¿Qué es “poder reductor”? ¿Por qué esto importa?

Estamos (o deberíamos estar) familiarizados con el trifosfato de adenosina (ATP), la moneda de la energía de la vida. Pero se necesita más que ATP para formar una célula, se necesita también poder reductor.
Para formar moléculas y células, las plantas pueden comenzar con dióxido de carbono y agua, porque pueden realizar fotosíntesis, es decir, pueden producir materia orgánica a partir del “aire” (más los minerales que toman del suelo).
Los seres humanos, comenzamos con moléculas orgánicas simples como la glucosa y contamos con enzimas para transformarlas en las proteínas, el ADN y los carbohidratos que necesitamos (excepto aminoácidos “esenciales”, ácidos grasos esenciales, vitaminas), pero para que se den todas esas transformaciones usamos mucha energía en la forma de ATP y lo que se denomina “poder reductor” (NADH y NADPH). Una vez más, ello señala el papel crucial de las mitocondrias en la vida humana. El fosfato de dinucleótido de nicotinamida y adenina reducido (NADPH) es un donante de electrones esencial en todos los organismos. Proporciona el poder reductor que desencadena numerosas reacciones formadoras de moléculas, incluidas las responsables de la biosíntesis de todos los componentes celulares principales.

Figura: la respiración produce energía y poder reductor, que la célula utilizará para elaborar nuevos componentes.

La oxidación de los productos alimenticios da como resultado la transferencia de un electrón de la molécula combustible a otra que acepta un electrón, que luego se reducirá. Este tipo de transferencia de electrones genera compuestos como el ATP.

Las mitocondrias son las encargadas de proveer la mayor parte del ATP y del poder reductor al interior de la célula. Las mitocondrias son orgánulos cuya función principal es generar energía para la célula. Esto se logra a lo largo de un proceso de varios pasos denominado fosforilación oxidativa o cadena de transporte de electrones (ETC). Ubicados en la membrana mitocondrial interna encontramos cinco complejos multiproteicos que generan un gradiente electroquímico de protones y se usa en el último paso del proceso para generar ATP a partir de ADP (difosfato de adenosina). Para hacer esto, los complejos multiproteicos trasladan a los electrones y eventualmente los entregan al oxígeno molecular.

Figura: la respiración celular produce energía en forma de ATP, más poder reductor.

Este proceso no es completamente libre de errores y la dirección incorrecta de los electrones finalmente conduce a la generación de especies reactivas de oxígeno (ROS), lo que convierte a la mitocondria en el sitio de mayor rotación de ROS en la célula. Muy cerca de este sitio se encuentra el propio material genómico de la mitocondria, el ADNmt que será dañado por las ROS * que producen las mitocondrias.
La glicólisis ocurre fuera de las mitocondrias, en el citosol, pero este proceso extrae una cantidad muy pequeña de energía y poder reductor de sus sustratos. A medida que envejecemos, parece que la glicólisis se mantiene más o menos igual, pero es la respiración de las mitocondrias la que se ve más afectada, pues produce menos energía a partir de la misma cantidad de alimento. Este es el punto de partida de la teoría mitocondrial del envejecimiento. Esta es también la razón por la que la industria del cuidado de la piel ha comenzado a agregar ingredientes relevantes para la respiración, como el ácido alfa lipoico y CoQ10, a sus productos anti-edad.

Referencias
Ames BN, Shigenaga MK, Hagen TM (1995) Mitochondrial decay in aging. Biochim Biophys Acta 1271:165–70
Krutmann, J., & Schroeder, P. (2009). Role of mitochondria in photoaging of human skin: the defective powerhouse model. Journal of Investigative Dermatology Symposium Proceedings, 14: 44–49. doi:10.1038/jidsymp.2009.1

Traducido por la Dra Cecilia Hidalgo