Ciencia para todos desde el CEBAS

José A. Hernández Cortés. Investigador Científico del CEBAS-CSIC

Como apuntamos en capítulos anteriores, las especies reactivas de oxígeno (ROS) son una consecuencia del metabolismo aerobio. En tejidos vegetales, aproximadamente un 1-2% del oxígeno total consumido conduce a la formación de ROS en condiciones normales. Este porcentaje se incrementa cuando las plantas se someten a condiciones desfavorables como salinidad, sequía, estrés por frío o por altas temperaturas. Hoy día sabemos que los daños producidos en plantas sometidas a condiciones desfavorables, están mediados, en parte, por una incrementada generación de ROS a nivel subcelular. Está demostrado que los ROS se generan en diferentes compartimentos celulares, como mitocondrias, peroxisomas, cloroplastos, citoplasma o en el espacio extracelular, conocido como apoplasto.

De forma resumida podemos decir que el radical superóxido (O2.-) se forma en el cloroplasto, en mitocondrias, en peroxisomas y en la  membrana plasmática.  En estos mismos compartimentos el O2.- es dismutado rápidamente hasta peróxido de hidrogeno (H2O2; agua oxígenada) por acción de unas proteínas llamadas superóxido dismutasas (SODs). El H2O2 además es producido por la acción de peroxidasas en el apoplasto y es formado como producto de reacción por la acción de otras enzimas en distintos compartimentos (glicolato oxidasa y xantina oxidasa en peroxisomas, acil-CoA oxidasa en glioxisomas, amino oxidasa y oxalato oxidasa en apoplasto).

El oxígeno singlete (1O2) se forma por transferencia de energía desde la clorofila excitada hasta el oxígeno en los cloroplastos. Finalmente,  el radical hidroxilo (.OH) se puede formar en cualquier compartimento por la reacción del O2.- y H2O2 en presencia de metales de transición (como el Fe2+ o el Cu+).

esquema ROS modif

Para hacer frente al exceso de producción de ROS las plantas presentan todo un arsenal de mecanismos de defensa que incluye mecanismos enzimáticos y no enzimáticos. Son los conocidos ANTIOXIDANTES.

ANTIOXIDANTES NO ENZIMÁTICOS

Entre los mecanismos no enzimáticos nos encontramos con moléculas como la vitamina C, también denominada ácido ascórbico, el glutatión, compuestos fenólicos, la vitamina A, la vitamina E, el β-caroteno etc… Todas estas moléculas, gracias a sus propiedades antioxidantes tienen también una actividad anticancerígena.

  •  A diferencia de las plantas, nosotros no somos capaces de producir vitamina C, por lo que hemos de incorporarla en la dieta. Alimentos ricos en vitamina C son los cítricos, el pimiento rojo y verde, y las frutas y verduras en general. La vitamina C puede actuar eliminando H2O2 directamente.
  • Alimentos ricos en glutatión (GSH) son los espárragos, espinacas, brócoli, ajo, col, cebollas, berros y coles de Bruselas. A diferencia de la vitamina C, sí podemos producir nuestro propio GSH, siempre y cuando dispongamos de los aminoácidos que lo componen: cisteína, ácido glutámico y glicina. El GSH puede secuestrar H2O2, hidroperóxidos y otros compuestos tóxicos.
  • Los compuestos fenólicos, son unos de los principales metabolitos secundarios de las plantas y su presencia en el reino animal se debe a la ingestión de éstas. Los fenoles se encuentran casi en todos los alimentos de origen vegetal destacando como alimentos ricos en fenoles la cebolla, el , el vino tinto, el cacao o el aceite de oliva virgen. Estos compuestos pueden secuestrar directamente H2O2 y .OH.
  •  Los β-carotenos son considerados como precursores de la vitamina A y puede eliminar directamente el 1O2. Algunos alimentos ricos en betacaroteno son: la zanahoria, los pimientos rojos, el tomate, la calabaza, los boniatos,  el melocotón, los albaricoques, el melón, el mango y la papaya. También son ricos en β-caroteno, vegetales verdes como las espinacas, las acelgas y los berros, y algunos tipos de algas, aunque el color de este pigmento no se aprecia ya que está enmascarado por la clorofila, que les proporciona el color verde.
  •  La vitamina A se encuentra en muchos alimentos, tanto de origen vegetal (zanahoria, espinacas) como de origen animal (hígado, huevos…).
  •  La vitamina E (también conocido como α-tocoferol) se encuentra principalmente en frutos secos y en aceites de semillas como el aceite de oliva y de girasol. Puede detoxificar los peróxidos lipídicos y el 1O2 directamente. Es uno de los principales protectores biológicos de las membranas.

En el próximo capítulo hablaremos de los mecanismos antioxidantes de defensa enzymáticos.

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Comentarios en: "Mecanismos antioxidantes de defensa (I): mecanismos no enzimáticos" (2)

  1. […] Como ya hemos comentado anteriormente el glutatión (GSH) es uno de los principales compuestos antioxidantes no enzimáticos tanto en plantas como en animales (https://cienciacebas.wordpress.com/2013/01/24/mecanismos-antioxidantes-de-defensa-i-mecanismos-no-enz…). […]

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