En bioquímica, el término equivalente reductor se refiere a cualquiera de una serie de especies químicas que transfieren el equivalente de un electrón en reacciones redox . [1] Una reacción redox (reacción de oxidación-reducción) da como resultado un cambio de estado de oxidación de átomos o iones debido a la transferencia real o formal de electrones. Una especie química se reduce cuando gana electrones y se oxida cuando pierde electrones. [2] Un equivalente reductor sirve como donante de electrones en una reacción redox y se oxida (pierde electrones) cuando dona un electrón a un aceptor de electrones. [3]Un equivalente reductor puede donar un electrón de múltiples formas: como un electrón solitario, como un átomo de hidrógeno, como un ion hidruro o mediante la formación de enlaces con un átomo de oxígeno. [4]
Electrones solitarios
En reacciones redox que involucran iones metálicos, los electrones solitarios se pueden transferir del donante de electrones al aceptor de electrones. Es decir, no se transfieren otros átomos o protones junto con el electrón en la reacción redox. [5] Por ejemplo, considere la siguiente reacción entre los iones de hierro y cobre:
Los iones de hierro y cobre comienzan la reacción cada uno con una carga doble positiva (2+). Al final de la reacción, la carga del cobre disminuyó a una sola carga positiva (1+) mientras que la carga del hierro aumentó a una triple carga positiva (3+). La alteración de las cargas se debe a la transferencia de un solo electrón del átomo de hierro al átomo de cobre. [5] En esta reacción, el hierro actúa como el equivalente reductor porque dona uno de sus electrones al cobre. Como resultado, el hierro se oxida porque pierde uno de sus electrones dando como resultado una mayor carga positiva. [5]
Átomo de hidrógeno
Un átomo de hidrógeno neutro consta de un electrón y un protón. El valor de electronegatividad del hidrógeno de 2,2 es menor que la electronegatividad de los átomos a los que comúnmente se une el hidrógeno, como el oxígeno, el nitrógeno, el carbono o el flúor. [6] Cuando un átomo de hidrógeno forma un enlace covalente con un átomo más electronegativo, el átomo más electronegativo tendrá una mayor afinidad por el electrón y lo alejará parcialmente del hidrógeno. [6] El átomo más electronegativo se reduce porque gana formalmente los electrones involucrados en el enlace covalente. Por el contrario, cuando un átomo pierde un enlace con un átomo de hidrógeno, se oxida porque pierde electrones. [4] Por ejemplo, considere la reacción que involucra el dinucleótido de flavina adenina (FAD) y el succinato. En esta reacción, el FAD se reduce a FADH 2 porque acepta dos átomos de hidrógeno del succinato. El succinato sirve como equivalente reductor porque dona electrones al FAD en forma de átomos de hidrógeno y él mismo se oxida. [7]
Hidruro
Un ion hidruro es un anión de hidrógeno que consta de un protón y dos electrones. [8] Una especie química que dona un hidruro es un equivalente reductor porque dona la equivalencia de al menos un electrón, sin importar si está en forma de hidruro. [4] La especie química que acepta un ion hidruro se reducirá porque obtiene los electrones del ion hidruro. [4] La forma reducida de nicotinamida adenina dinucleótido (NADH) es un equivalente reductor comúnmente visto en bioquímica que dona un ion hidruro a un aceptor de electrones en el complejo I de la cadena de transporte de electrones mitocondrial . [3]
Formación de enlaces con el átomo de oxígeno.
Una especie química con una electronegatividad más baja que el oxígeno puede servir como un equivalente reductor cuando se une covalentemente a un átomo de oxígeno. El oxígeno es altamente electronegativo y tendrá una mayor afinidad por los electrones en un enlace covalente, resultando en la reducción del átomo de oxígeno. [4] Cuando un átomo de menor electronegatividad forma un enlace con el oxígeno, se oxida porque los electrones se acercan al oxígeno y se alejan de ese átomo. [6] [4] Por ejemplo, considere la formación de un ácido carboxílico a partir de la oxidación de un aldehído . En esta reacción, se ha oxidado un carbono mediante la formación de un enlace covalente con oxígeno. [4]
Reducción de equivalentes en la cadena respiratoria mitocondrial
La fosforilación oxidativa es el proceso que impulsa la síntesis de ATP por medio de la energía de O 2 [9] liberada a través de la oxidación de equivalentes reductores. Ocurre en la cadena de transporte de electrones mitocondrial, [10] [4] que se encuentra en la membrana mitocondrial interna y consta de complejos proteicos transmembrana que catalizan reacciones redox. [11] NADH y FADH 2 son equivalentes reductores que donan electrones en los complejos I y II, respectivamente. Estos electrones luego se transfieren en múltiples reacciones redox y se transportan a los complejos III y IV. [3] [12] La oxidación de equivalentes reductores en la cadena de transporte de electrones libera protones en el espacio intermembrana de las mitocondrias y mantiene el gradiente electroquímico de protones. [3] [4] A medida que los protones descienden por el gradiente electroquímico a través de la proteína transmembrana ATP sintasa , el ATP se genera a partir de ADP y un grupo fosfato inorgánico. [3] [4] Para mantener el gradiente de protones y generar ATP, se suministran equivalentes reductores a la cadena de transporte de electrones a partir de múltiples procesos como el ciclo del TCA. [13]
Ver también
Referencias
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