自由基生物學.ppt

1、自 由 基 生 物 學 與 人 體 健 康 第一章 自由基的產(chǎn)生及其化學性質(zhì) 第二章 活性氧 第三章 自由基清除劑 第四章 自由基的生理功能 第五章 缺血重灌流自由基對組織的損傷 第六章 自由基與癌癥 第七章 自由基與衰老,第一章 自由基的產(chǎn)生及其化學性質(zhì) 一、自由基的定義 二、自由基的產(chǎn)生 三、自由基的化學反應,一、自由基的定義 如方程式（1）、（2）所示，當A與B兩個分子或原子間形成共價鍵時，可以看作它們共享一對電子，這兩個電子既可以是一個分子所提供的，也可以是每個分子各貢獻出一個電子，前者稱為配位作用，后者稱為共價結(jié)合。 A:- + B+ A:B （配位作用） （1） A. + B. A

2、:B （共價結(jié)合） （2）,逆過程： 當一個共價鍵離解時，必須要供給能量（自由能）。反應式（1）的逆過程稱為異裂，反應式（2）的逆過程稱為均裂。在均裂時所產(chǎn)生的分子或原子含有一個不配對電子，這種分子常具有高度化學活性氧化活性。正因為如此，它們的壽命也極短暫。這些可以單獨存在的具有一個或幾個不配對電子的分子或原子就稱為自由基（free radical），用R表示，即在分子式的右上角加一個黑點作為自由基的特征標記，以表示存在著不配對電子。根據(jù)這個定義，我們可知道氯原子（Cl）、氧原子（O:）和OH等都是自由基。,有些自由基即使在室溫的溶液中也是穩(wěn)定的，如氧原子（一個穩(wěn)定的雙基）。有些自由基帶有負電

3、荷或正電荷，所以叫做離子自由基或離子基。這種自由基往往又是氧化還原反應的中間產(chǎn)物。在氧化還原反應過程中，中性分子接受一個電子而變成負離子基，或失去一個電子而成為正離子基。,二、自由基的產(chǎn)生 一般而言，自由基是通過共價鍵的均裂而產(chǎn)生的，但也可通過電子俘獲而產(chǎn)生。 R + e- R 天然存在的自由基一般都是有用的自由基（如氧原子），或者是半衰期比較短的自由基（如氯原子）。但是，由于某些分子，尤其是共價結(jié)合的有機分子吸收外部能量而產(chǎn)生均裂時，所形成的自由基是非常有害的。共價分子發(fā)生均裂而形成自由基的機制有：熱解、光解和氧化還原反應。,(1)熱解 很多化合物，特別是含有弱鍵的有機化合物可以發(fā)生熱均裂反

4、應，生成活潑的自由基。典型的例子是熱鍋炒菜時，脂肪、蛋白質(zhì)和糖類等有機營養(yǎng)物發(fā)生的熱均裂反應；抽煙時，煙草的不完全燃燒也產(chǎn)生大量的自由基。,(2)光解 電磁輻射（可見光、紫外線、X射線）或粒子轟擊（如高能電子）都可提供使共價鍵裂解的能量而形成自由基。如紫外線照射可使水發(fā)生均裂而生成羥自由基（OH）: H2O 紫 外 線 H + OH 羥自由基可與機體內(nèi)的有機物發(fā)生一系列的氧化還原反應，導致機體損傷，突變，甚至死亡。這就是紫外線殺菌的原理。,（3）氧化還原反應 氧化還原反應過程中產(chǎn)生的電子轉(zhuǎn)移也可形成自由基。 機體的生命活動離不開能量，這種能量主要由營養(yǎng)物質(zhì)來提供，生物體可將營養(yǎng)物氧化還原而自控

5、地提供能量，這一過程產(chǎn)生了大量的電子，但是，電子可通過生物體的電子傳遞鏈有序地傳遞而產(chǎn)生少量的自由基中間產(chǎn)物，從而避免了大量的自由基對機體本身的傷害。,然而，有些時候機體中發(fā)生的氧化還原反應也可產(chǎn)生大量的自由基，因此對機體造成極大的傷害。例如，積食所造成的食物不完全氧化，便秘或宿便所造成的食物殘渣被機體回收利用等。,三、自由基的化學反應 （1）湮滅反應 兩個自由基可發(fā)生自我湮滅反應（self-annihilation）（又稱復合反應或復合作用）： R+R R-R 但在正離子基和負離子基之間未見到這種反應，因為電荷相同時，二者由于靜電相斥而發(fā)生排斥作用。,（2）奪氫反應 這是非常普遍的自由基反應

6、，也是自由基致衰老的主要原因。 R + A-H R-H + A,奪氫反應在自由基清除劑的反應中也很重要，如硫醇類有機物（大蒜、姜、蔥等具有辛辣味的蔬菜中富有）含有-SH基團，在溶液中可與自由基發(fā)生包括奪氫反應在內(nèi)的一系列反應： R + X-SH R-H + X-S 2X-S X-S-S-X 由此可見，硫醇類有機物在生物系統(tǒng)中是一種有效的自由基清除劑（詳見第三章）。,（3）耗氧反應 R + O2 RO2 RO2 + A-H R-OOH + A 這個反應是自由基使機體產(chǎn)生老年斑的主要原因。碘、硫和醌類可代替氧發(fā)生這個反應。,（4）歧化反應 有時一個自由基可從另一個自由基的碳上奪取一個質(zhì)子，變成安定

7、的化合物，另一個自由基則變成不飽和化合物，其結(jié)果與復合作用一樣，使自由基消滅，以終止自由基反應，例如： 2CH3-CH2 岐 化 酶 CH2= CH2 + CH3-CH3,（5）加成反應 X-C= C-X+R X-C- C-X,R,（6）鏈鎖反應 有時，一個自由基的反應產(chǎn)物成為另一個自由基反應的底物，從而引起一系列的自由基鏈式反應，稱為自由基的鏈鎖反應。自由基鏈式反應包括三個階段，即引發(fā)、增長和終止階段。其過程如下： A-A 2A （引發(fā)） A+ B-C A-B + C C+ A-A A-C + A （擴展）,從總體來說，反應起始時，引發(fā)階段占主導地位，反應體系中的新生自由基形成許多鏈的開端，

8、反應底物的濃度也很高。這時，反應體系中以擴展階段為主體，如果起始時有n個引發(fā)自由基，那么在擴展階段中就有n條反應鏈。當反應到一定階段后，體系中的非自由基底物越來越少，自由基本身相互碰撞的機會也越來越多，于是終止階段也就到來：,2A A-A 2C C-C （終止） A + C A-C 當然，如果反應體系中從一開始就有抗氧化劑（自由基清除劑）存在，那么它很快就捕捉住由引發(fā)產(chǎn)生的自由基，使反應不能擴展，從而很快終止了自由基的鏈式反應。 抗氧化劑在生產(chǎn)上很重要，主要有硫、磷、酚類、維生素E、維生素C、胡蘿卜素等。,（7）脂類過氧化作用 自由基鏈鎖反應的最好例子是脂類過氧化作用。 生物膜中含有多種不飽和

9、脂肪酸。如細胞膜、線粒體膜、溶酶體膜和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜等，它們均含有種類繁多的不飽和脂肪酸，其特點是：當有自由基和氧存在時，就發(fā)生氧化變質(zhì)，經(jīng)常伴有一股難聞的酸敗氣味，并且使得食物不可口。這是食品過期變質(zhì)的原理。,脂類過氧化作用對于理解自由基對細胞的損傷也是重要的。 即R可從不飽和脂肪酸分子上奪走氫，使其變成自由基，不飽和脂肪酸自由基再吸收氧而形成敗酸。敗酸再和組織蛋白質(zhì)結(jié)合形成脂褐質(zhì)，俗稱老年斑，即動物和人的神經(jīng)細胞、心臟、肝及皮膚在老年時出現(xiàn)的點狀或彌散狀色素沉著。其反應通式如圖1-1：,（-CH=CH-CH2-）+ R RH +（-CH=CH-HC-） O2 （-CH=CH-CH2-） + （-

10、CH=CH-HCO2-） （-CH=CH-CH-）（敗酸） O-OH 圖1-1 老年斑形成過程,第二章 活 性 氧 一、氧的毒性 二、活性氧及其在生物體內(nèi)的產(chǎn)生 三、活性氧的毒性,一、氧的毒性 大約2109年以前，地球上開始出現(xiàn)氧氣，隨著臭氧（O3）在高空的出現(xiàn)，以及臭氧和氧把有害的太陽紫外線吸收掉后，才使較復雜的陸生生物的進化成為可能。 氧氣是地球上一切需氧生物賴以生存的必備條件，但恰好又是最終導致其衰老或死亡的罪魁禍首。原因是氧具有毒性！,正常人靜脈血中氧的含量為40mmHg，當氧的濃度增高時，就會發(fā)生中毒現(xiàn)象，主要表現(xiàn)為慢性中毒。例如，1940年發(fā)現(xiàn)許多早產(chǎn)嬰兒眼晶體纖維化，到了1954

11、年才知道這是由于把早產(chǎn)嬰兒放在高氧濃度的育嬰箱中造成的。后來認真控制氧的濃度后，這種病就不常見了。高濃度氧常能抑制視網(wǎng)膜血管的生長，當回復到正常濃度時，血管就會過分生長，有時會造成視網(wǎng)膜脫落，隨后失明。高濃度氧對內(nèi)分泌也有影響，使畸胎率增高。,二、活性氧及其在生物體內(nèi)的產(chǎn)生 1活性氧的定義 氧的毒性不是由于氧分子本身的反應能力，它的反應能力相對來說是微不足道。氧的毒性是由于氧分子還原成水時產(chǎn)生的許多中間產(chǎn)物，其中的絕大部分都是自由基，因此，把這些中間產(chǎn)物統(tǒng)稱為活性氧（active oxygen species），即氧分子被還原成水時所產(chǎn)生的中間產(chǎn)物的統(tǒng)稱。,活性氧主要包括超氧陰離子O2- （s

12、uperoxide anion）、羥自由基OH（hydroxyl radical）、過氧化氫分子H2O2 （hydrogen peroxide）、烷氧基RO、烷過氧基ROO、氫過氧化物ROOH和氧分子O2本身等等。其中ROO和ROOH又稱為脂類過氧化物。,氧分子還原成水的全過程如下： O2 + e- O2- O2- + e- 2H+ H2O2 H2O2 + e- H+ OH + H2O OH + e- H+ H2O,2活性氧的產(chǎn)生 細胞在正常代謝過程中，或者受到高能輻射時，以及由于高壓氧，藥物（抗癌藥、抗生素、殺蟲劑、麻醉劑等）代謝、吸煙和受到光化學空氣污染物等作用都能產(chǎn)生活性氧。有氧代謝條件

13、下都能產(chǎn)生活性氧。,三、活性氧的毒性 1羥自由基的毒性 OH非?；顫姡瑤缀跄芘c活細胞中任何分子發(fā)生反應，且反應速率極快。能反應的物質(zhì)遍及糖、氨基酸、磷脂、核酸和有機酸等。 OH是最活潑的自由基之一，在活性氧中也是最活潑的。它的反應可分為三大類：奪氫、加成和電子轉(zhuǎn)移。其中奪氫和加成反應是OH導致生物機體細胞損傷、衰老或死亡的重要原因。,奪氫反應： OH可從醇類上奪走一個氫原子，并與之結(jié)合生成水，使醇碳原子帶有一個不成對電子。以乙醇為例： CH3CH2OH + OH CH3CHOH + H2O 兩個碳自由基可通過不成對電子構(gòu)成共價鍵而生成非自由基產(chǎn)物： CH3CHOH + CH3CHOH,CH3C

14、HOH CH3CHOH,OH與生物膜上的卵磷脂就是通過奪氫反應產(chǎn)生碳自由基而造成膜損傷的。當OH攻擊糖，例如DNA中的脫氧核糖時，能產(chǎn)生許多不同的產(chǎn)物，其中有些具有致突變作用。,加成反應： OH可與DNA中嘌呤或嘧啶的-C=C-發(fā)生加成反應，生成嘌呤或嘧啶自由基，這些自由基再發(fā)生一系列的反應，最終引起DNA鏈的斷裂，嚴重損傷DNA，以至于不能修復，使細胞死亡。即使活著也會發(fā)生突變（或癌變）。,電子轉(zhuǎn)移： OH可與無機物或有機物發(fā)生電子轉(zhuǎn)移。如： Cl- + OH Cl + OH- 以上各種反應可見，OH如果在機體內(nèi)產(chǎn)生，那么它可以立刻與周圍的任何生物分子發(fā)生反應，生成活性各異的次級自由基，從而

15、導致機體不同程度的損傷。,2超氧陰離子的毒性 O2- 是氧分子被還原成水時所產(chǎn)生的第一個活性氧自由基，其化學反應性質(zhì)較OH弱，具有雙重性質(zhì)，既可作為電子供體（還原劑），又可作為電子受體（氧化劑）。,當其作為弱堿起作用時，可以成為電子供體，即還原劑，例如它能還原細胞色素（一種含血紅素的蛋白質(zhì)）和血紅蛋白，使血紅素中心的Fe3+還原成Fe2+： 細胞色素C（Fe3+）+ O2- O2 + 細胞色素C（Fe2+） 血紅蛋白（Fe3+） + O2- O2 + 血紅蛋白（Fe2+）,當它作為電子受體起作用時，可以成為弱氧化劑，能氧化抗壞血酸： 維生素C + O2- H+ H2O2 + 維生素C（劇毒）

16、也能使與NADH結(jié)合的酶（如乳酸脫氫酶）形成NAD自由基： 酶-NADH + O2- H+ H2O2 + 酶-NAD,由此可見，因光化學和酶反應所產(chǎn)生的O2- 能使酶失活、使紅細胞溶血、殺菌、使DNA降解和破壞動物細胞等。此外，O2-還可與細胞內(nèi)的過度性金屬離子發(fā)生反應，生成更活潑的OH。,3過氧化氫分子的毒性 H2O2本身的毒性很低，常溫下可自發(fā)生成水和氧氣。它是一個弱氧化劑，常被用作消毒劑，細菌對它十分敏感，它能使動物細胞損傷。 H2O2能迅速穿過細胞膜，而O2-不能。在細胞內(nèi)的H2O2能與Fe2+或Cu+等過度性金屬離子生成毒性更大的OH，這是H2O2具有毒性的真正原因：,Cu+ + H

17、2O2 Cu 2+ + OH + OH- Fe2+ + H2O2 Fe3+ + OH + OH- 當H2O2與紫外線結(jié)合使用時，對細菌和病毒的殺傷能力比單獨使用時強。這是由于紫外線可使H2O2發(fā)生均裂而生成OH的原因： H2O2 紫 外 線 2OH,4脂類過氧化物的毒性 生物膜具有流動性，這是由于膜脂中含有多種多不飽和脂肪酸的原因，其流動性與脂肪酸的不飽和程度有關(guān)，不飽和程度越大，流動性就越大。如果多不飽和脂肪酸遭到破壞，則膜的流動性就下降，這對膜的功能會產(chǎn)生嚴重的影響，從而導致嚴重的疾病，如高血壓、冠心病、腦血栓等。,生物膜的損壞往往是由于自由基攻擊膜脂，使其形成過氧化物而致的。脂類過氧化物

18、的形成破壞了生物膜的流動性，導致細胞損傷、衰老或死亡。脂類過氧化物可使紅細胞膜失去變形能力，不再能擠過微血管，導致溶血，從而產(chǎn)生尿血癥。脂類過氧化物進一步和組織蛋白相結(jié)合、沉積，可導致功能蛋白失活、形成老年斑或產(chǎn)生腫瘤等。脂類過氧化物本身還具有致癌作用，經(jīng)常食用含有脂類過氧化物的食品可導致食管癌或腸道癌的發(fā)病機率增大。,第三章 自 由 基 清 除 劑 一、定義 二、天然的自由基清除劑 三、外源性自由基清除劑食品中的抗氧化劑 四、中藥的自由基清除作用 五、常見水果蔬菜中的抗氧化能力 六、活性氧的清除,一、定義 自由基對生物膜和其它組織都有損傷作用，自由基也會引起一系列病理過程，因此有機體在長期進

19、化過程中必然產(chǎn)生一些物質(zhì)能清除體內(nèi)的自由基，這些物質(zhì)就統(tǒng)稱為自由基清除劑（scavenger）。,自由基清除劑與抗氧化劑密切相關(guān)，在某種程度上屬于同義詞，在最廣泛的意義上，抗氧化劑能抑制各種物質(zhì)的氧化變性，例如食物中的不飽和脂肪酸的酸敗過程，這種氧化性變質(zhì)反應包括自由基鏈鎖反應的各個階段，即自由基引發(fā)階段、擴展階段和終止階段，抗氧化劑能降低鏈鎖反應中擴展階段的效率，這是通過它的清除作用降低活潑的自由基中間體的濃度而實現(xiàn)的，因此這里的抗氧化劑是名副其實的自由基清除劑。,但有時，有些抗氧化劑是通過清除自由基引發(fā)劑來起作用的，例如清除某些能引發(fā)自由基的金屬離子（如Fe2+或Cu+）來達到目的。從這個

20、意義上講，抗氧化劑就不屬于真正的自由基清除劑了，但它卻直接阻止了自由基的產(chǎn)生，達到清除自由基的目的。因此，廣義上講，凡具有直接清除自由基的作用，或者具有阻止自由基產(chǎn)生的作用的一切物質(zhì)都稱為自由基清除劑。,二、天然的自由基清除劑 動植物組織中有許多物質(zhì)起自由基清除劑的作用，但是往往在正常生理濃度時不起作用。這些物質(zhì)可分為水溶性和脂溶性兩大類。,1水溶性清除劑 維生素C ( VitC ) 又稱抗壞血酸，水溶性，它是一個溫和的還原劑，在體內(nèi)能有效抑制脂類過氧化作用。其生理功能主要是抗氧化和抗壞血，具有抗輻射、抗癌和抗衰老等作用。VitC廣泛存在于各種蔬菜和水果中，其中含量最豐富的是芒果和橙子。,抗壞

21、血酸在空氧中易被氧化，尤其有過渡性金屬離子存在時（例如：Cu+、Fe2+），但在整體或水溶液中不易被破壞。由于VitC具有自由基清除劑的作用，所以常被加入食物中以防止氧化性變質(zhì)。但需要注意的是，外源維生素C不能過量攝入，否則會引起中毒。因為： VitC （大量） + O2- H+ 、 Fe2+ /Cu+ H2O2 + VitC （劇毒）,含硫化合物 含硫化合物包括組織中的谷胱甘肽（GSH）、麥角硫因、半胱氨酸以及蔥和大蒜中的含硫活性成分，通式為Rn-SH。它們都是有名的自由基清除劑。其中有些具有較高的防輻射能力，如GSH和半胱氨酸。,GSH是一種由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸縮合而成的小分子肽，具

22、有很強的還原活性，廣泛存在于各種動物組織中，是機體中的主要還原力，是細胞的必要成分之一，因此它是維持生命所絕對必需的。其主要功能是給機體提供還原力，保護機體其它重要組織或成分免受自由基的氧化。許多蔬菜和嫩芽中都含有豐富的含硫化合物。在正常情況下，機體本身可合成生理水平的GSH。,Rn-SH可通過給氫過程而抑制自由基擴展反應： Rn-SH + R Rn-S + R-H 而新形成的自由基Rn-S卻不能催化鏈鎖反應： 2Rn-S Rn-S-S-Rn,2脂溶性清除劑 天然的脂溶性清除劑主要有：維生素E、維生素A、胡蘿卜素類和泛醌。 維生素E（VitE） 又稱生育酚，其主要生理功能是抗衰老和抗不育。蜂蜜

23、、雞肉、蘑菇、香蕉、花生和木瓜中廣泛含有。VitE的缺乏可引起皮膚癌和乳腺癌，甚至導致孕婦流產(chǎn)。,VitE是脂溶性的，可有效清除膜內(nèi)過氧化脂類自由基。而VitC是水溶性的，存在于細胞外液和細胞質(zhì)中，起電子傳遞的作用，主要清除細胞外液和細胞質(zhì)內(nèi)的自由基。兩種維生素密切配合，有效地清除細胞內(nèi)外的自由基，抑制了細胞中的脂類過氧化作用，維持其正常生理狀態(tài)。,必須指出的是，盡管整體的動物實驗已經(jīng)證明了VitE和VitC是一種重要的自由基清除劑，但在生理濃度的人體離體試驗時未發(fā)現(xiàn)其保護作用。因此，在商業(yè)上把維生素E加到面部化妝品中和作為抗衰老藥物使用，其效果是值得懷疑的。,泛醌類 泛醌是哺乳動物肝線粒體呼

24、吸鏈中組成之一，具有抗氧化作用，能有效防止因氧化代謝所產(chǎn)生的自由基對細胞膜不飽和脂肪酸的攻擊。,維生素A（VitA） 存在于谷物及其皮中，其生理功能與上皮組織的發(fā)育有關(guān)，具有抗氧化和保護視力作用。 VitA的缺乏可導致上皮細胞角質(zhì)化，皮膚變得粗糙、干燥，甚至衰老。,胡蘿卜素類 胡蘿卜素廣泛存在于蘿卜、胡蘿卜和多種海藻中，具有很強的抗氧化能力。-胡蘿卜素由2個VitA分子單體構(gòu)成，裂解后可獲得2分子VitA。-胡蘿卜素可有效清除由光輻射產(chǎn)生的OH自由基，因此具有保護視力和抗衰老的功效。,三、外源性自由基清除劑食品中的抗氧化劑 罐頭食品中常加入低濃度的丁化羥基甲苯，沒食子丙酯或乙氧基喹作為抗氧化劑

25、（或防腐劑），以防止食物的氧化性變質(zhì)（主要是清除自由基或阻斷其引發(fā)反應，抑制脂類過氧化作用）。 在食品管理法中對這些添加劑的用量控制都有嚴格規(guī)定，這樣可避免其有害作用。例如：在蘋果和李的保存中，乙氧基喹的最高允許量為3ppm。,食品保存中所用的抗氧化劑（AH2）主要都是通過供氫來發(fā)揮作用的。AH2對脂類過氧化作用的抑制是由于過氧化自由基從抗氧化劑得到氫而消滅了自由基本身。其作用機理如下： R-O-O + AH2 R-OOH + AH 2AH AH2 + A R-O-O + AH R-OOH + A,四、中藥的自由基清除作用 近年來發(fā)現(xiàn)許多中藥具有清除自由基的作用，如甘草能清除O2- ，具有抗脂

26、類過氧化的作用；柚皮有很強的抗氧化能力；五味子和女貞子具有保肝護肝作用等等。 以酒精為例，當它進入血液后，可被活性氧氧化成乙醇自由基，其過程如下：,CH3CH2OH + OH CH3CHOH 當乙醇自由基進入到肝臟時，能迅速誘發(fā)生物膜脂類過氧化作用，或與肝細胞的大分子如蛋白質(zhì)和脂類進行共價結(jié)合，破壞膜結(jié)構(gòu)和功能的完整性，導致肝細胞壞死，胞漿中可溶性酶釋放入血液，使血清中轉(zhuǎn)氨酶升高。中藥五味子和女貞子能迅速清除血液和肝臟中的乙醇自由基，因此具有保肝護肝作用。,五、常見水果蔬菜中的抗氧化能力 我們?nèi)粘Ｉ钍秤玫脑S多水果和蔬菜都具有一定的自由基清除作用，簡要介紹如下： （1）未經(jīng)煮沸的豆角、韭菜、茄

27、子、香蕉、油菜、土豆和四季豆汁的抗氧化力強，一經(jīng)煮沸則效果減弱；,（2）黃瓜、葡萄和番茄汁經(jīng)煮沸后，效果反而增強； （3）陳皮、大棗、山楂、生姜、大蒜和茶葉的水提物有較強的抗氧化作用； （4）在以下7種常見的蔬菜和水果汁中，抗氧化能力的大小依次為：茄子汁 豆角汁 青椒汁 黃瓜汁（煮沸） 葡萄汁（煮沸） 番茄汁 桃汁。,六、活性氧的清除 需氧生物時刻不停地利用氧氣進行呼吸代謝，而氧分子被還原成水的過程中產(chǎn)生了大量的活性氧自由基，反過來對機體本身又造成致命的傷害。需氧生物一面需氧，同時又受到氧的損傷，機體如何解決這一矛盾呢？,所幸的是，為了維持正常的生命活動，需氧生物在漫長的生物進化過程中已演化出

28、一整套完整的能迅速清除因氧的代謝而產(chǎn)生的活性氧系統(tǒng)，即活性氧清除酶系統(tǒng)。主要由超氧化物岐化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）、谷胱甘肽（GSH）和谷胱甘肽過氧化酶（GP）組成。 SOD能清除O2- ，同時生成H2O2。H2O2又可被CAT清除，生成H2O和O2 。除CAT外，GP也可清除H2O2，而且還可清除脂類過氧化自由基RO2及ROOH（ROOH）。,活性氧的清除機制如下 ： O2- + O2- SOD H2O2 + O2 H2O2 H2O + O2 R-OOH + GSH GP R-OH + GSSG + H2O,CATGP,第四章 自由基的生理功能 一、吞噬作用 二、凝血作用 三、生殖

29、過程 四、肝臟的解毒作用 五、果實的成熟和植物組織創(chuàng)傷的影響 六、其它,生物機體內(nèi)各種不同的自由基的產(chǎn)生和清除應處于動態(tài)平衡之間。自由基過多或不足都對機體不利。自由基產(chǎn)生過多或清除過慢固然會促進機體衰老，引起各種疾病。如果生物機體不能維持一定量的自由基水平，也會給生命活動帶來不利影響，甚至不能進行正常的代謝活動，或者發(fā)生另外一些類型的疾病。因此認為自由基總是對機體有害的觀念是錯誤的。本章主要闡述一些自由基對生物機體有益的方面，即自由基的生理功能。,一、吞噬作用 動物細胞的白細胞碰到細菌及其它微生物時會把它們包圍起來并吞入細胞內(nèi)，這一過程稱為吞噬作用（phagocytosis）。機體受病毒或病菌

30、入侵后，就會發(fā)炎。在發(fā)炎的晚期，單核白細胞（成熟白細胞的前體）就進入發(fā)炎區(qū)。,它們的代謝率和吞噬功能原來都比較小，但一旦進入發(fā)炎區(qū)后，這些單核白細胞就會受到病菌的刺激而變成巨噬細胞（成熟白細胞的一種）。這時，巨噬細胞的代謝率和吞噬功能都大大地增加，從而能大量地吞噬病菌。,吞噬作用的整個過程為：當病菌碰到巨噬細胞時，細胞膜首先凹陷，然后把整個病菌包圍，并形成吞噬體轉(zhuǎn)移入細胞質(zhì)內(nèi)，這樣細胞膜的外表面就成了吞噬體的內(nèi)表面。此時，巨噬細胞就象整個生命機體消化食物一樣，對吞噬體進行徹底的消化作用，這種消化作用需要消耗大量的O2，這一現(xiàn)象稱為呼吸爆發(fā)（respiratory burst）。,巨噬細胞消耗氧

31、的同時可在其胞內(nèi)產(chǎn)生大量的活性氧自由基，從而達到對病菌的殺滅作用。當然，大量的活性氧自由基對巨噬細胞本身也是致命的，因此，這一過程也是巨噬細胞（嚴格來說，應當是白細胞）自殺性的行為。這就是發(fā)炎部位往往化膿的原因。,二、凝血作用 凝血酶原是凝血酶的前體。凝血酶可激活血中的纖維蛋白原形成纖維蛋白，因而在凝血過程中起作用。 凝血酶原又是它的前體凝血酶原前體在超氧陰離子的氧化作用下才生成凝血酶原的。在生成凝血酶原時，維生素K是必不可少的因子。,凝血過程的作用機制如下： 維生素K 維 生 素 K 還 原 酶 維生素K半醌 維生素K半醌 + O2 維生素K還氧化物 + O2- 凝血酶原前體 超 氧 陰 離

32、 子 凝血酶原 超 氧 陰 離 子 凝血酶 纖維蛋白原 凝 血 酶 纖維蛋白 （網(wǎng)狀交聯(lián)：凝血）,三、生殖過程 1受精作用 受精作用是一個與活性氧有關(guān)的有趣現(xiàn)象，其一系列的變化與吞噬作用所引起的變化很相似。當受精作用進行時，就會誘導氧消耗的突發(fā)并在卵表面立即形成一層受精膜，該膜含有大量交聯(lián)的過氧化物。膜的形成可阻止更多精子的進入，即排除多精受精現(xiàn)象。,交聯(lián)是由存在于卵子中的卵過氧化物酶催化完成的。大部分額外吸收的氧被用來生產(chǎn)上述反應所需的過氧化氫。因此，這種“呼吸爆發(fā)”具有另一種不同的目的。受精膜的形成機制如下： 2R-H + O2 過 氧 化 物 酶 2R + H2O2 2R + H2O2

33、過 氧 化 物酶 2R-OOH,2精子的激活 人的精液（堿性）具有SOD酶活性，它與精子的活動能力有直接關(guān)系，同時具有保護精子免受脂類過氧化作用。由于SOD酶的存在，因此正常情況下，精子的游動能力相對較弱。,當精液進入女性的生殖道時，SOD酶在生殖道的酸性環(huán)境中失活，精子受到一定程度的脂類過氧化作用，此時精子的活動能力加強，游動速度加快，從而增加其受精機率的作用，這一過程稱為精子的激活。精子被激活后，可繼續(xù)沿著輸卵管向卵巢方向快速游動，直到受精為止。然后受精卵順著輸卵管回到子宮里定居，繼續(xù)進行胚胎發(fā)育。這一過程稱為“著床”。,四、肝臟的解毒作用 解毒作用實際上是肝細胞中的細胞色素p450催化的

34、各類“外來物質(zhì)”的羥化作用。“外來物質(zhì)”可包括許多不同種類的東西，從藥物到毒物，如各種藥物、抗生素、脂肪酸，各種致癌物質(zhì)，各種麻醉劑、殺蟲劑、除草劑、烷烴系列石油產(chǎn)品及其燃燒產(chǎn)物等等。這些“外來物質(zhì)”在一定劑量內(nèi)可被羥化而排出體外，即被解毒。因劑量過大使機體忍受不住，就會中毒。,機體對“外來物質(zhì)”的解毒作用主要在肝細胞中進行，該過程需要超氧陰離子的參與。其解毒過程如下： p4503+ + 底物（S） p4503+-S p4502+-S + O2 S-OH H2O 2H+ p4503+-SOH p4503+-S 圖4-1 肝臟的解毒過程,H+,O2-,五、果實的成熟和植物組織創(chuàng)傷的影響 1果實的

35、成熟和老化 果實的成熟和老化是一個嚴格控制氧化的過程。在成熟過程中，水果或果實中的游離-SH基團降低，同時大量積累了H2O2和脂類過氧化物。由此可見，成熟過程可用增加水果中H2O2的含量的處理方法來進行催熟。,2植物對創(chuàng)傷的“響應” 植物組織中含有幾種特殊的氧化酶類，當組織受傷時，這些酶被釋放出來，在氧的作用下，氧化酶對受傷部位組織的不飽和脂肪酸進行過氧化作用，使它變成脂類過氧化物及其降解產(chǎn)物醛類物質(zhì)。 植物組織受破壞形成的脂類過氧化物和醛類物質(zhì)在殺死企圖進入傷口的細菌和真菌方面起著重要作用。,六、其它 自由基的生理功能還有許多方面，如前列腺素的的合成，木脂素的形成與毀壞，植物的光合作用等。,

36、第五章 缺血重灌流自由基對組織的損傷 一、缺血重灌流的活性氧自由基產(chǎn)生機制 二、缺血時間與重灌流的組織損傷效應 三、缺血重灌流對組織器官的損傷（實例）,缺血引起的組織損傷是致死性疾病的主要原因，例如冠狀動脈病和中風。但有許多證據(jù)說明僅僅缺血還不足以導致組織損傷，只有在一段時間后，血流又突然恢復（即重灌流）時才出現(xiàn)損傷。缺血組織重灌流時所造成的微血管和實質(zhì)器官的損傷主要是由活性氧起作用的，這在多種器官的損傷中已得到證實。如在創(chuàng)傷性休克、外科手術(shù)、器官移植、燒傷、凍傷和血栓等血液循環(huán)障礙時都出現(xiàn)缺血重灌流損傷。,一、缺血重灌流的活性氧自由基產(chǎn)生機制 黃嘌呤氧化酶是缺血重灌流時活性氧自由基產(chǎn)生的主要

37、原因。它存在于機體的各種組織中。 機體在正常情況下所攝取的食物一般不能直接提供能量，其中一部分能量直接轉(zhuǎn)化為熱能，以維持我們機體的正常體溫，另外一部分則轉(zhuǎn)化為生物能，然后以生物能的形式向各組織提供所需的能量，以維持機體的正常生理功能。,這種能量的轉(zhuǎn)化方式需要一種能量的中轉(zhuǎn)載體，即ATP（三磷酸腺嘌呤核苷，簡稱三磷酸腺苷）。其供能方式如下： ATP 有 氧 ADP + Pi + 能量 當機體缺血時，缺血的組織處于臨時缺氧狀態(tài)，此時ATP的供能方式為： ATP 缺氧 AMP + 能量 缺氧 腺嘌呤核苷 缺氧 次黃嘌呤核苷 缺氧 次黃嘌呤,由此可見，機體缺血時組織中就會積累大量的次黃嘌呤。當血液恢復

38、供應時（即重灌流），氧分子重新進入組織，與組織中積累的次黃嘌呤和黃嘌呤氧化酶發(fā)生反應，生成大量的活性氧O2- 、H2O2 和OH。這些具有細胞毒性的自由基或活性氧使細胞膜脂類過氧化，使組織中的透明質(zhì)酸和膠原蛋白降解，改變了細胞的結(jié)構(gòu)和功能，造成組織損傷。其全過程如下圖所示：,ATP 組織損傷 AMP LOOH 腺嘌呤核苷 OH 次黃嘌呤核苷 Fe2+ 次黃嘌呤 黃 嘌 呤 氧 化 酶 尿酸 + O2- + H2O2 重 灌 流 圖5-1 缺血重灌流導致組織損傷示意圖,LH,缺 血,二、缺血時間與重灌流的組織損傷效應 由圖5-1可以看出，缺血重灌流時活性氧自由基的產(chǎn)生與組織中積累的次黃嘌呤有關(guān)。

39、即活性氧自由基主要由組織中積累的次黃嘌呤和黃嘌呤氧化酶在有氧情況下發(fā)生反應生成，而次黃嘌呤是缺血時組織中的ATP代謝形成并積累在組織中的。,因此，組織缺血時間越長，所積累的次黃嘌呤就越多，當血液重新供應時，生成的活性氧自由基也就越多，對組織的損傷程度就越大。所以，組織的損傷程度與其缺血時間成正比。當然，當組織長時間缺血時，因為細胞得不到氧氣而死亡，從而導致組織或器官的壞死，這就談不上自由基的損傷了。,三、缺血重灌流對組織器官的損傷（實例） 1小腸和胃 例：劇烈運動后喝冷飲，空腹飲酒或饑餓后暴飲等，均可導致小腸和胃的缺血重灌流損傷（慢性損傷）。 2腦 例：飯后立即沖涼，中風（急性損傷），低血糖等

40、。,3心臟 例：冠心病、心肌梗塞、血管硬化、心力衰竭等（急性損傷）。 4皮膚 最典型的例子是燒傷（急性損傷）。皮膚移植等。,5肌肉 人在劇烈運動后會感到肌肉酸痛，即疲勞。當注射SOD后，疲勞癥狀就會減輕或消除。原因是運動過程中肌肉處于暫時缺氧狀態(tài)，當停止運動時，供氧得到恢復，這是一種典型的缺血重灌流，此過程中產(chǎn)生大量的活性氧自由基會損傷肌肉，導致肌肉酸痛。由于SOD是活性氧的有效清除劑，因此注射SOD后可減輕運動后的疲勞癥狀。,由此可見，在大運動量時，如及時供給維生素E、GSH或SOD等抗氧化劑可能解除疲勞或損傷。這對軍事和體育運動的適宜運動量提出了質(zhì)疑。,6肺 例：高原缺氧和肺氣腫。肺氣腫的

41、特點是支氣管和肺泡管的破壞，肺泡面積縮小，導致氣體交換困難，血氧過少。,7眼 眼是動物唯一的光感受器，它直接暴露于光和氧氣中，按理最易產(chǎn)生光氧化反應，也最易遭受到氧化性損傷。但事實并非如此，這與眼晶狀體的生物化學特征有關(guān)。1、晶狀體無直接的血液供應，因此氧的濃度極低；2、晶狀體無線粒體，所以不能通過氧化而自行產(chǎn)生活性氧自由基；,3、晶狀體具有高濃度GSH，前房液中含有高濃度抗壞血酸。以上三點使得眼中氧化性代謝產(chǎn)物既難于生成，也難于積累。只有老年動物的光學功能才受到損傷，或是眼睛直接受到光輻射（如紫外線、射線輻射等）和暴露在光化學污染的氣體中時才受到損傷。,白內(nèi)障是人類致盲的首位原因，據(jù)世界衛(wèi)生

42、組織1982年調(diào)查，全世界每年有1 700萬人因白內(nèi)障而失明。對白內(nèi)障的發(fā)病機制目前尚未十分清楚（可能與長期受光輻射、接觸光化學污染物和受病毒及病菌感染所致），而且也無特效藥防治。白內(nèi)障（特點：角膜水腫，細胞通透性功能障礙）造成的眼睛失明是由缺血重灌流產(chǎn)生的活性氧自由基損傷眼角膜和晶狀體而導致的。,許多眼藥水中均含有多種活性氧自由基清除劑，如SOD、甘露醇、GSH、叔丁基羥基茴香醚和-胡蘿卜素等。根據(jù)不同的職業(yè)類型、工作環(huán)境或生活習慣選用這類眼藥水，或者直接通過膳食或藥物適量地補充活性氧自由基清除劑，對眼睛會有一定的保健作用。,8循環(huán)性休克及其治療 循環(huán)性休克是由于劇烈旋轉(zhuǎn)或高空嚴重失重狀態(tài)下

43、產(chǎn)生的周身血液循環(huán)紊亂而導致的一種有活性氧參與的病理過程。這是一種典型的缺血重灌流現(xiàn)象，因此自由基清除劑，尤其是活性氧清除劑都具有防治循環(huán)性休克的作用。,第六章 自由基與癌癥 一、自由基的致癌機制 二、致癌物和促癌物 三、吸煙致癌論 四、空氣中的自由基 五、癌癥預防,長期以來，人們曾從不同角度來探討癌癥發(fā)病的原因，但未取得突破性進展。自從自由基化學揭露了自由基的高度活潑性，且能引起迅速擴展的鏈鎖反應后，人們才把自由基的這些性質(zhì)與癌癥的誘發(fā)及其快速生長聯(lián)系起來。此后，有關(guān)癌癥發(fā)病機制的研究才取得長足的進展。,一、自由基的致癌機制 一個正常細胞發(fā)生癌變必須經(jīng)歷兩個階段，即誘發(fā)和促進階段，稱為兩步致

44、癌學說。,1、誘癌階段 癌癥的誘發(fā)是由致癌物引起的。致癌物要么直接損傷DNA，要么和DNA結(jié)合，使其發(fā)生結(jié)構(gòu)上的不可逆改變，導致DNA結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生紊亂，最終使細胞突變或死亡，這種突變了的細胞在多次接觸致癌物（這種致癌物也具有促癌作用）或促癌物時會發(fā)生轉(zhuǎn)化，變成癌細胞，從而導致癌癥。這就是致癌物的誘癌階段。,2、促癌階段 誘癌階段是致癌所必需的，但不是充分的，如只停留在此階段一般不會發(fā)生癌癥，但是多次重復受到促癌物的作用時就轉(zhuǎn)變成癌癥。這就是癌癥的促進階段。例如，在小鼠身上涂小劑量的致癌物不會使小鼠發(fā)生皮膚癌，但在此基礎上多次重復使用一些非致癌物質(zhì)后（如酒精，具有促癌作用），就可制成小鼠皮膚癌

45、模型。,促癌的作用機理目前不是十分清楚，但有人認為，這可能與促癌物質(zhì)誘發(fā)與DNA結(jié)合的致癌物產(chǎn)生自由基有關(guān)。這種自由基化作用可繼續(xù)引發(fā)一系列的自由基鏈鎖反應，從而擴大了受損DNA的損傷程度，加速細胞的轉(zhuǎn)化作用。,3、自由基的致癌和促癌作用 自由基本身具有很強的攻擊DNA的能力，它可以直接和DNA結(jié)合，使其發(fā)生結(jié)構(gòu)上的不可逆改變，導致DNA突變，也可以使DNA變成自由基，然后產(chǎn)生一系列的自由基鏈鎖反應，最終造成DNA的損傷或突變，這就是自由基的致癌作用。,少量的自由基對DNA的損傷或突變作用是永久性的，具有轉(zhuǎn)化成癌癥的可能，即使暫時不得癌癥，但如多次重復地受到同樣的或其它自由基的攻擊后，DNA的

46、損傷或突變作用就會增加，這時，受損細胞轉(zhuǎn)化成癌細胞的可能性就會大大地提高，這就是自由基的促癌作用。,從這一意義上講，自由基的促癌作用主要是通過擴大受損DNA的損傷程度，增加細胞轉(zhuǎn)化的可能來實現(xiàn)其致癌作用的。如經(jīng)常接受強日照會使人得皮膚癌，多次重復接觸放射源（X射線、射線等）會引發(fā)白血病，習慣于油膩和烘烤飲食的人得腸道癌的機率會增加等等。,二、致癌物和促癌物 凡能和DNA發(fā)生不可逆結(jié)合或直接損傷DNA，導致其產(chǎn)生永久性損傷或突變作用的物質(zhì)，都具有致癌作用，我們把這些具有致癌作用的物質(zhì)統(tǒng)稱為致癌物。如化學性質(zhì)活潑的自由基、脂類過氧化物、苯并芘（a）、多環(huán)芳烴、芳胺、羥胺、多種農(nóng)藥、亞硝基和硝基化合

47、物等。,有些致癌物本身就是自由基，如脂類過氧化物；大多數(shù)非自由基致癌物在體內(nèi)活化或分解后也產(chǎn)生危害性很強的自由基，如苯并芘（a）、多環(huán)芳烴、芳胺、羥胺、亞硝基、硝基化合物、農(nóng)藥等等。但不管是哪一類致癌物，其致癌機制都是使DNA產(chǎn)生永久性損傷或突變，從而導致細胞的轉(zhuǎn)化。,有些物質(zhì)本身不致癌，但多次重復作用于已經(jīng)誘發(fā)的細胞就會導致其轉(zhuǎn)化，從而引發(fā)癌癥。這類能促使DNA受損的細胞轉(zhuǎn)化而引起癌癥的物質(zhì)稱為促癌物。促癌劑種類繁多，包括酒精、甲醛、巴豆油、巴豆脂、酚類、脂酸甲酯、直鏈烷、表面活性劑（十二烷基磺酸鈉和吐溫60）、柑橘油、碘乙酸、未燃燒的煙草提取物和香煙煙霧凝聚物等等。,值得提出的是，許多致癌

48、物兼有致癌和促癌的雙重作用，如自由基和含磷農(nóng)藥等，這類物質(zhì)少量即可使DNA損傷或突變，大量接觸則可引發(fā)癌癥的產(chǎn)生。,三、吸煙致癌論 1、吸煙致癌的證據(jù) 1962年英國皇家內(nèi)科學院指出“吸煙是肺癌的重要原因”，1964年美國外科醫(yī)生咨詢委員會根據(jù)15個國家的一百多個調(diào)查以及實驗性研究指出“吸煙導致肺癌，其作用遠遠超過其它病因”。,1982年美國衛(wèi)生部提出“吸煙能引起多種癌癥”，“吸煙是目前人類健康的最大威脅之一，然而是一種可以避免的死亡因素”，同時又指出“每天吸煙2包以上者，死于肺癌的機會比不吸煙者高1520倍，不吸煙者由于被迫吸入吸煙者噴出的煙霧而患肺癌的機會正在上升。吸煙者的咽、喉、食道、腎

49、、膀胱和膽的癌變率都高于不吸煙者。戒煙達1215年者肺癌發(fā)病率可以降到不吸煙者的水平”。,這個報告對吸煙者是個嚴重警告，對戒煙者是個鼓勵。那些與吸煙者常接近的家庭成員和同事們都是受害者。1986年中國衛(wèi)生部的調(diào)查報告表明，中國男人吸煙者達61%，名列世界各國之首，而且大多數(shù)在1524歲就開始吸煙；婦女占7%。調(diào)查指出吸煙百分數(shù)與受教育水平呈相反關(guān)系。我國每年死于肺癌者達10萬人，如不采取戒煙措施，到2025年預計將有200萬人死于肺癌。,據(jù)世界衛(wèi)生組織報告，工業(yè)化國家男女吸煙為30%，而第三世界國家里，男子吸煙者占50%，女子占5%。隨著工業(yè)化國家反對吸煙運動勢頭的增強，卷煙廠以鄰為壑正企圖向

50、第三世界傾銷。反對吸煙的最大障礙不是來自吸煙者，而是來自煙草工業(yè)的驚人利潤。,1986年我國煙草業(yè)收入為432億元，僅次于石油工業(yè)的收入。但是如果考慮到因吸煙而投入的醫(yī)療費用，以及因早逝而喪失的人才，那么發(fā)展煙草工業(yè)無異于飲鳩止渴。因此，宣傳戒煙，寓禁于征，降低煙毒都是明智的辦法。,把煙油涂到小鼠和兔子上皮組織上能致癌。讓田鼠生活在稀釋的煙霧中（1:7）每天2次，每次10分鐘，共18個月以上，則胰腺癌發(fā)病率為30%、喉癌為10%、食道癌為5%。香煙煙霧顆粒可使小鼠皮膚、狗及大鼠支氣管上皮以及大鼠結(jié)締組織致癌。這些結(jié)果已被十多個國家的100個以上的研究機構(gòu)所證實。,2、煙的致癌物 香煙的煙霧可分

51、為氣相和顆粒相兩部分。氣相能通過玻璃纖維濾膜，而顆粒相則吸附在膜上，直徑大于0.1m，稱為焦油。氣相中的致癌物以亞硝基化合物為主，如二甲基亞硝胺、二烷基亞硝胺、亞硝基吡咯烷、亞硝基哌啶等；此外還含有多種促癌劑，如甲醛等。,顆粒相（焦油）含有3 000種以上化合物，可分為中性和酸性成分，中性成分致癌，主要以甲基化多環(huán)芳烴類化合物為主，如苯并芘（a）等；酸性成分本身不致癌，只能加強中性成分的致癌作用（類似于促癌劑，但不是促癌劑）。,3、煙的自由基 許多有機物在焦化時能產(chǎn)生大量的種類繁多的自由基。如香煙點燃時，中心溫度達850900，邊緣達1200之高。下表列出了各種焦化物中的自由基含量。,焦化物中

52、的自由基含量（自由電子/克）,香煙的自由基含量不因其價格、等級或有無過濾嘴而變化。 在香煙的自由基中，氣相中的比固相中的更易與細胞發(fā)生反應，因為焦油中自由基常被較大的顆粒緊緊地束縛著。香煙自由基對水和光及敏感，當香煙煙霧通過水過濾時，固相成分及自由基幾乎留在水中，此時經(jīng)過濾出來的煙霧已幾乎沒有自由基。與此現(xiàn)象巧合的是以色列也門旗埃洛亞人不吸香煙，只吸水煙，他們不患肺癌。,4、香煙的生物學作用 香煙的生理作用是極為有害的。香煙煙霧中的自由基可以直接攻擊DNA，也可把體內(nèi)的O2還原成H2O2或O2- ，進而生成活性更強的OH去間接地攻擊DNA，最終導致DNA鏈的損傷或突變。,此外，香煙煙霧及其冷凝

53、物中的非自由基成分可以和血紅素及肺組織中的磷脂反應，形成穩(wěn)定性自由基，從而導致血相異常及肺功能損害。,四、空氣中的自由基 空氣飄塵中自由基主要來源于煙囪排出物、機動車尾氣和香煙煙霧。城市上空自由基占分子污染物總量的110%，造成嚴重危害。工業(yè)城市的光化學煙霧也是通過自由基反應形成的。即在特定的氣象及地理條件下，日光照射空氣污染物，發(fā)生光氧化反應，形成光化學煙霧。,光化學煙霧的產(chǎn)生要求空氣中污染物必須達到一定濃度，當?shù)乇砜諝鉁囟鹊陀谏蠈涌諝鉁囟鹊哪鏈貙訔l件下，污染物不能通過空氣流動而自然稀釋，就易于積聚。,工業(yè)和發(fā)動機廢氣中含有CO、NO和未燃盡的烴類，例如烷烴、烯烴和芳香類化合物，以及烴類的不

54、完全氧化物，如甲醛和乙醛等，在日光照射下，通過光氧化反應生成CO2、O3、NO2、醛、酮、過氧硝酸乙酰酯RCOOONO2（PAN）以及烷基硝酸鹽。它們構(gòu)成了光化學煙霧。,光化學煙霧在日光的繼續(xù)照射下可發(fā)生一系列的自由基鏈鎖反應，這對身體健康造成極大的傷害： NO2 + O2 hv O3 + NO 在潮濕的大氣中亞硝酸光解可生成OH，烴氧化后也可生成OH，OH復合生成H2O2： HONO hv OH + NO 2OH H2O2,PAN在日光照射下迅速分解成過氧乙酰自由基，后者與NO反應又可生成一個新的自由基： RCO-OONO2 hv RCO0-OO + NO2 RCO-OO + NO RCOO

55、 + NO2,NO和NO2本身就是有毒且穩(wěn)定的自由基。因此，光化學煙霧中含有活性氧、無機和有機自由基，容易引發(fā)脂肪酸的過氧化作用，從而產(chǎn)生一系列疾病。 蘭州市為我國化工中心之一，位于兩山夾峙的河谷，風力極小，雨量少，陽光充足，有很厚的逆溫層，這此綜合因素構(gòu)成了生成光化學煙霧的良好條件。,通過對空氣自由基信號的測量發(fā)現(xiàn)，空氣中的自由基含量為：工商業(yè)區(qū)文教區(qū)農(nóng)村南極，工商業(yè)區(qū)比農(nóng)村高13倍左右，農(nóng)村比南極高3倍左右。 世界衛(wèi)生組織（WHO）曾作出如下結(jié)論：“汽車尾氣、工業(yè)和供熱系統(tǒng)的煙可能是引起肺癌的病因”。流行病學研究所也指出：“冶煉廠、石油化業(yè)廠和核工業(yè)區(qū)周圍居民的癌死亡率比其他的高”。,關(guān)于

56、空氣負離子的問題： 空氣負離子具有殺菌和使空氣清新的作用。這已廣為人知，但至今不知其作用機理，甚至沒有確切的定義。許多人提出空氣負離子可能與自由基有一定的關(guān)系。Kellogg等人研究發(fā)現(xiàn)，空氣負離子的殺菌作用可因加入SOD而減弱，因而認為超氧陰離子至少是空氣負離子的組成之一。我國已有多個單位從事相關(guān)的研究。,五、癌癥預防 1、保護DNA免受自由基攻擊 普遍認為，生物體內(nèi)DNA的損傷是導致癌變或突變的分子基礎。物理的化學的因素常能誘發(fā)產(chǎn)生非常活潑的自由基，致癌物（C）也能經(jīng)細胞活化生成自由基C，這些自由基都能使細胞的DNA轉(zhuǎn)變?yōu)镈NA，隨后與C形成DNAC加合物，這種加合物可能是癌變誘發(fā)階段的關(guān)

57、鍵。,我們設想一下，如果某種非致癌物N與致癌物C競爭而生成DNAN加合物，保護DNA免受C的攻擊，則可能阻止癌變。所幸的是，自然界中有許多物質(zhì)都具有這種功能，如含氮抗癌藥物及所有自由基清除劑。,既然大量的事實已經(jīng)說明了自由基和活性氧在誘癌和促癌方面都起著重要的作用，因此，避免自由基直接對DNA的攻擊才是最有效的癌癥預防措施。,2、提高機體組織的抗氧化力 機體組織的抗氧化力指的是整個機體抗氧化能力的總和。主要以自由基清除劑或抗氧化劑的形式存在。如SOD、GSH、GP、CAT、NADPH、多種維生素和各種各樣的自由基清除劑等。,自由基清除劑或抗氧化劑具有清除自由基的能力，因此，機體組織抗氧化力的提高在某種程度上可以防止或減輕自由基對DNA的攻擊，甚至可以修復已經(jīng)被自由基損傷的DNA，從而可以預防癌癥的發(fā)生。日常生活中，我們可通過加強營養(yǎng)和飲食調(diào)理的方法來達到提高組織抗氧化力的目的，這是一個長期而艱巨的過程。,第七章 自由基與衰老 一、自由基致衰老機制 二、衰老的直觀標志老年斑 三、生物抗氧化劑與壽命的關(guān)系 四、組織抗氧化力與壽命的關(guān)系 五、組織抗氧化力與衰老的關(guān)系 六、外加抗氧化力對衰老的影響 七、代謝率與衰老 八、限食、