III. REACCIONES
OXIDO-REDOX
Cada vez que
utilizamos un motor, una lámpara eléctrica o calórica o una bujía
para encender la gasolina en una máquina de combustión interna, utilizamos el
flujo de electrones para realizar trabajo. En el circuito que enciende un
motor, la fuente de electrones es la batería que contiene dos especies químicas
con diferente afinidad por los electrones. Los cables proveen del camino para
el flujo de los electrones desde las especies en un polo de la batería, a
través del motor a las especies químicas en el otro polo de la batería. Debido
a que estas dos especies químicas difieren en su afinidad por los electrones,
el flujo de electrones es espontáneo a través del circuito con una fuerza
proporcional a la diferencia en la afinidad electrónica, la fuerza
electromotriz (FEM). La FEM, típicamente de algunos voltios (volts), es
acompañada de trabajo si se coloca un transductor de energía apropiado –en este
caso el motor- en el circuito. Este acoplamiento del flujo de electrones y el
trabajo, es utilizado por el motor para diferentes finalidades.
Las
células poseen un circuito biológico análogo al motor, con compuestos
relativamente reducidos como la glucosa como fuente de electrones. Como la
glucosa es oxidada enzimáticamente, el flujo de electrones migra
espontáneamente a través de una serie de intermediarios acarreadores de
electrones a otras especies como el O2. Este flujo de
electrones es exergónico porque el O2 posee una
elevada afinidad por los electrones comparada con los intermediarios
acarreadores de electrones. La FEM resultante provee de energía a una variedad
de transductores moleculares de energía (enzimas y otras proteínas)
que hacen trabajo biológico. En la mitocondria, por ejemplo, existen enzimas membranales que
acoplan el flujo de electrones a la producción de una diferencia transmembranal de
pH, lo cual es acompañando por trabajo osmótico y eléctrico. El gradiente de
protones es energía potencial, a menudo denominada fuerza protón-motriz por
analogía con la FEM. Por otra parte la enzima ATP sintasa ubicada en
la membrana interna mitocondrial, utiliza esta fuerza protón-motriz para hacer
trabajo químico, es decir, la síntesis de ATP a partir de ADP y Pi a
medida que los protones migran espontáneamente a través de la membrana.
Las
oxidaciones y reducciones ocurren de manera concertada, pero es conveniente
para describir la transferencia de electrones considerarlas en mitades, una de
oxidación y otra de reducción. Por ejemplo la oxidación del ion ferroso
por el ion cúprico
Puede
ser descrita en términos de dos mitades:
Las reacciones de
oxido-reducción, se llevan a cabo con la transferencia de electrones desde un
donador electrónico (reductor) a un aceptor electrónico (oxidante). El catión fierro puede
existir como ferroso (Fe2+) o como férrico (Fe3+)
funcionando como un par de oxido-reducción o par redox, exactamente como un par ácido-base (donador
de protones Û aceptor de protones + H+).
Referencia:
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