Para tener una actividad tóxica, el benceno debe someterse a un proceso de bioactivación Los metabolitos responsables de la acción tóxica y cancerígena son los radicales libres.
Los radicales libres (especialmente los radicales libres de oxígeno) son moléculas energéticamente inestables y altamente reactivas. El benceno sufre una reacción de oxidación por el sistema microsomal hepático, por lo tanto por el citocromo P450, con la introducción de dos grupos hidroxilo - OH. La hidroquinona originada por la oxidación del benceno se convierte en un sustrato muy importante de una enzima presente en la médula ósea. La enzima es una mieloperoxidasa que cataliza la transformación de esta hidroquinona en un radical.
El radical libre que se forma se deriva de una ruptura del enlace entre el oxígeno y el hidrógeno del grupo hidroxilo. El oxígeno tiene un electrón desapareado liberado por el hidrógeno durante la ruptura del enlace, lo que le confiere fuertes características reactivas al oxígeno La actividad que tiene este radical es muy peligrosa porque bloquea la producción de células en la médula ósea.
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