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1、抗氧化与自由基专题(一)基本概念 1956年，Harman提出了自由基衰老假说，并因此获得诺贝尔奖提名。数十年来，国内外抗氧化、自由基清除方面的研究十分活跃，自由基清除机理在保健食品、疾病治疗、化妆品的应用也取得长足进展，成绩斐然。尽管自由基理论尚有许多未明之处，但其意义毋容置疑。 大众对护肤品中的左旋C、维生素E等原料都非常熟悉，对抗氧化等相关知识的了解也越来越深入。由于炒作，很多人矫枉过正，对自由基深恶痛绝，甚至有人把自由基比喻为“万病之源”。 本贴开始将系统整理自由基相关资料，厘清一些概念。一、氧化与还原 狭义的氧化，和氧气有关，比如燃烧，铁生锈等等。得氧的过程，称之为“氧化反应”；还原
2、与氢相关，得氢的过程，称之为“还原反应”。 “氧化反应”与“还原反应”其本质为电子的得失或偏移，广义的“氧化反应”与“还原反应”衡量标准并非局限于是否得氧脱氢，而是以电子是否得失或偏移为判据。 有得必有失，氧化的同时，必然有物质被还原，因此合称“氧化还原反应”。二、氧化剂、还原剂及其相对性 “氧化还原反应”中，得电子者称为“氧化剂”，失电子者称为“还原剂” 。 是否容易失去电子，决定了“还原剂”的还原能力，越容易失去电子，还原能力越强。同样的道理，得到电子的能力越强，其氧化性越强。 “氧化剂”“还原剂”是相对的，当通常的“氧化剂”碰到比它更厉害的角色，它的电子被抢，此时，“氧化剂”变为“还原剂
3、”，同样的道理，“还原剂”碰到更容易丢电子的原料时，它变为“氧化剂”。三、人体细胞的“氧化还原反应” 我们总提抗氧化，机体内的氧化剂从哪里来？主要根源在氧气。 我们吃下去的糖、脂肪、蛋白质，经过代谢，转化为乙酰辅酶A,进入三羧酸循环，在细胞线粒体中转化为能量，以ATP储存，转化过程中从原料脱下的氢，经过几步反应，与吸入的氧气结合，转化为水。此过程本质为“氧化还原反应”，称为“生物氧化”，不难理解，“氧化还原反应”是生命基础。 生物氧化过程中电子的传递，称为呼吸链。我们痛恨的自由基，就是在此过程产生的。呼吸链是抗氧化、清除自由基的基础，下来详细贴。自由基 自由基（Free radical）是指含
4、有未成对电子并且能单独存在的原子，原子团、分子。 自由基的主要特征在于其未成对电子，含未成对电子从能量的角度讲上是不稳定的，有强烈的配对倾向，要稳定必须向其他物质夺取电子而使自己的电子成对，因此自由基非常活泼。前贴已提到，夺取电子的行为我们称之为氧化剂。 自由基一旦生成，反应迅速，不难理解，它们是短命的，寿命短的自由基，半衰期是百万分之一秒甚至更短，命长的，也不过数秒。存在时间比较短决定它们游走攻击的范围比较窄。 人体内有许多种类的自由基：1氧自由基 氧自由基是存在最多的一种，大约占自由基总量的95%。氧自由基包括超氧阴离子（O2）、羟基自由基（OH）、氢过氧基（HO2）、烷过氧基（ROO）、
5、烷氧基（RO）等。2活性氧 氧气进入人体后最后生成水，此过程一共接受4个电子。 O2（氧气）e（电子）= O2（超氧阴离子） O2（氧气）2e（电子）2H+（氢离子）= H2O2（过氧化氢） O2（氧气）3e（电子）3H+（氢离子）= H2O（水）+ OH（羟基自由基） O2（氧气）4e（电子）4H+（氢离子）=2H2O（水） 按自由基定义，此过程产生两种自由基，即超氧阴离子和羟基自由基，过氧化氢(我们消毒用的双氧水，其主要成分就是过氧化氢)不属于自由基。由于过氧化氢的强氧化性，氧化行为和自由基类似，故学术上引入“活性氧”定义，一并研究。 含有化学性质活泼的含氧功能基团，通称为活性氧(reac
6、tive oxygen species,ROS)，此定义包括氧自由基、过氧化氢H2O2、单线态氧、过氧化物、氢过氧化物和内源性脂质及外来化合物的环氧代谢物。3非氧自由基 非氧自由基包括氮自由基（NO ）、半醌自由基等多种自由基。线粒体自由基泄漏 线粒体是细胞内合成ATP的主要细胞器。在细胞的线粒体内膜，有一系列氧化还原酶，按一定顺序排列传递氢或电子，生物化学上称为呼吸链（respiratory chain）或称电子传递链（electron transport chain）。 线粒体呼吸链可拆分成四个具有传递电子功能的酶复合体，分别是：酶复合体、：它们分别是烟酰胺腺嘌呤二核苷酸泛醌还原酶，琥珀酸
7、泛醌还原酶，泛醌细胞色素还原酶，细胞色素氧化酶。 烟酰胺是大家都非常熟悉的维生素B3，泛醌即辅酶Q10。大家对Q10寄予厚望，认为其能赋予细胞能量，抗氧化也常提起它，道理在此。 辅酶Q10是呼吸链的组成成员，不包含蛋白质,脂溶性，在膜中移动方便，非常重要。 线粒体将氧还原成水同时储存能量过程中，有自由基漏出，目前比较一致的看法是：自由基从线粒体漏出，是从辅酶Q10这一环“突围”的。氧运输过程自由基泄漏 人体需要的氧气，是通过红细胞携带运输的，红细胞中含铁的血红素是实现携氧的功能基础，血红素中铁的化学价是二价（三价铁无法携氧）的。氧气和血红素结合的过程中，部分氧化，释放超氧阴离子，同时二价铁变为
8、三价铁。据资料介绍，每天大约3的红细胞经受这样的自由基袭击。 运输氧气的过程，恒定地释放超氧阴离子，这是人体内超氧阴离子的重要来源。细菌吞噬过程自由基泄漏 中性颗粒细胞和巨噬细胞是人体免疫系统的重要组成部分，类似于卫戌部队。当细菌、病毒等异物侵入人体时，这类细胞迅速集结，投入战斗，对入侵者围追堵截。中性颗粒细胞和巨噬细胞细胞具有极强的吞噬能力，能内吞细菌、细胞碎片等，生物化学上称之为吞噬作用（phagocytosis）。 这类细胞的作战方式比较简单：吃掉它。当然，这支部队并非手无寸铁，它们的武器是：自由基！ 在吃的过程中，这类细胞会产生大量自由基，杀死细菌，此“行径”有点类似毒蛇，但是生物学上有个好听的名字，叫“呼吸爆发” ：） 吞噬过程产生的自由基不会消失的干干净净，会漏到细胞间质中，“害人害己”了！
