Radical libre de oxígeno

Qué son los radicales libres de oxígeno

El término reúne dos conceptos que conviene distinguir. Los radicales libres propiamente dichos, como el radical superóxido o el radical hidroxilo, tienen un electrón desapareado que los hace extraordinariamente inestables. El peróxido de hidrógeno no es un radical en sentido estricto, porque todos sus electrones están apareados, pero se incluye habitualmente en el grupo más amplio de las especies reactivas de oxígeno por su capacidad de generar radicales libres al reaccionar con metales de transición. En la práctica biológica, ambos términos suelen emplearse de forma intercambiable.

Cómo se forman

La mitocondria es la principal fuente celular de estas moléculas. Durante la respiración aerobia, la cadena de transporte de electrones reduce el oxígeno molecular hasta convertirlo en agua, pero una pequeña fracción de los electrones escapa de ese proceso y reacciona directamente con el oxígeno para formar el radical superóxido. La enzima superóxido dismutasa transforma después ese superóxido en peróxido de hidrógeno, y en presencia de hierro en estado ferroso, el peróxido de hidrógeno se descompone en el radical hidroxilo mediante la llamada reacción de Fenton. Se calcula que en torno a un 2% de los electrones que circulan por la cadena mitocondrial terminan formando radical superóxido en lugar de completar la reducción del oxígeno a agua.

Otras fuentes celulares menores incluyen los peroxisomas y enzimas como la NADPH oxidasa o el citocromo P450.

Función fisiológica y estrés oxidativo

En concentraciones controladas, estas moléculas participan en la señalización celular: intervienen en la respuesta inmunitaria frente a microorganismos y en vías de comunicación entre células conocidas como señalización redox. El problema aparece cuando su producción supera la capacidad de neutralización del organismo. Ese desequilibrio se denomina estrés oxidativo y provoca daño sobre los lípidos de membrana, las proteínas y el ácido desoxirribonucleico.

El organismo dispone de un sistema de defensa en dos niveles. Las enzimas superóxido dismutasa, catalasa y glutatión peroxidasa neutralizan directamente las especies reactivas. Junto a ellas actúan moléculas antioxidantes no enzimáticas, como la vitamina C, la vitamina E o el glutatión, que donan electrones a los radicales libres sin volverse ellas mismas inestables.

Diferenciación con el radical químico general

Todo radical libre de oxígeno es un radical en el sentido químico del término, pero no todo radical tiene el oxígeno como átomo central. Existen radicales derivados del nitrógeno, como el óxido nítrico, o de halógenos como el cloro, con un comportamiento químico distinto y una relevancia biológica propia. El adjetivo "de oxígeno" acota el grupo a las especies que se originan a partir de esa molécula durante el metabolismo celular.

Preguntas frecuentes

¿Los radicales libres de oxígeno son siempre perjudiciales?

No. En cantidades moderadas participan en funciones fisiológicas como la defensa frente a microorganismos y la comunicación entre células. Solo cuando su producción excede la capacidad antioxidante del organismo se habla de estrés oxidativo y de daño celular.

¿Qué diferencia hay entre radical libre y especie reactiva de oxígeno?

Los radicales libres tienen un electrón desapareado. Las especies reactivas de oxígeno son un grupo más amplio que incluye también moléculas sin electrones desapareados, como el peróxido de hidrógeno, que resultan igualmente reactivas por otros motivos químicos.

¿Qué es la reacción de Fenton?

La reacción por la que el peróxido de hidrógeno se descompone en presencia de hierro en estado ferroso, generando el radical hidroxilo, una de las especies más reactivas conocidas en biología.

¿Todos los antioxidantes actúan igual?

No. Unos son enzimas, como la superóxido dismutasa, la catalasa y la glutatión peroxidasa, que transforman las especies reactivas en compuestos menos dañinos. Otros son moléculas de bajo peso molecular, como las vitaminas C y E, que ceden un electrón al radical y lo estabilizan sin desencadenar una reacción en cadena.

¿Dónde se produce la mayoría de los radicales libres de oxígeno en la célula?

En la mitocondria, durante el funcionamiento normal de la cadena de transporte de electrones de la respiración celular.

Referencias

1. Lozano Picazo C, Fernández Belda F. Especies reactivas del oxígeno: formación, función y estrés oxidativo. SciELO.
2. Chávez Rosales K. Producción de especies reactivas de oxígeno en mitocondrias de Saccharomyces cerevisiae. SciELO México.
3. Anales de Veterinaria (Murcia). ROS y sus efectos
4. Redalyc. Especies reactivas de oxígeno, importancia e implicación patológica