3.10: Oxidación y reducción de moléculas orgánicas

La producción de energía dentro de una célula implica muchas vías químicas coordinadas. La mayoría de estas vías son combinaciones de reacciones de oxidación y reducción, que ocurren al mismo tiempo. Una reacción de oxidación quita un electrón de un átomo en un compuesto, y la adición de este electrón a otro compuesto es una reacción de reducción. Debido a que la oxidación y la reducción generalmente ocurren juntas, estos pares de reacciones se denominan reacciones redox.

La eliminación de un electrón de una molécula da como resultado una disminución de la energía potencial en el compuesto oxidado. Sin embargo, el electrón (a veces como parte de un átomo de hidrógeno) no permanece desenlazado en el citoplasma de una célula. Más bien, el electrón se desplaza a un segundo compuesto, reduciendo el segundo compuesto. El cambio de un electrón de un compuesto a otro elimina parte de la energía potencial del primer compuesto (el compuesto oxidado) y aumenta la energía potencial del segundo compuesto (el compuesto reducido). La transferencia de electrones entre moléculas es importante porque la mayor parte de la energía almacenada en los átomos y utilizada para alimentar las funciones de la célula está en forma de electrones de alta energía. La transferencia de energía en forma de electrones de alta energía permite que la célula transfiera y utilice la energía de forma incremental, en pequeños paquetes en lugar de en una sola ráfaga destructiva.

En los sistemas vivos, una pequeña clase de compuestos funciona como lanzaderas de electrones: se unen y transportan electrones de alta energía entre compuestos en vías bioquímicas. Los principales portadores de electrones que consideraremos se derivan del grupo de las vitaminas B y son derivados de nucleótidos. Estos compuestos pueden reducirse fácilmente (es decir, aceptan electrones) u oxidarse (pierden electrones). El dinucleótido de nicotinamida y adenina (NAD) se deriva de la vitamina B3, niacina. NAD⁺ es la forma oxidada de la molécula; El NADH es la forma reducida de la molécula después de haber aceptado dos electrones y un protón (que juntos son el equivalente a un átomo de hidrógeno con un electrón extra).

Este texto es una adaptación de Openstax, Biology 2e, Section 7.1 Energy in Living Systems