SPECIE TOSSICHE DELL’OSSIGENO
La riduzione completa dell’ossigeno ad acqua nella catena respiratoria richiede quattro
elettroni, secondo la seguente reazione:
O2 + 4 H+ + 4 e- 2 H2O
Poiché ogni citocromo trasporta un elettrone, quattro citocromi debbono essere impegnati
contemporaneamente per la riduzione efficiente di una molecola di O2.
La non completa riduzione della molecola di O2 nella catena respiratoria genera specie
dell’ossigeno estremamente reattive come lo ione superossido O2-, il perossido di idrogeno
H2O2 e il radicale ossidrile OH•, uno fra gli agenti mutageni più attivi. Le specie tossiche
dell’ossigeno reagiscono con tutte le macromolecole della cellula provocando il
danneggiamento di proteine, DNA e lipidi di membrana, questi ultimi particolarmente esposti a
processi di perossidazione degli acidi grassi poliinsaturi.
Le cellule possiedono meccanismi di protezione, sia di natura enzimatica che chimica, nei
confronti del danno ossidativo. Fra gli agenti antiossidanti naturali possiamo includere il
glutatione, l’a-tocoferolo (vitamina E) e l’acido ascorbico (vitamina C). Questi possono
intercettare le specie radicaliche dell’ossigeno o provocarne la completa riduzione ad acqua.
Il meccanismo enzimatico più efficiente coinvolge l’azione di un enzima presente sia nel
citoplasma che nei mitocondri, la superossido dismutasi, che catalizza la seguente reazione
di dismutazione (uno ione superossido viene ossidato, l’altro viene ridotto):
O2- + O2- + 2H+ H2O2 + O2
L’H2O2 è quindi metabolizzata dalla catalasi nella seguente reazione:
2H2O2 2H2O2 + O2
o dalla glutatione perossidasi, che riduce l’acqua ossigenta ad acqua, ossidando il
glutatione:
2G-SH + H2O2 G-S-S-G + 2H2O2
Elementi di Chimica e Biochimica
Rita Roberti, Giovanni Alunni Bistocchi
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