Oxidación, oxígeno, vida y muerte. Segunda parte

14-07-2016



María de los Ángeles Navarrete del Toro, Arturo Sánchez Paz, Fernando García-Carreño. Centro de Investigaciones Biológicas del Noroeste*

 

Una vez establecido en qué consiste el fenómeno de oxidación, en esta segunda entrega de Oxidación, oxígeno, vida y muerte hablaremos sobre el oxígeno, un elemento que en la actualidad es abundante en la atmósfera, pero que al inicio de la vida no lo era, y como éste apareció como desecho del metabolismo, y las reacciones químicas que ocurren en las células de organismos que usan energía luminosa, luz. Y también hablaremos sobre el potencial redox, un concepto que explica por qué algunas sustancias se oxidan antes que otras, por lo que se les llama antioxidantes; curiosamente, el Potencial redox es poco conocido por quienes se dedican a estudiar antioxidantes.

Oxígeno

El oxígeno fue nombrado así por Antonio Lavoisier en 1777, debido a que creyó que este elemento formaba parte de todos los ácidos. Proviene del griego oxys (ácido) y genes que significa productor de ácidos.

El oxígeno es un elemento químico biatómico, O2, por ello es una molécula y se le llama oxígeno molecular. El O2 es el alótropo de oxígeno más abundante en la atmósfera. Alótropo son aquellos elementos químicos que poseen estructuras químicas diferentes; otros alótropos del oxígeno son el ozono, O3, que se forma en la zona superior de la atmósfera y por la combustión de los motores de combustión interna. El ozono es más reactivo que el oxígeno molecular, más oxidante.

Un alótropo recién descubierto es la molécula metaestable (aquella que puede cambiar a un estado más estable) de tetraoxígeno, O4, la más oxidante de los alótropos del oxígeno; es tan buen oxidante que se piensa usar como comburente en naves espaciales. Hay que recordar que fuera de la atmósfera no hay oxígeno y, por lo tanto, las naves espaciales deben llevar su propio oxígeno, así como también los tripulantes.

Como todo elemento químico, el oxígeno se encuentra clasificado en la tabla periódica dentro de una familia con seis electrones en el nivel energético externo. Debido a que el máximo posible de electrones en ese nivel es ocho, el oxígeno puede tomar hasta dos electrones de otros átomos; por ello, cuando reacciona con hidrógeno, que sólo tiene un electrón, se requieren dos para producir agua (H2O).

El oxígeno es muy ávido de electrones; técnicamente, se le llama “electronegativo”. El elemento más electronegativo es el flúor con 4 en la escala Pauling y el oxígeno alcanza 3,44. Y es ese grado de avidez de electrones es lo hace tan oxidante, tan reactivo. Es tan reactivo que en los planetas no habitados no existe como oxígeno molecular; se encuentra formando compuestos como el óxido de hierro (FeO) que da su color al planeta rojo.

En la Tierra se encuentra como oxígeno molecular debido a que hay organismos fotosintéticos oxigénicos, tales como las plantas y cianobacterias, que lo producen como desecho de la fotosíntesis. Por ello, cuando los astrobiólogos que buscan vida en otros planetas no buscan hombres verdes, ni siquiera OVNIs, porque la probabilidad de encontrarlos es infinitamente pequeña; buscan evidencias de vida como la presencia de oxígeno molecular. El oxígeno es tan electronegativo que los organismos respiradores lo usan como aceptor final de electrones, reacción que genera energía libre que es usada para las funciones de las células.

Potencial redox

La capacidad para oxidar se mide con el Potencial redox, que es el potencial de oxidación y reducción de un par de sustancias, una que oxida y otra que reduce; un agente oxidante es el que toma electrones y un reductor, el que los cede. El Potencial redox se mide en electrón volts “Eh”: un valor positivo indica que la reacción de oxidación ocurrirá espontáneamente, es decir, no requerirá aporte de energía del medio. Un valor negativo indica que para que la reacción ocurra se necesita energía del medio.

En la célula, la oxidación de glucosa, un azúcar, ocurre usando oxígeno como aceptor final de electrones. Por el contrario, la síntesis de glucosa, un proceso de reducción del carbono durante la fotosíntesis, requiere energía, la energía luminosa del sol.

* El doctor Fernando Luis García Carreño es investigador del Programa de Ecología Pesquera en el Centro de Investigaciones Biológicas del Noroeste (Cibnor) y miembro nivel III del Sistema Nacional de Investigadores (SNI). Correo de contacto: fgarcia@cibnor.mx.

 


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