Aquí hay un enlace covalente, ...

II PARTE
DR. ALVARADO
11/09/09
TRANSCRIBE: KARINA DIAZ
Aquí hay un enlace covalente, un e- (electrón) puede brincar para este lado y otro epara este lado y este enlace va a sufrir una fisión homolítica, entonces se van a formar 2
radicales hidroxilo, pero vean que la reacción incluye FE2+, Mn2, Cu, Cr4, Ni2, uno de
estos se va a combinar por ejemplo con Fe2+, este le va a ceder un electrón se va a
estabilizar el ion, el radical libre y va a producir Fe3+.
Que tipo de hierro usa la hemoglobina? Usa Fe2+ y uds saben que pasa cuando se
convierte en Fe3? Ahorita lo vamos a ver.
Entonces la importancia del superoxido radica en que con la reacción de Fenton se va a
convertir en el radical hidroxilo, y el radical hidroxilo va a ser muchísimo más importante
y ahorita lo vamos a ver.
También se pueden formar radicales por la regla de electrones, normalmente los grupos
funcionales o los tipos de compuestos más propensos a perder e- o formar radicales
libres por la perdida de e- van a ser lo aminofenoles, aminas aromáticas, hidrazinas,
fenotiazinas (aquí tenemos un ejemplo), tioles, hidroquinonas y quinonas, estos van a
perder e-. Un ejemplo como se menciono son las fenotiazinas, como la clorpromazina
cuando através de la peroxidada reacciona con el peroxido (el peroxido simplemente va a
pasar a agua es la reacción normal) se va a transformar en un radical libre, la
clorpromazina radical se va a convertir otra vez en clorpromazina que reacciona otra vez
con peroxido, forma un radical y aquí forma un ciclo que provoca un aumento en el stress
oxidativo, esto es importante por que muchas sustancias van a provocar esto y el daño a
nivel tisular o a nivel orgánico se va a deber el stress oxidativo.
Retomando la hemoglobina se une al Fe2 y esta es la q tiene capacidad de fijación de
oxígeno, a través de compuestos como los aminofenoles esta hemoglobina se convierte
en metahemoglobina que es la q tiene Fe3 y no tiene capacidad de transporte de
oxigeno, entonces se va a generar una situación q se llama metahemoglobinemia. Es muy
importante por que muchos síndromes tóxicos o toxidron (toxidromeran es todo el
conjunto de sintomatologías q producen un agente tóxico) hay muchos toxidron q se
asocian a metahemoglobinemia q es cuando la persona se pone azul
Tarea que es y como se trata la metahemoglobinemia
La metahemoglobina se genera por la oxidación de las fracciones hemo al estado férrico, lo que origina un
color azulado-pardo, "lodoso", similar a la cianosis. La metahemoglobina tiene una afinidad tan alta por el
oxígeno que prácticamente no libera nada a los tejidos. Las concentraciones mayores de 50 a 60% suelen ser
letales. La metahemoglobinemia congénita es consecuencia de mutaciones de la globina que estabilizan el
87His
Tyr), o por mutaciones que merman las enzimas que
hierro en estado férrico [HbM Iwata (
reducen la metahemoglobina a hemoglobina (p. ej., reductasa de metahemoglobina, diaforasa de fosfato de
dinucleótido de nicotinamida y adenina [NADP]). La metahemoglobinemia adquirida es causada por toxinas
que oxidan el hierro del hemo, en particular los compuestos que contienen nitratos y nitritos.
Síntomas y Tratamiento
La metahemoglobinemia con frecuencia causa síntomas de isquemia cerebral si la metahemoglobina está en
concentraciones >15%; las concentraciones superiores a 60% suelen ser fatales. La inyección intravenosa de
1 mg de azul de metileno/kg de peso, es un tratamiento de urgencia eficaz. En los casos más leves y en el
seguimiento de los graves es posible el tratamiento por vía oral con azul de metileno (60 mg tres o cuatro
veces al día) o ácido ascórbico (300 a 600 mg/día)
Causa: Ingestión de nitrito u otro oxidante .
Harrison, 17a edición. 2009
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Anestésicos como benzocaína y xilocaína
Benceno
Ciertos antibióticos (incluyendo dapsona y cloroquina)
Nitritos (usados como aditivos para evitar que las carnes se dañen)
http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/spanish/ency/article/000562.htm
Rompimiento homolítico es lo que les mencionaba ahora,
por ej lo q pasa con el peroxido q pasa a radical hidroxilo y
al ion hidróxido.
Otro ejemplo cuando en el lab de bio le pusieron
tetracloruro de carbono a los ratones, en hígado al CCl4 se
le quita un Cl-, ese radical puede reaccionar muy fácilmente
es sumamente reactivo y es el responsable del efecto
hepatotoxico del CCl4 (los ratones tratados con CCl4
duraban más con el efecto de fentobarbital por q no
pueden metabolizarlo). Importante para la gente q por su
ocupación estén expuestas al CCl4.
MECANISMOS DE INACTIVACCIÓN:
Los más comunes los de reacción de fase 1 y la de fase 2. Las de fase 1 introduce grupos
funcionales q le dan cierta polaridad a la molécula para q después puedan ser
conjugados, por ej en este caso con sulfato puede ser también con ácido glucoronico.
Los nucleófilos y electrófilos, (no se va a ver en detalle el mecanismo) van a ser
fácilmente conjugados con glutatión o con ácido glucoronido, entonces los mecanismos
de desintoxicación no van a ser tan complicados como los mecanismos q tiene los
radicales libres q necesitan enzimas y energía, para la mayoría de sustancias es
relativamente fácil, para los radicales libres hay muchísimos más mecanismos, x ej el
peroxido q les decía q con la peroxido dismutasa se va
a convertir en oxigeno y en peroxido d hidrógeno, este
último va a tener varias rutas dependiendo de donde
este ubicado, si está en el citosol, en la mitocondria o
en el retículo endoplasmico, la glutatión peroxidasa lo
va a convertir en agua y aquí podemos obtener una
disminución de los niveles de glutatión, si estamos en
citosol, mitocondria o en citosol de las células del
miocardio (los cardiomiocitos) las peroxireductinas
también lo van a convertir en agua.
Finalmente la catalasa, en el hígado hay muchos
peroxisomas los cuales tienen catalasas (peroxisomas
organela especializada q se encarga de eliminar el peroxido de hidrogeno).
La importancia del radical hidroxilo, el más peligroso y toxico q hay, es por q tiene una
vida media tan corta tan corta (10-9 seg) q no da tiempo de eliminarlo, entonces casi de
inmediato se a destruido o se ha combinado con otras macromoléculas, donde primero
se va a dar una etapa de activación donde genera otro radical q genera otro radical y así
sucesivamente.
Esta sustancia ONOO- no es realmente un radical libre lo q tiene es un signo menos
(diapo 29). Lo q pasa es q es un de los mecanismos de desintoxicación q tiene el
superoxido también, se une con este radical libre a través de un proceso enzimático se
forma esta “especie “ se une con CO2 y aquí va a darse una reacción q forma 2 radicales
libres y estos si van a tener un efecto toxico importante. El aumento de cualquier tipo de
radical libre va aumentar el stress oxidativo por lo tanto hay daño tisular, molecular,
daño en diferentes parte de la célula.
El glutatión es otro especie importante para desintoxicación principalmente de radicales
libres… puede reaccionar con los radicales robándoles el e- q esta libre entonces el solito
se forma un radical, lo q pasa es q como tiene azufre puede formar consigo mismo un
puente de disulfuro y eliminar el radical, o sea el mismo puede terminar con la reacción.
Esta otra especie no nos sirve por q no puede
eliminar otros radicales libres. Entonces la glutatión
reductasa lo q hace es transformar esto en
glutatión reducido …. el problema de esto es q
requiere de mucha energía y después cuando el
glutatión se convierte en está especie más bien la
reacción se va contrario a lo q normalmente sucede
y se generan radicales libres y cuando el glutatión
se acaba es cuando se generan efectos tóxicos
como x ej el de la acetaminofen, cuando el
glutatión de acaba se pueden acumular de estos
radicales por que la reacción no se esta dando o se
puede …. (no termina la idea)
Mara ¿Como fue eso que si llegan muchos se me devuelve…? Esta sustancia también
puede ser peligrosa, por q si no hay suficiente energía suficiente NADPH esta rx no se
puede dar, entonces esta especie cuando se acumula se convierte en esta otra y más
bien la rx se devuelve (GSSG pasa a 2GS.) y estos radicales libres son los q van a generar
el efecto toxico, a través del mecanismo de toda esta rx (cuando hay suficiente glutatión,
cuando hay suficiente energía) es cuando puede destoxificar electrofilos y otros radicales
libres.
Se comenta q la acetilcisteina posee grupos SH- al final de la cadena, los grupos SH- le
permite a las enzimas (en los sitios activos) formar puentes de hidrogeno con las
sustancias q reaccionan. Entonces estos grupos tiol van a estar disponibles para q algunas
sustancias puedan reaccionar con ello. Se va a ver más adelante.
Si estos mecanismos fallan ¿q pasa o x q pueden fallar estos mecanismos?
Primero por q se saturan, el glutatión en algún momento se tiene q acabar, también se
puede producir la inactivación enzimática q era lo q sucedía con CCl4, el CCl4 cuando
forma radicales pueden provocar otras reacciones q van a inactivar la misma enzima q lo
había transformado en radical libre, hay muchas sustancias q reaccionan con la misma
enzima q las produce y la puede inhibir. También puede haber una reversión de
reacciones q era lo q se menciono anteriormente o puede …. de sustancias reactivas
donde un radicar reacciona con otro radical y ahí la rx sigue sigue y sigue o se producen
perdidas reactivas de oxígeno como el superoxido.
Volviendo al esquema (Diago 32), ya vimos lo q puede pasar cuando el agente se pude
convertir en un agente toxico como por ej la formación de radicales libres.
Ahora vamos a ver la etapa numero 2 q es la interacción de la molécula blanco, las cual
tiene varias consideraciones especiales, primero el tipo de molécula blanco q es, después
el tipo de enlace que se puede formar con esa molécula blanco y finalmente los efectos
finales.
LA MOLECULA BLANCO
Normalmente la molécula blanco de las sustancias tóxicas son macromoléculas, las más
importantes el ADN y las cisteínas. La imagen corresponde a la secuencia TATA unida a
una proteína para q la polimerasa puede llegar a acoparse con el ADN.
Entonces las macromoléculas de unión más común para los tóxicos van a ser el ADN y las
proteínas, en segundo lugar y q no clasifican como macromoléculas van a estar los ácidos
grasos ( y se acuerdan q la clase pasada les había dicho q principalmente están los ácidos
graso insaturados o poliinsaturados ) objetivo de agentes tóxicos q generen peroxidación
lipídica.
Los fosfolípidos forman parte de la membrana plasmática, entonces si llega un radical
libre q oxida un fosfolípidos la membrana plasmática se va a inestabilizar y puede llevar a
muerte x necrosis y otros efectos.
Vean esta proteína es la ATP sintasa q parce un carrusel, la parte de abajo va dando
vueltas y cuando da vueltas va acoplando ADP con fosfatos y transforma ATP y cuando da
la vuelta completa pasa x todo otra vez (es un video q dijo q nos iba a pasar pero no le dio
tiempo o se le olvido). Nos muestra esta enzima para q veamos q la accesibilidad q tiene
el agente toxico va a depende mucho de la configuración esterica q tenga la proteína, si
el agente toxico tiene afinidad x residuos de aminoácidos q son hidrófobos y estos están
al interior de la proteína, va a ser muy difícil q el agente toxico llegue a los residuos, de
nada sirve q sea la proteína blanco si no la pueden atacar.
Y hay proteínas q pueden tener los grupos expuestos en los sitios activos de las enzimas q
tienen muchos grupos tioles o pueda ser q lo tengan escondido y cueste más llegar, es
por eso q algunas proteínas requieren ser desnaturalizadas antes de ser atacada por los
agentes tóxicos.
Como dije las enzimas q catalizan las reacciones biológicas de las diferentes rutas
biosinteticas son las más importantes y las q van a tener mayor efecto toxico. Como les
decía el CCl4 va a ser convertido en radical por un citocromo y este radical va a producir
daño local a nivel de las membranas microsomales, importante x q muchas veces el
agente toxico es transformado en hígado y requiere ser llevado algún otro
compartimento para poder ejercer su efecto toxico, hay otros q lo q hacen es actuar ahí
mismo y entonces este radical q se genera como el CCl4 no solo va a dañar las
membranas microsomales, sino también la enzima q lo produce (esto es muy importante
en la moléculas blanco).
También es importante el monóxido de carbono, tiene muchísimas más afinidad q el
oxigeno x el grupo hem de la hemoglobina ( CO se une al grupo hem de la hemoglobina e
inhibe el transporte de oxigeno) entonces pueda ser q este CO se una a alguna otra
proteína q tenga el grupo hem también, pero q no produzca efecto toxico ¿x q creen q
eso sea importante ?
El citocromo o los citocromo son proteínas ligadas al grupo hem entonces el CO puede
unirse al grupo hem de los citocromos también pero no los inhibe, no evita q funcione.
Esto es importante x q los citocromos están ocupando el CO y evitando q se una con la
hemoglobina entonces el efecto toxico va a ser menor. El citocromo se elimina cuando se
elimina la enzima cuando la célula detecta q ese citocromo ya esta viejo q la proteína no
funciona degrada la proteína, degrada el grupo hem.
Conclusión puede ser q la sustancia toxica tenga una proteína blanco q no vaya a generar
un efecto toxico final.
En la clase anterior vimos una sustancia q se almacenaba en huesos y q no iba a ejercer
efecto toxico en ellos (plomo). El plomo se almacena en huesos y no produce efecto
toxico y evita q llegue a hígado y pueda producir un efecto toxico ahí.
Angelina : ¿de q depende q salga de hueso y llegue a sangre? Cuando el polomo se
acumula en huesos y llega al osteoclasto, cuando el hueso se esta degradando y se esta
degradando la matriz de hidroxipatita, ese plomo puede pasar a sangre y eso genera
toxicidad crónica.
Otro ejemplo son los organofosforados, se unen a la acetilcolinesterasa, pero también se
pueden unir a otras colinesterasas como la colinesterasa plasmática aquí el efecto toxico
no va a ser tan grande como si se uniera a la acetilcolinesterasa. Entonces la unión de los
organofosforados con la acetilcolinesterasa plasmáticas evita q llegue a la
acetilcolinesterasa en las placas sinápticas.
Eduviges ¿de q depende q se una a una enzima u a la otra? Puede depender de la
cantidad q haya en el momento, puede depender de la afinidad q tenga, x ej si el grupo
Hem esta expuesto con el CO, si los cambios conformacionales de la proteína exponen al
grupo Hem, se va a unir más fácil a una proteína u a la otra, son cosas más de afinidad o
de concentración.
RESUMEN
 El agente toxico reacciona con la molécula y afecta su función negativamente.
Esto puede deberse a q alcanza concentraciones efectivas en el sitio, si el agente toxico
no alcanza concentraciones q tiene q alcanzar obviamente no va a inhibir a la proteína.
Recordar las curvas de cinética de unión o de inhibición de proteínas o de enzimas, q
tienen una forma sigmoideo y q dependiendo si el inhibidor es competitivo o no
competitivo la curva se va a desplazar a la derecha o a la izquierda o se va hacer más
baja.
 Altera el blanco y hay relación con toxicidad observada. Alcanza una concentración
efectiva puede alterar el blanco y esa interacción con el blanco puede generar
toxicidad o puede interaccionar con un blanco que no genere el efecto toxico. Hay una
pag en Internet donde uno puede buscar según el agente toxico cuales proteínas
posiblemente puede inhibir, sin embargo esto no me dice nada del efecto pueda
darse al final, efecto toxico al final o lo q uno pueda ver en la persona q se esta
intoxicando, yo puedo saber q va ha inhibir una proteína pero no puede saber el
efecto final q va a tener en el organismo.
CONSIDERACIONES CON TIPOS DE ENLACES Q SE FORMAN
Recordar la unión a proteínas plasmáticas, pueden haber interacciones iónicas,
interacciones hidrofobicas, formación de puentes de hidrogeno o fuerzas de van der
Waals.
Primero ¿Por q son importantes los enlaces covalentes? Lo q les dije anteriormente de
los grupo tiol, si una proteína tiene expuesto un grupo SH- puede reaccionar con
peroxido y va a provocar q se hidroxile el azufre, esta seria la primera parte, después este
azufre hidroxilado puede reaccionar con un grupo tiol de una proteina 2 y formar un
puente de disulfuro. Hay proteínas q tienen muchos uniones disulfuro (ej insulina, q son
las q la mantienen rígida en conformación para q puede interaccionar con el receptor d
insulinas) si se forman puentes de disulfuro entre dos proteínas, q primero pueda ser q
no tengan nada q ver o entre dos grupos tiol de una misma proteína lo q hace es q la
conformación de la proteína cambie y al cambiar …
Este es un ejemplo de enlace covalente (imagen), enlaces no covalentes puede ser
cuando una sustancia se intercala con el ADN no se esta uniendo covalentemente a las
diferente bases nitrogenadas simplemente se intercala y se queda ahí unida por puentes
d hidrogeno (x ej esta es la doxirubicina unida al ADN; otro ej el de los inhibidores de la
neuroaminidasa como el oseltamivir o el zanamivir q se une a la neuroaminidasa por
afinidad al sitio activo, el oseltamivir tiene parecido al sustrato natural neuroaminidasa q
es el acido neuroaminico y esta conformación va a permite la formación de puentes de
hidrogeno con la enzima y la inhiba).
Otra forma de formación de enlaces puede ser la sustracción de hidrógenos de las
moléculas principalmente las q tiene hidrógenos q son sensibles a ser removidos x ej el
hidrogeno de los fenoles, q puede ser q un radical libre los encuentre y formen radicales
libres y por resonancia el radical libre cambia de posición y reaccionar otra vez con un
radical libre similar y forma un enlace covalente. El enlace covalente surgió de la
eliminación del hidrogeno q estaba de intermedio.
Y transferencia de electrones q es otra también por la q se podría o aumento de especies
q tiene potencial redox como el de la hemoglobulina a hematoglobulinemia, este brinco
de aquí a aquí es por una transferencia de electrones. Y finalmente las reacciones
enzimáticas, es otra forma en la q se pueden formar enlaces con la molécula blanco, de
reacción enzimáticas los ejemplos no son tanto de agentes químicos sino de toxinas
biológicas, por ej hay bacterias q secretan proteínas formadoras de poros, las proteínas
formadoras de poros tienen actividad enzimática para unirse entre ellas y formar un poro
en la membrana de las células esos poros provocan q todo lo de la célula se salga y todo
lo q esta afuera se equilibre con las concentraciones de adentro, por ej el calcio q
presenta concentraciones intracelulares muy bajas y al llegar estas bacterias formadoras
de poros las concentraciones de calcio se van a equilibrar y la célula va a morir por
sobreexcitación através de calcio. El asunto es q muchas bacterias pueden secretar
toxinas q tienen actividad enzimática que desestabiliza la célula.
Otro ejemplo son las miotoxinas q tienen los venenos de serpiente, la fosfolipasa A2
presente en el veneno de la terciopelo, esta miotoxina desestabiliza la membrana de las
células del músculo esquelético provocando la muerte. El asunto es q las reacciones
enzimáticas lo q van hacer es desestabilizar la célula y posterior muerte. Otro ejemplo la
toxina botulínica que es una proteasa.
DISFUNCIÓN, DESTRUCCION O LA FORMACION DE NEOANTIGENOS
Disfunción
Lo primero q vamos a ver es la disfunción de las tranferinas: la morfina activa al receptor
opioide y esta es la razón por la que es un analgésico.
La atropina y curare lo q hacen es bloquear receptores de la neurotransmisión. La
tetrodotoxina inhibe la apertura de canales de sodio. Los piretroides (insecticidas)
inhiben el cierre de los canales de sodio. La colchicina inhibe la polimerización de la
tubulina. Los anteriores son ejemplos de sustancias q pueden generar disfunción de su
proteína blanco, no la destruyen simplemente inhiben su funcionamiento.
Los inhibidores de bombas de protones evitan q funcione la bomba por un enlace
covalente con ellas, es otro ejemplo más.
Lo q pasa es q tenemos una macromolécula q se une con un agente toxico y puede
alterar su conformación, puede alterar la forma del sitio activo de la enzima y eso es lo q
genera la acción.
Destrucción
A nivel de destrucción la macromolécula se une con el agente toxico y es destruida, lo
cual se puede producir con radicales libres ya q se da la fragmentación o por q se da
unión entre otras moléculas (se unen 2 proteínas através puentes de disulfuro y esto
puede destruir a las 2). El ejemplo más claro de destrucción es la peroxidación lipídica
¿Por qué salio Vioxx del mercado? El Vioxx provocaba peroxidación lipídica de las
membranas de los cardiomiocitos, entonces la gente moría de infarto.
Como se la peroxidación lipidica: Se da por radicales libres se da principalmente en ácidos
grasos poliinsaturados o insaturados , primero el radical libre actúa con el ácido graso y
produce un acido graso con radical libre (se abrevia como LH.), si un radical libre
reacciona con una sustancia va a generar otro radical libre, el radical libre reacciona con
el ácido graso y produce otro radical libre, el e- desapareado q queda ahí puede
trasladarse a otros átomos diferentes de la misma molécula.
Ver esquema no le interesa tanto las estructuras sino q vean el proceso de peroxidación
lipídica q vean q empieza con un radical y ese radical se transfiere al acido graso y q
finalmente termina en la ruptura del acido graso y esta ruptura desestabiliza la
membrana de la célula, si los ácidos grasos comienzan a romperse empiezan a
desaparecer y a fin de cuentas no vamos a tener membranas, lo q vamos a tener son
acido grasos rotos y las cabezas polares q no van a servir para nada para formar una
membrana. NO APRENDERSE LAS ESTRUCTURAS
Neoantigenos
Q simplemente es q el enlace entre xenobiótico y proteína endógena lo q genera es una
respuesta inmunológica, y la respuesta inmunológica generada es tanto humoral como
celular, después q se ha dado todo ese daño en proteínas y de q los efectos a nivel celular
están afectando su funcionamiento se puede dar una reparación q puede ser
inapropiadaza, entonces a nivel celular cuales van a ser los efectos q se van a generar si
el agente toxico interacciona con la molécula blanco: puede ser q se de una
desregulación de los genes de expresión, puede ser q la unión de ese agente toxico con el
ADN provoq una desregulación de los protooncogenes y se conviertan en oncogenes, q
generen cáncer.
Desregulación de expresión genética de acuerdo a la síntesis de una proteína especifica,
q cuando aumenta su concentración lo q va a provocar son efectos tóxicos. Puede
desregularse la función celular q esta sucediendo en ese momento por ej la inactividad a
nivel neuromuscular, atropina bloqueando la transmisión sináptica a través de la
acetilcolina, puede darse una disminución del mantenimiento intracelular (x ej
concentraciones de calcio dentro y fuera de la célula) o disminución de mantenimiento
extracelular como sangrados x toxina de venenos de serpiente (ej muy claro) como de
cascabel, terciopelo. Pueden darse un serie de mecanismos de reparación: molecular (de
lípidos, proteínas, ADN donde hay enzimas específicas), celular q son más generales y a
nivel de tejido que pueden generar proliferación o apoptosis que puede considerarse
como un mecanismo de reparación (célula dañada muere por un proceso natural y no
puede causar daño).