¿POR QUÉ TENEMOS QUE DORMIR MUCHO
Y PROFUNDO? UNA COMPROBACIÓN DE LA
BONDAD ANTIOXIDANTE DE LA
MELATONINA (HORMONA DEL SUEÑO)
USANDO QUÍMICA CUÁNTICA
WHY DO WE NEED TO SLEEP LONG AND DEEP? A
VERIFICATION OF THE ANTIOXIDANT GOODNESS OF
MELATONIN (SLEEP HORMONE) USING QUANTUM
CHEMISTRY
Manuel González Pérez
Universidad Tecnológica de Tecamachalco México
Benjamín González Martínez
Escuela preparatoria Licenciado Benito Juárez Garcia México
Danna Geraldine Torres Hernandez
Centro de estudios Jave Puebla México
Eva Luz González Martínez
Instituto Superior de Emprendimiento y Desarrollo Campus Puebla Central México
Donovan González Martínez
Investigador independiente México
Ruben Abiud Villafuerte Salcedo
Instituto Tecnológico de Orizaba - México
pág. 964
DOI: https://doi.org/10.37811/cl_rcm.v9i1.15831
¿Por qué tenemos que dormir mucho y profundo? Una comprobación de la
bondad antioxidante de la melatonina (hormona del sueño) usando química
cuántica
Manuel González Pérez1
m.gonzalez.perez@personal.uttecam.edu.mx
https://orcid.org/0000-0001-8700-2866
Universidad Tecnológica de Tecamachalco
Enlace CONAHCYT
México
Benjamín González Martínez
benjamin.gonzalezm@alumno.buap.mx
https://orcid.org/0009-0006-2930-4050
Escuela preparatoria Licenciado Benito Juárez
Garcia. Benemérita Universidad Autónoma de
Puebla
México
Danna Geraldine Torres Hernandez
g3ryth@gmail.com
https://orcid.org/0009-0006-4107-2811
Centro de estudios Jave Puebla
México
Eva Luz González Martínez
evaluz.gonzalez27@hotmail.com
https://orcid.org/0009-0004-7494-6875
Instituto Superior de Emprendimiento y
Desarrollo Campus Puebla Central
México
Donovan González Martínez
dongonmar@gmail.com
https://orcid.org/0000-0002-2064-2911
Investigador Independiente
México
Ruben Abiud Villafuerte Salcedo
ruben.vs@orizaba.tecnm.mx
https://orcid.org/0000-0002-9993-5599
Instituto Tecnológico de Orizaba
México
RESUMEN
La melatonina (MLT), un pequeño indol, es extraordinariamente eficaz para reducir el estrés oxidativo
en muchas circunstancias. Las funciones dependientes del receptor incluyen la regulación del ritmo
circadiano, el sueño y la inhibición del cáncer. Esta investigación tuvo como objetivo probar la bondad
antioxidante de la MLT (hormona del sueño) utilizando la química cuántica. Los cálculos cuánticos, que
consisten en más de mil ecuaciones resueltas, se simularon en el software Hyperchem, PM3
semiempírico. Todos estos cálculos se realizaron con base en la teoría del coeficiente de transferencia
de electrones (CTE). Los resultados confirmaron todo lo dicho en el estado del arte, pero a nivel
cuántico, molecular in silico. En conclusión, la MLT es un excelente antioxidante para el sistema
metabólico del cuerpo humano.
Palabras clave: melatonina, antioxidantes, metabolismo, química cuántica, pm3
1
1Autor principal
Correspondencia: m.gonzalez.perez@personal.uttecam.edu.mx
pág. 965
Why do we need to sleep long and deep? A verification of the antioxidant
goodness of melatonin (sleep hormone) using quantum chemistry
ABSTRACT
Melatonin (MLT), a small indole, is extraordinarily effective in reducing oxidative stress in many
circumstances. Receptor-dependent functions include regulation of circadian rhythm, sleep, and cancer
inhibition. This research aimed to test the antioxidant goodness of melatonin (sleep hormone) using
quantum chemistry. Quantum calculations, consisting of more than a thousand solved equations, were
simulated in Hyperchem software, semi-empirical PM3. All these calculations were made based on the
electron transfer coefficient (ETC) theory. The results confirmed everything said in the state of the art,
but at the quantum, molecular level in silico. In conclusion, MLT is an excellent antioxidant for the
metabolic system of the human body.
Keywords: melatonin, antioxidants, metabolism, quantum chemistry, pm3
Artículo recibido 09 diciembre 2024
Aceptado para publicación: 13 enero 2025
pág. 966
INTRODUCCIÓN
La MLT, un indol pequeño, es extraordinariamente eficaz para reducir el estrés oxidativo en una
cantidad notablemente grande de circunstancias. Las funciones dependientes de los receptores incluyen
la regulación del ritmo circadiano, el sueño y la inhibición del cáncer. Esta hormona logra esta acción a
través de una variedad de medios: desintoxicando directamente las especies reactivas de oxígeno y
nitrógeno e indirectamente estimulando las enzimas antioxidantes mientras suprime la actividad de las
enzimas prooxidantes (Reiter, Than, Galano, 2014) (Tan et al., 2015) (Reiter et al., 2016) (Chitimus e
tal., 2020) (Joseph et al., 2024)
Desde un punto de vista químico, la melatonina es conocida como N-acetil-5-metoxitriptamina y su
grupo funcional es un éster. Su producción se lleva a cabo en la glándula pineal, un órgano que secreta
MLT en respuesta a la luz solar, lo que la regula a través de ritmos circadianos (Barragán, 2024)
(Paredes, 2024)
La MLT interactúa con vías de señalización clave, como las vías Wnt/β-Catenina, PI3K y NF-κB, que
desempeñan papeles fundamentales en el desarrollo y la progresión de los tumores cancerosos. En
particular, la MLT puede modular de manera compleja estas vías, lo que podría afectar a varias funciones
celulares, como la apoptosis, la metástasis y la inmunidad (Yi et al., 2024) (Martínez-Campa et al., 2024)
(Pourbarkhordar et al., 2024) (Nimee et al., 2024)
En general un sueño profundo es sinónimo de una antioxidación metabólica masiva dada por la MLT.
El objetivo de este artículo fue demostrar el carácter antioxidante de la MLT a nivel AAs, BNs y
neurotransmisores.
METODOLOGÍA
La metodología se dividió en cuatro grandes grupos:
1. Caracterización clásica y cuántica de la molécula de MLT.
2. Caracterización cuántica de los AAs puros y secuenciados en forma de proteínas.
3. Caracterización cuántica de las BNs puras y secuenciadas como ácidos nucleicos.
4. Caracterización cuántica de los neurotransmisores.
Después se hicieron bandas curzadas de todos los AAs, BNs y neurotransmisores en ordenaciones
tomadas de dos en dos en cada una de sus familias.
pág. 967
Se graficaron de tres formas: a) por diagramas de cajas y bigotes b) Histogramas (cuartiles) y c) Fondos
de pozo cuánticos para comparaciones específicas como MLT vs cafeína.
Los cálculos cuánticos que fueron más de mil ecuacioes resueltas se simularon en el software
Hyperchem, método semiempírico PM3.
Todos estos cálculos se hicieron en base a la teoría del coeficiente de transferencia de electrones
publicada por el dr. Manuel González Pérez en 2017.
Se omiten por razones obvias los cálculos cuánticos, pero si usted desea analizar cada uno de ellos, por
favor póngase en contacto con el Dr. González.
La interpretación de los resultados a través del pozo cuántico se explica en la figura 1.
Figura 1. Pozo cuático. Lado izquierdo “reducción”, lado derecho “oxidación”. Abajo, más
probable y afín, arriba menos probable y menos afín
En este pozo, las interacciones moleculares antioxidantes se colocan del lado izquierdo y las oxidantes
de lado derecho. En cuanto a la energía, fuerza electromotriz y afinidad química éstas aumentan de
arriha hacia abajo, es decir abajo se ubican las interacciones más afines o potentes mientras que arriba
se ubican las interacciones menos afines, potentes y probables. Inclusive en el primer cuartil pueden
pasar de fuerzas de Van der Waals a reacciones químicas.
En el caso de la comparación específica de dos sustancias puras se explica en la figura 2. Las líneas
punteadas representan al fondo de las dos sustancias puras que interaccionan en forma de bandas
cruzadas. Los puntos de colores se interpretan como los fondos de los pozos cuánticos que entran en
pág. 968
bandas curzadas como interacciones reductoras u oxidantes, según el caso.
En la figura 3 se detalla el mecanismo de las interacciones de óxido-reducción de bandas cruzadas de
dos sustancias puras.
Figura 2. Fondos de los pozos cuánticos específicos para dos sustancias con bandas cruzada
Límite superior e inferior = interacciones de sustancias puras. Líneas punteadas.
Puntos de colores = oxidación o reducción según el caso.
Según la teoría de Feyman, la naturaleza tomará el camino más fácil (más corto), en este caso la
interacción más fuerte será la de menor valor de los CTE. Por ejemplo, si el CTE menor de todos es el
CTE4. Se dice que la sustancia pura molécula A2 oxida a la sustancia pura molécula B1 (González-
Pérez, 2017 A) (González-Pérez, 2017 B) (Pérez et al., 2024)
Figura 3. Diagrama de cómo funcionan las bandas cruzadas de óxido-reducción
A y B son moléculas de las sustancias puras que se pueden cruzar.
BP = Banda prohibida.
CTE = Coeficiente de transferencia de electrones en radios de Bohr (a0).
pág. 969
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Ubicación de la MLT y los AAs en el pozo cuántico
En la tabla 1, podemos observar la ubicación de la MLT en el lugar número 4 (primer cuartil) del pozo
cuántico. Esto significa que la MLT es una sustancia de acción prolongada en el cuerpo, es decir tarda
mucho en salir o desintegrarse debido a que la interacción entre sus moléculas, es muy fuerte. Por esta
razón el se humano duerme entre 7 u 8 horas por cada día. Mientras dormimos, la MLT hace su labor
de antioxidación o reparación del desgaste metabólico sufrido durante el día.
Tabla 1. De AAs puros y la MLT ordenados, de acuerdo con el pozo cuántico
No.
Agente
Oxidante
HOMO
LUMO
BG
E-
E+
PE
CTE
21
Val
-9.914
0.931
10.845
-0.131
0.109
0.240
45.188
20
Ala
-9.879
0.749
10.628
-0.124
0.132
0.256
41.515
19
Leu
-9.645
0.922
10.567
-0.126
0.130
0.256
41.279
18
Phe
-9.553
0.283
9.836
-0.126
0.127
0.253
38.879
17
Gly
-9.902
0.902
10.804
-0.137
0.159
0.296
36.500
16
Ser
-10.156
0.565
10.721
-0.108
0.198
0.306
35.037
15
Cys
-9.639
-0.236
9.403
-0.129
0.140
0.269
34.956
14
Glu
-10.374
0.438
10.812
-0.111
0.201
0.312
34.655
13
Ile
-9.872
0.972
10.844
-0.128
0.188
0.316
34.316
12
Thr
-9.896
0.832
10.728
-0.123
0.191
0.314
34.167
11
Gln
-10.023
0.755
10.778
-0.124
0.192
0.316
34.108
10
Asp
-10.370
0.420
10.790
-0.118
0.204
0.322
33.509
9
Asn
-9.929
0.644
10.573
-0.125
0.193
0.318
33.249
8
Lys
-9.521
0.943
10.463
-0.127
0.195
0.322
32.495
7
Pro
-9.447
0.792
10.238
-0.128
0.191
0.319
32.095
6
Trp
-8.299
0.133
8.431
-0.112
0.155
0.267
31.577
5
Tyr
-9.056
0.293
9.349
-0.123
0.193
0.316
29.584
4
MLT
-8.318
-0.065
8.254
-0.137
0.142
0.279
29.583
3
His
-9.307
0.503
9.811
-0.169
0.171
0.340
28.855
2
Met
-9.062
0.145
9.207
-0.134
0.192
0.326
28.243
1
Arg
-9.176
0.558
9.734
-0.165
0.199
0.364
26.742
HOMO = Orbital de valencia más ocupado por los electrones (eV).
LUMO = Orbital de valencia menos ocupado por los electrones (eV).
BG = Banda prohibida (eV).
E = Polos electrostáticos (eV/a0).
PE = Potencial Electrostático (eV/a0)
CTE = Coeficiente de Transferencia de Electrones (a0).
(a0) = Radios de Bohr.
Como sustancia pura se entiende que son moléculas de la misma especie que interaccionan para formar
el compuesto puro tanto dentro del cuerpo como in vitro. Nótese que en las secuenciaciones proteicas
también se presentan combinaciones de moléculas de la misma especie. Por razones de espacio no se
presentan los pozos cuánticos de las BNs ni los neurotransmisores, pero tienen un patrón muy parecido.
pág. 970
Interacciones de la MLT y los AAs
En la figura 4 se presentan tres diagramas de cajas y bigotes. Estos diagramas resumen todas las
interacciones de óxido-reducción de la MLT y los AAs.
El primer diagrama de izquierda a derecha, se refiere a las interacciones de reducción “antioxidantes”.
Éste ocupa el lugar más bajo del pozo cuántico. Esto quiere decir, que las interacciones antioxidantes
predominan en las interacciones de la MLT con los AAs.
Figura 4. Diagramas de bigotes y cajas de las interacciones óxido-reducción de la MLT vs AAs
El segundo diagrama se refiere a las interacciones oxidativas de la MLT-AAs. Este segundo diagrama
nos da a entender que las interacciones oxidativas de la MLT no son probables ni fuertes para los AAs.
En el tercer diagrama se presentan las interacciones de AAs secuenciados como proteínas en general.
Se puede observar que ocupa un lugar medio con respecto a los otros dos diagramas. Por este hecho se
puede interpretar que la MLT protege a las proteínas y AAs sueltos de la oxidación por desgaste y
radicales libres.
Para visualizar mejor este fenómeno, se hizo un histograma de las interacciones óxido-reducción de la
MLT y los AAs figura 5.
Las columnas azules se refieren a las interacciones antioxidantes o reductivas. Se observa una columna
de 16 interacciones más probables y más fuertes por pertenecer al primer cuartil. Con este diagrama
queda confirmado que el número mayor de interacciones antioxidantes se llevan a cabo en el primer
cuartil y lado derecho del pozo cuántico figura 1.
pág. 971
Figura 5. Histograma de las interacciones significativas de óxido-reducción de la MLT y las
interacciones de los AAs puros
Interacciones de la MLT con las BNs
El patrón de comportamiento de las interacciones de la MLT con las BNs es parecido al patrón de la
MLT con los AAs. Pero, el pozo cuántico antioxidante o reductivo de las BNs están todavía más abajo
(23.3). Este fenómeno significa que es más fuerte la reducción o antioxidación de las BN que los AA.
En la figura 6 se presentan los diagramas de cajas y bigotes, ahora se presentan cuatro. El cuarto
diagrama se refiere a las BNs permitidas en los ácidos nucleicos. Se observa que la MLT protege de la
oxidación a las BNs incluyendo las bases permitidas en los ácidos nucleicos (C-G ), (A-T), (A-U).
Figura 6. Diagramas de bigotes y cajas de las interacciones óxido-reducción de la MLT vs BN
Se observa en la figura 7 que la oxidación de la MLT con las BNs no aparece en el primer cuartil. Este
fenómeno nos lleva a interpretar que la MLT antoxida más eficientemente a las BNs y ácidos nucleicos.
pág. 972
Figura 7. Histograma de las interacciones significativas de óxido-reducción de la MLT y las
interacciones de los BNs puros
Interacciones de la MLT con nueve neurotransmisores
De nuevo, el patrón es parecido, la MLT es antioxidante de estos nueve neurotransmisores.
Figura 8. Diagramas de bigotes y cajas de las interacciones óxido-reducción de la MLT vs NT
En la figura 7 podemos observar que 6 interacciones de la MLT con los neurotransmisores de un total
de 7, se agrupan en el primer cuadrante como “interacciones antioxidantes”.
pág. 973
Figura 9. Histograma de las interacciones significativas de óxido-reducción de la MLT y las
interacciones de los NTs puros
Interacciones destructoras u oxidantes de la MLT con otras sustancias
¿Qué sustancias pueden destruir, oxidar o bloquear a la MLT?
En este apartado calculamos algunas interacciones de sustancias que pueden destruir, oxidar o bloquear
a la MLT.
Caso 1. Cafeína
En la tabla 2 podemos ver los cálculos de las bandas cruzadas entre la MLT y la cafeína. Aquí se aprecia
en el fondo del pozo cuántico (en rojo) a la cafeína oxidando a la MLT (25.136 a0) .
Tabla 2. Cálculos de bandas cruzadas específicas de la MLT vs cafeína
Nombre
Oxidante
HOMO
LUMO
Bg
E-
E+
PE
CTE
Cafeína
CFI
-8.515
-0.526
7.989
-0.129
0.173
0.302
26.452
MLT
MLT
-8.318
-0.065
8.254
-0.137
0.142
0.279
29.583
CFI:MLT
MLT
-8.515
-0.065
8.450
-0.129
0.142
0.271
31.182
MLT:CFI
CFI
-8.318
-0.526
7.792
-0.137
0.173
0.310
25.136
Para visualizar mejor esta interacción destructiva, se diseñó la gráfica de fondo de los cuatro pozos de
las interacciones de banda cruzada figura 8. Según el diagrama de explicación de los cuatro pozos de
bandas cruzadas figura 2. Se puede ver claramente en esta figura que la interacción MLT:CFI cae en la
zona de más alta probabilidad y afinidad química. En esta zona es probable que pase de fuerzas de Van
der Waals a una reacción química. Se puede decir que la MLT puede ser destruída o bloqueda por la
cafeína. (Pérez et al., 2019)
pág. 974
Nota. No se presentan las otras tablas de cálculos por razones de espacio.
Figura 10. Diagrama de los cuatro pozos cuánticos de la MLT vs cafeína
Caso 2. Teobromina. Chocolate
El mismo fenómeno ocurre con la teobromina, pero con menos fuerza figura 11. Se observa que la
interacción oxidante, punto rojo tiene un valor de 27.83103226 a0. Este valor es mayor que el mostrado
en el diagrama anterior de la cafeína. Eso significa que la cafeína es más agresiva que la teobromina.
Figura 11. Diagrama de los cuatro pozos cuánticos de la MLT vs Teobromina
Caso 3. Glucosa
En cambio, con la glucosa y la sacarosa, la interacción con la MLT es muy modesta. Es decir, ni la
glucosa ni la sacarosa destruyen a la MLT figuras 10 y 11. Los puntos rojos de oxidación se encuentra
en la zona media con sus valores más altos que la cafeína y la teobromina.
pág. 975
Figura 12. Diagrama de los cuatro pozos cuánticos de la MLT vs Glucosa
Caso 4. Sacarosa. Azúcar de mesa
La sacarosa o azúcar de mesa, tiene mala publicidad. Pero en esta gráfica se ve que no es agresiva en
contra de la MLT. Inclusive se puede afirmar que solo aterriza en fuerzas de Van der Waals. Queda
pendiente de simular los edulcorantes artificiales y otras sustancias comestibles, con la finalidad de
calcular la agresividad de éstas vs MLT.
Figura 13. Diagrama de los cuatro pozos cuánticos de la MLT vs Sacarosa
CONCLUSIONES
Objetivo
El objetivo de esta investigación se cumplió. Comprobar la bondad antioxidante de la MLT (hormona
del sueño) usando química cuántica
pág. 976
Hipótesis
La MLT, hormona del sueño es un excelente antioxidante para los AAs, las BNs y los neurotransmisores
del ser humano.
Tesis:
1. La MLT si es un excelente antioxidante de los AAs del cuerpo humano. Figura 4 y 5.
2. La MLT si es un excelente antioxidante de las BNs del cuerpo humano. Figuras 6 y 7.
3. La MLT si es un excelente antioxidante de los neurotransmisores. Figuras 8 y 9.
Corolarios (hallazgos que no estaban considerados en los objetivos).
1. La MLT es una hormona de acción prolongada, tabla 1, lugar número 4 del pozo cuántico.
2. La cafeína interacciona fuertemente con la MLT, inclusive puede llegar a bloquearla o
destruírla. Figura 10.
3. La Teobromina interacciona fuertemente con la MLT, inclusive puede llegar a bloquearla o
destruirla. Figura 11. Aunque este fenómeno ocurre con menor fuerza que la interacción con la
cafeína.
4. Tanto la glucosa como la sacarosa interaccionan modestamente con la MLT. Por esta razón
resulta casi inofensiva para el funcionamiento de la MLT como agente oxidante del
metabolismo en general del ser humano.
Agradecimientos
Los autores estamos agradecidos con nuestras instituciones por dejarnos crecer conforme a nuestros
propios intereses.
Agradecemos a todos los científicos y computólogos que nos bridaron las herramientas para llegar a
estas sofisticadas investigaciones.
Conflicto De Intereses
No hay conflicto de intereses ni en los autores ni en sus instituciones de adscripción.
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