Oxidación

Qué es la oxidación

"Oxidación" nombra tanto el proceso químico como su resultado: la pérdida de electrones de un átomo o molécula. La palabra procede, de forma indirecta, del término "oxígeno", acuñado en 1777 por el químico francés Antoine Lavoisier a partir del griego oxys (agudo, ácido) y la raíz -geno (que engendra). Lavoisier creía, erróneamente, que ese elemento formaba parte de todos los ácidos sin excepción; aun así, el nombre quedó fijado, y con él, por extensión, "óxido" y "oxidación".

Durante casi dos siglos se entendió la oxidación únicamente como la ganancia de oxígeno por parte de una sustancia. La química del siglo XX trasladó la definición al plano electrónico: se considera oxidada toda especie que cede electrones, haya o no oxígeno molecular de por medio. El herrumbre del hierro sigue siendo el ejemplo más citado, pero dista de ser el único.

El mecanismo: la reacción redox

Ninguna oxidación ocurre en solitario. Por cada electrón cedido existe siempre una especie que lo capta, de modo que oxidación y reducción constituyen las dos mitades de una misma reacción, conocida como redox: "red" por reducción, "ox" por oxidación. En la célula, buena parte de la energía disponible procede de una cascada de estas reacciones emparejadas: los electrones extraídos de la glucosa y de los ácidos grasos viajan a través de la cadena respiratoria mitocondrial hasta el oxígeno, que actúa como aceptor final.

Esa cesión escalonada de electrones libera energía, que la célula almacena en forma de ATP mediante la fosforilación oxidativa. Sin oxígeno, la cadena se detiene. El resultado inmediato es la falta de energía útil para las funciones celulares que dependen de esta vía.

Oxidación fisiológica y oxidación descontrolada

Conviene distinguir dos planos bien diferentes. Existe una oxidación dirigida y controlada, catalizada por enzimas específicas (oxidasas, deshidrogenasas, citocromos) que orientan los electrones hacia rutas metabólicas útiles, como la respiración celular, la síntesis de ciertas hormonas o la desintoxicación hepática de sustancias extrañas al organismo. Junto a ella existe también una oxidación espontánea, no enzimática, que ataca al azar los lípidos de membrana, las proteínas y el ácido desoxirribonucleico.

El primer tipo mantiene viva la célula. El segundo, sin freno, la daña, y es el que subyace al fenómeno conocido como estrés oxidativo, en el que la producción de especies reactivas supera la capacidad de los sistemas de defensa celular para neutralizarlas.

Diferenciación con conceptos próximos

Reducción y oxidación no son fenómenos independientes: son las dos caras de una misma transferencia electrónica, y no puede darse una sin la otra en la misma reacción. El oxidante es, precisamente, la sustancia que fuerza la oxidación de otra al aceptar sus electrones, reduciéndose ella misma en el proceso; el oxígeno molecular es, con diferencia, el más abundante en los sistemas biológicos, aunque no el único.

La reducción, en cambio, describe el fenómeno complementario: la ganancia de electrones. Ambos términos carecen de sentido si se estudian por separado, del mismo modo que no existe compra sin venta en una misma transacción.

Papel en el envejecimiento y la enfermedad

En 1956, el bioquímico estadounidense Denham Harman propuso que buena parte del envejecimiento se explica por la acumulación progresiva de daño oxidativo sobre las macromoléculas celulares, en especial sobre el ácido desoxirribonucleico de las mitocondrias. Aquella hipótesis, formulada antes de conocerse con detalle el papel de las especies reactivas de oxígeno, continúa siendo hoy una de las explicaciones del envejecimiento con más respaldo experimental.

La oxidación no es intrínsecamente perjudicial: a niveles bajos actúa como señal dentro de numerosas rutas de regulación celular. Es su acumulación descontrolada la que se asocia a enfermedades cardiovasculares, neurodegenerativas y a determinados procesos tumorales, un desequilibrio que los sistemas antioxidantes del organismo tratan de compensar de forma constante.

Preguntas frecuentes

¿De dónde viene la palabra "oxidación"?

De "oxígeno", término que Lavoisier construyó en 1777 sobre el griego oxys (agudo, ácido) y la raíz -geno. El químico francés pensaba que ese gas era el ingrediente común de todos los ácidos, una idea que la ciencia posterior descartó, aunque el nombre y su familia de derivados sobrevivieron al error que los originó.

¿Es lo mismo oxidarse que "herrumbrarse"?

No exactamente. La herrumbre es solo un ejemplo visible de oxidación, la del hierro en presencia de oxígeno y humedad, pero el concepto químico es mucho más amplio y abarca también reacciones en las que el oxígeno no interviene.

¿Qué relación existe entre la oxidación y el envejecimiento del organismo?

Una de las hipótesis más influyentes, propuesta en 1956, sitúa en el daño oxidativo acumulado sobre las mitocondrias una de las causas del envejecimiento celular. No se trata de la única teoría existente sobre el envejecimiento, ni todos los investigadores le atribuyen el mismo peso, pero sigue orientando buena parte de la investigación actual sobre longevidad. La lógica es sencilla: cuanto más tiempo funciona una célula, más electrones ha cedido y captado su maquinaria bioquímica, y más ocasiones ha tenido el sistema de fallar. Esa acumulación de errores moleculares, más que un único suceso puntual, es lo que la teoría sitúa en el origen del deterioro asociado a la edad.

En biología, ¿pesa más la oxidación o la reducción?

Ninguna de las dos por separado: ocurren siempre emparejadas, y preguntar cuál pesa más equivale a preguntar qué mitad de unas tijeras corta mejor. Sin un aceptor de electrones no hay oxidación posible, y sin un donante no hay reducción.

¿Toda oxidación en el cuerpo humano es perjudicial?

No. La oxidación controlada sostiene procesos tan básicos como la producción de energía celular o determinadas señales de regulación metabólica. El problema no es la oxidación en sí, sino su descontrol: cuando la producción de especies oxidantes desborda la capacidad de neutralización del organismo, el daño se acumula sobre estructuras celulares que no estaban destinadas a recibirlo.

Referencias

1. MedlinePlus en español. Antioxidantes. Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU.
2. Reactive oxygen species, toxicity, oxidative stress, and antioxidants: chronic diseases and aging. PMC, National Library of Medicine.
3. Radicales libres y envejecimiento. Clínica e Investigación en Arteriosclerosis.
4. Implicación del estrés oxidativo en las enfermedades neurodegenerativas y posibles terapias antioxidantes. PMC.