La molécula en cuestión es el oxígeno. Si bien es esencial para la respiración celular y la producción de energía, el oxígeno también es un gas altamente reactivo que puede causar daño oxidativo a los componentes celulares, incluidos las proteínas, los lípidos y el ADN. Para gestionar la posible toxicidad del oxígeno, las células han desarrollado un complejo sistema de defensas antioxidantes que trabajan juntas para neutralizar los radicales libres y reparar el daño celular.

1. Enzimas antioxidantes: Estas enzimas catalizan reacciones químicas que convierten especies reactivas de oxígeno (ROS) en moléculas inofensivas. Algunas enzimas antioxidantes clave incluyen:

- Superóxido dismutasa (SOD):Convierte los radicales superóxido en peróxido de hidrógeno y oxígeno.

- Catalasa:Convierte el peróxido de hidrógeno en agua y oxígeno.

- Glutatión peroxidasa:Convierte el peróxido de hidrógeno y los hidroperóxidos lipídicos en agua y alcohol, respectivamente.

2. Antioxidantes no enzimáticos: Estas moléculas pueden eliminar y neutralizar directamente los radicales libres. Algunos ejemplos incluyen:

- Glutatión (GSH):Tripéptido que interviene en numerosos procesos celulares, incluida la defensa antioxidante.

- Vitamina C (ácido ascórbico):Una vitamina soluble en agua que puede donar electrones para neutralizar los radicales libres.

- Vitamina E (tocoferol):vitamina liposoluble que puede proteger las membranas celulares de la peroxidación lipídica.

3. Mecanismos de reparación celular: Además de las defensas antioxidantes, las células tienen mecanismos para reparar el daño causado por ROS. Estos incluyen:

- Reparación del ADN:Las células pueden detectar y reparar daños en su ADN, lo cual es esencial para mantener la integridad genética.

- Reparación de proteínas:Las proteínas oxidadas pueden repararse o degradarse, dependiendo del alcance del daño.

- Reparación de lípidos:Los lípidos dañados en las membranas celulares se pueden reemplazar mediante procesos de remodelación de las membranas.

4. Vías de señalización redox: Las especies reactivas de oxígeno también desempeñan funciones importantes en las vías de señalización celular. En bajas concentraciones, las ROS pueden actuar como moléculas de señalización que regulan diversos procesos celulares, como la expresión genética, la proliferación celular y la apoptosis.

En general, las células manejan la toxicidad potencial del oxígeno manteniendo un equilibrio entre las defensas antioxidantes, los mecanismos de reparación celular y las vías de señalización redox. La desregulación de estos sistemas protectores puede provocar estrés oxidativo, que se asocia con diversas enfermedades, como el cáncer, las enfermedades cardiovasculares, los trastornos neurodegenerativos y el envejecimiento.