# Superóxido

O radical superóxido, mais vulgarmente designado por apenas superóxido, é uma espécie reactiva de oxigénio. A sua fórmula química é O$_2$$^{•-}$, encontrando-se por vezes a notação mais simples O$_2$$^-$. Actua normalmente como um poderoso agente oxidante, podendo ser produzido em sistemas vivos.

## Características químicas

O superóxido é uma espécie radicalar, ou seja, possui um electrão desemparelhado, tornando-o numa espécie paramagnética. É constituído por dois átomos de oxigénio, mas possui mais um electrão que a molécula de oxigénio, O$_2$.
O comprimento da ligação entre os dois átomos de oxigénio é de 1,33 Å, ligeiramente mais longo que os 1,21 Å da molécula de O$_2$ e ligeiramente mais curto que os 1,49 Å no anião O$_2$$^{2−}$. As diferenças nos comprimentos da ligação oxigénio-oxigénio correspondem ao decréscimo na ordem de ligação, de 2 (O$_2$, ligação covalente dupla), para 1.5 (O$_2$$^−$, ligação covalente mista, entre dupla e simples) e 1 (O$_2$$^{2−}$, ligação covalente simples).

## Síntese inorgânica

Os sais CsO$_2$, RbO$_2$, KO$_2$ e NaO$_2$ são preparados através da reacção de O$_2$ com os respectivos metais alcalinos.
Estes sais têm uma cor entre o amarelo e o laranja e são bastante estáveis desde que mantidos secos. Quando estes sais são dissolvidos numa solução contendo água, o superóxido sofre dismutação:
    2 O$_2$$^{•-}$ + 2 H$_2$O → O$_2$ + H$_2$O$_2$ + 2 OH$^−$
Esta reacção é muito rápida. O O$_2$$^{•-}$ comporta-se como uma base forte de Brønsted, formando HO$_2$.
Como outros sais, os sais de superóxido também se decompõem na ausência de água, através de aquecimento:
    2MO$_2$ → M$_2$O$_2$ + O$_2$
em que M é um metal alcalino. Esta reacção é a base do uso do superóxido de potássio, KO$_2$, em geradores químicos de oxigénio, como os usados em vaivéns espaciais e submarinos.

## Formação in vivo

O superóxido é formado pela redução da molécula de oxigénio, O$_2$, por um único electrão:
O$_2$ + e$^-$ → O$_2$$^{•-}$
Em organismos que usam a respiração aeróbia, o O$_2$ age como molécula aceitadora de electrões na cadeia respiratória, sendo reduzido a H$_2$O. No entanto, sob determinadas condições, o O$_2$ aceita apenas um electrão, formando o superóxido. Esta redução anómala ocorre especialmente a nível das enzimas fumarato redutase e NADH desidrogenase e em flavoproteínas. Na bactéria Escherichia coli foi demonstrada a produção de superóxido no complexo da sulfito redutase, que contém cofactores relacionados com flavinas e hemos; estes resultados mostram que sistemas contendo flavinas, hemos, centros de ferro e quinonas são, em geral, bons redutores de oxigénio. Ainda em E. coli, foi estimado que cerca de 0,1% de todo o O$_2$ consumido na respiração aeróbia é reduzido a superóxido.

### Como intermediário ou produto reaccional

O superóxido é um intermediário da reacção catalisada por algumas oxidases, como a glucose oxidase. A enzima xantina oxidase produz superóxido in vitro, sendo esta muito usada em testes de actividade enzimática de superóxido dismutase.

### No sistema imunitário

Devido à sua toxicidade, o superóxido é utilizado pelo sistema imunitário na eliminação de microorganismos invasores. Os fagócitos possuem uma enzima denominada NADPH oxidase que produz superóxido, sendo este utilizado na degradação das bactérias fagocitadas. A doença granulomatose crónica é uma imunodeficiência que resulta da mutação no gene que codifica esta enzima, tornando o portador muito susceptível a infecções.

## Danos intracelulares

O superóxido pode causar danos a estruturas celulares quer de uma forma directa, quer originando outras espécias reactivas de oxigénio que, por sua vez, causam mais danos. Como o superóxido é uma molécula com carga eléctrica (negativa), é altamente polar, impossibilitando a sua passagem por difusão simples através das bicamadas lipídicas que formam as membranas celulares. Não está, por isso, normalmente associada a danos membranares. No entanto, a sua forma protonada, HO$_2$$^•$ (radical hidroperoxilo) não possui carga e atravessa membranas mais facilmente. Como o pK$_a$ desta protonação é 4,8, apenas cerca de 1% do superóxido se encontra na forma protonada.
O superóxido reage com centros de ferro-enxofre existentes em proteínas como as desidratases e a aconitase, destruíndo-os e levando à libertação de ferro dentro da célula. A existência de ferro em solução dentro das células é uma situação de reconhecida potenciação de danos por espécies reactivas de oxigénio.
Outros compostos contendo enxofre, como o aminoácido cisteína, são também alvos da acção destrutiva do superóxido, formando sulfóxidos em soluções aquosas.
O superóxido também reage com outros radicais. Por exemplo, a enzima ribonucleótido redutase, responsável pela produção de desoxirribonucleótidos, usa um radical presente num aminoácido de tirosina para a sua actividade enzimática; o superóxido pode reagir com este radical, aniquilando-o (e consequentemente eliminando a actividade da enzima) e produzindo peróxido de hidrogénio.
Outro exemplo de relevante actividade fisiológica é a produção de peroxinitrito (ONOO$^-$) através da condensação de superóxido com óxido nítrico ($^•$NO). Esta reacção é extremamente veloz (~10$^9$ M$^{-­1}$s$^{-­1}$), pelo que tende a ocorrer sempre que o superóxido se encontre in vivo com o $^•$NO. O peróxido de hidrogénio (H$_2$O$_2$) e, por consequência, o radical hidroxilo (HO$^•$) também são conhecidas espécies resultantes da acção oxidativa do superóxido. Estas espécies químicas estão relacionadas com danos ao DNA. Na realidade, a maioria dos danos observados aquando da produção de superóxido são devidos à libertação de ferro intracelular, como descrito acima, e à reacção de Fenton, pelo menos em E. coli. A reacção de Fenton, que descreve a reacção de superóxido com metais de transição como o ferro e o cobre, explica a formação do radical hidroxilo, um dos radicais de efeitos mais nefastos para sistemas vivos.
A capacidade do superóxido em reagir com centros de ferro-enxofre é explorada pelas células para sentir mudanças no estado redox intracelular. Determinadas proteínas têm os seus centros de ferro-enxofre destruídos de forma propositada pelo superóxido de modo a provocar a síntese de enzimas que desintoxiquem a célula desse mesmo superóxido. Neste sentido, o superóxido actua como molécula sinalizadora.
O superóxido reage também com compostos contendo grupos carbonilo e carbonos halogenados, gerando radicais peroxilo.
Quase todos os organismos que vivem em condições onde existe oxigénio (aeróbias ou microaerofílicas) possuem uma enzima denominada superóxido dismutase, que capta o superóxido de uma forma muito eficiente. Na realidade, a superóxido dismutase catalisa a reacção de dismutação do superóxido com uma velocidade próxima à da difusão das moléculas em solução, tornando-a numa enzima quase perfeita.