  un conjunto de ligandos tales como iones
  orgánicos (fosfatos y carboxilatos),
  polipéptidos, y componentes de superficie de
  membranas (cabezas polares de fosfolípidos).
• Representa aproximadamente menos del 5 del Fe
  celular total (50-100 mM).

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• LIP. Métodos de determinación subcelular
• Fluorescentes
• CAL fue usada para citosol y núcleos de células
  eritroides y mieloides y el citosol de neuronas.
• Rodamina B identifica Fe en mitocondria.
• Desarrollo de nuevos probes a) mejorando
  sensibilidad/especificidad por Fe2 o Fe3, b)
  blanco en compartimientos celulares sin afectar
  función y c) fluorescencia directa al unirse al
  metal.
• EPR

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Metabolismo de hierro

• Funciones de la ferritina
• Almacenar Fe.
• Bajo condiciones de no regulación, puede actuar
  como agente prooxidante.
• Papel directo en la expresión génica de globina.
• Papel regulatorio en la producción de
  granulocitos y macrófagos.
• Estimulación de la proliferación de células en un
  medio libre de suero.
• Se ha encontrado ferritina extracelular en
  mamíferos e invertebrados. No se conoce la
  función.

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ESTRÉS OXIDATIVO

• Estrés oxidativo como un desbalance.
• Un aumento de oxidantes o una disminución de
  antioxidantes llevan igualmente al estrés
  oxidativo.

• Estrés oxidativo como un aumento de las
  concentraciones en estado estacionario de las
  especies reactivas del oxígeno y del nitrógeno.
  La concentración intracelular aumentada, de por
  lo
• menos una, de las especies reactivas del
  oxígeno o del nitrógeno es la base química del
  estrés oxidativo.

O2- ss H2O2 ss HOss ROOss 1O2
ss NO ss ONOO -ss
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(No Transcript)
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Peroxidación lipídica
Definición
Deterioro oxidativo de lípidos poliinsaturados
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(No Transcript)
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Oxidación de LDL
1. Depleción de antioxidantes 2. Formación de
hidroperóxidos lipídicos 3. Descomposición
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(No Transcript)
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Etapas de la peroxidación de lípidos
I. Iniciación II. Propagación III. Terminación
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(No Transcript)
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Métodos de cuantificación
I. Productos finales Alcanos (etano,
n-pentano) II. Productos de degradación Malondial
dehido 4-hidroxi-2,3-trans-nonenal otros
aldehidos III. Ruptura de ácidos grasos
poliinsaturados (PUFA) IV. Formación de dienos o
trienos conjugados V. Contenido de
hidroperóxidos VI. Quimioluminiscencia VII.
Consumo de oxígeno resistente al cianuro
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• Reacción de Russell
• 2 ROO. ?ROOOOR?ROROH1O2
• 2 ROO. ?ROOOOR?ROROHO2
• 2 1O2 ? 2 3O2 hn (634-703 nm)
• 1O2 ? 3O2 hn (1270 nm)
• RO? RO hn (420-460 nm)

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Sobrecarga de hierro. Estudios in vivo

• __________________________________________________
  ___
• Plasma Control Fe
• __________________________________________________
  _
• Sobrecarga aguda
• Ascorbato (mM) 445 445
• Radical ascorbilo (nM) 174 455
• Indice A./AH-
  41 111
• Sobrecarga crónica
• Ascorbato (mM) 445 293
• Radical ascorbilo (nM) 174 235
• IndiceA./AH- 41 82
• __________________________________________________
  ___
• Tomado de Galleano y col., 2002.

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Determinación de indicadores bioquímicos de
estrés oxidativo

• Orina
• Contenido de sustancias reactivas al TBA (TBARS)
• bases modificadas del ADN (oxo8dG)
• quimioluminiscencia
• Sangre/Plasma
• TBARS
• hidroperóxidos de fosfolípidos
• Actividad antioxidante del plasma
• Generación de radicales libres en plasma (EPR)

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Actividad antioxidante del plasma
Actividad de enzimas antioxidantes (SOD,
glutatión peroxidasa) Contenido de antioxidantes
hidrosolubles (glutatión, ácido
ascórbico) Contenido de antioxidantes
liposolubles (a-tocoferol, b-caroteno, ubiquinol)