Para ter atividade tóxica, o benzeno deve passar por um processo de bioativação.Os metabólitos responsáveis pela ação tóxica e carcinogênica são os radicais livres.
Os radicais livres (principalmente os radicais livres de oxigênio) são moléculas energeticamente instáveis e altamente reativas.O benzeno sofre uma reação de oxidação pelo sistema microssomal hepático, portanto pelo citocromo P450, com a introdução de dois grupos hidroxila - OH. A hidroquinona originada da oxidação do benzeno torna-se um substrato muito importante de uma enzima presente na medula óssea. A enzima é uma mieloperoxidase que catalisa a transformação dessa hidroquinona em um radical.
O radical livre formado deriva de uma quebra na ligação entre o oxigênio e o hidrogênio do grupo hidroxila. O oxigênio possui um elétron desemparelhado liberado pelo hidrogênio durante a quebra da ligação, conferindo ao oxigênio fortes características reativas.A atividade desse radical é muito perigosa, pois bloqueia a produção de células na medula óssea.
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