氧自由基与人体健康
李寅
(浙江工商大学,浙江杭州
[摘
要]
310018)
自由基是指带有未成对电子的分子、原子或离子。由于未成对电子总是有成对的趋向,因此自由基很容易发生失去或得到电子的反应而显示出较活泼的化学性质。[关键词]
自由基;氧自由基;人
体健康
在生物体系中,电子转移是一个基本变化。自由基是人体正常的代谢产物,正常情况下人体内的自由基是处于不断产生与消除的动态平衡中。人体内存在少量的氧自由基不但对人体构不成威胁,而且还可以帮助传递维持生命力的能量,促进细胞杀灭细胞、消除炎症、分解毒物等。但如果人体内自由基的数量过多,就会破坏细胞结构,引起脂质过氧化,干扰人体的正常代谢活动,引起疾病,加速人体衰老进程。
1自由基的产生
自由基的形成可用无所不在来形容,日光照射、空气污染物质、辐射线、臭氧等等,都会促成自由基的生成。在日常生活中,自由基可来自体外,也可来自体内。体外来源如吸烟、日晒、食品防腐剂、杀虫剂、化学致癌物(如某些药品、塑料等)、农药、辐射等均可诱发自由基。精神压力过大,情绪剧烈波动时也能诱发体内自由基过量形成。在正常情况下,自由基是机体正常代谢中不可避免的中间产物,但机体内也有一个精细的抗自由基系统,使其产生与消除始终处于动态平衡。
在人体中氧自由基是最多的。氧分子可以通过单电子接受反应依次转变为O-
2、OH、H2O2等中间产物。由于这些物质都是直接或间接地由分子氧转化而来,而且具有较分子氧活泼的化学反应性,遂通称为活性氧,其中O-2、OH为氧自由基。如果自由基是由于氧原子缺乏电子所致就叫“氧自由基活性氧”。机体内氧的某些代谢产物及其衍生物的活性物质与单线态氧等均含有氧且具有较高的氧反应性。机体内氧自由基的形成因素有物理因素、化学因素和生化因素。
氧自由基与脂质(不饱和脂肪酸)有高度亲合力,使脂质遭受损伤导致细胞膜受损害。氧自由基还可使细胞核中蛋白质、酶与核酸遭受损害,使细胞功能受损,最终导致细胞死亡。氧自由基还能攻击细胞核内的基因,基因是遗传的基础,决定着人体的各种性状和生长发育,当基因受到损伤后,人就会出现各种疾病。
2氧自由基对人体的损伤
氧自由基对细胞和组织的损伤是其致病的基础,由于人体是由各种不同功能的细胞组成,因而自由基对不同细胞的损伤可导致表面看起来毫无关系的疾病发生变性,使得细胞不能从外部吸收营养,也排不出细胞内的代谢产物,并丧失了对细胞和病毒的抵御能力。
氧分子可以通过单电子接受反应,依次转变为O2、HOOH、OH等中间产物。由于这些物质都是直接或间接地由分子氧转化而来,而且具有较分子氧活泼的化学反应性,统称为活性氧,也称氧自由基。氧自由基之间的相互关系用下式表示:
超氧阴离子自由基既可以作为还原剂提供电子,又可以作为氧化剂接受电子-
。如O2可以与H+结合生成超氧酸HO2,又可以在铁化合物催化下与H2O2反应产生羟自由基OH,
OH是化学性质最活泼的活
性氧物种,其反应特点是无专一性,几乎与生物体内所有物质反应,且反应速率快,可以使非自由基反应物变成自由基。例如OH与细胞膜及细胞内容物中的生物大分子(用RH表示)
作用:
OH+RH→
H2O+R生成的有机自由基又可继续起作用生成RO2:R+O2→RO2,
44
2008年8月(下
)
这样,自由基通过上述方法传递和增强,越来越多的氧自由基在细胞内出现会损伤细胞,引发各种疾病。
3抗氧化剂的应用
3.1酶抗氧化剂
生物体内的酶保护系统主要包括超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(CSH-PX)等。SOD是一种具有特定生物催化功能的蛋白质,由蛋白质和金属离子组成,主要分布于胞液如线粒体基质中。SOD能催化0发生歧化反应,从而消除体内的O-
2
2O+---
2+2H→H2O2+O2SOD合成员受O2浓度影响,O2浓度高时,SOD生物合成能力也增高,有研究表明,人体的一些疾病反映在SOD
与含量的变化上,对SOD减少或0的增加的疾病可用SOD药物治疗。另外,SOD也有在护肤品中的成功应用,对抗衰老及护肤养颜具有重要的应用价值。
SOD消除0过程中产生的H-
2O2,对机体亦有损害。H2O2是一种
强氧化剂,
可氧化抗坏血酸等有机物,
并可直接使少数酶如
CuZn-SOD失活。过氧化氢酶(CAT)可消除H2O2
2O-
2+2H+→H2O2+O2
但在细胞中,它主要存在于过氧化体中,而在线粒体及胞浆中产生的H2O2,常靠谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)消除。
3.2非酶抗氧化剂
生物体内用于消除活性氧的非酶抗氧化剂有脂溶性维生素E、水溶性维生素c、尿酸、血浆铜蓝蛋白等。由于生物膜是疏水环境,O-
2在膜中溶解性比在水中好,因此脂溶性维生素E能清除OH,防止脂类过氧化造成的损失-;生物体内水溶性维生素c浓度较高时,可作O2OH的消除剂;人体血浆中的尿酸,它是O-2OH的有力清除剂。血浆中还含有血浆铜蓝蛋白-,也能消除O2,虽然其消除能力仅为SOD的1/
30000,但由于它在血浆中的含量高,其作用也不容忽视。
3.3避免自由基的伤害
拒绝抽烟。科学研究表明,抽烟是目前产生最快及最多自由基的方式,每吸一口烟就会制造十万个以上的自由基,会导致全身性癌症,甚至加速癌细胞生长,尤其是肺癌。它还会造成许多慢性病,例如,心血管病及糖尿病;减少做菜时的油烟。色拉油是多元不饱和脂肪酸,很容易氧化成自由基;尽量少服不必要的药物,有些中西药是有毒性的,如抗生素、消炎化疗药物会产生自由基,不可以乱服药;避免农药的污染。农药会产生大量自由基,放置和高温处理可以减少农药的污染;大量饮用干净的水。2000mL以上的水可以帮助我们有效地消除自由基。各式饮料和含添加物的水是不好的水分补充;食用蔬菜水果,摄取动物高脂肪类食物。鱼蛋奶、豆类均含有丰富的蛋白质,适当摄取,不要吃
烧烤食物;减少加工食物摄取。加工食物添入的色素、防腐剂及香料等会在身体内产生过多的自由基。
4结语
随着人类社会的向前发展以及物质生活、经济条件的改善,研究自由基与人体健康的关系已是备受关注的新兴领域。活性氧对体内亦有害,但有过氧化氢酶能催化H2O2与一种还原性反应而被消除,由此在体内形成一套解毒系统,对肌体起保护作用。
氧自由基与人体健康
李寅
(浙江工商大学,浙江杭州
[摘
要]
310018)
自由基是指带有未成对电子的分子、原子或离子。由于未成对电子总是有成对的趋向,因此自由基很容易发生失去或得到电子的反应而显示出较活泼的化学性质。[关键词]
自由基;氧自由基;人
体健康
在生物体系中,电子转移是一个基本变化。自由基是人体正常的代谢产物,正常情况下人体内的自由基是处于不断产生与消除的动态平衡中。人体内存在少量的氧自由基不但对人体构不成威胁,而且还可以帮助传递维持生命力的能量,促进细胞杀灭细胞、消除炎症、分解毒物等。但如果人体内自由基的数量过多,就会破坏细胞结构,引起脂质过氧化,干扰人体的正常代谢活动,引起疾病,加速人体衰老进程。
1自由基的产生
自由基的形成可用无所不在来形容,日光照射、空气污染物质、辐射线、臭氧等等,都会促成自由基的生成。在日常生活中,自由基可来自体外,也可来自体内。体外来源如吸烟、日晒、食品防腐剂、杀虫剂、化学致癌物(如某些药品、塑料等)、农药、辐射等均可诱发自由基。精神压力过大,情绪剧烈波动时也能诱发体内自由基过量形成。在正常情况下,自由基是机体正常代谢中不可避免的中间产物,但机体内也有一个精细的抗自由基系统,使其产生与消除始终处于动态平衡。
在人体中氧自由基是最多的。氧分子可以通过单电子接受反应依次转变为O-
2、OH、H2O2等中间产物。由于这些物质都是直接或间接地由分子氧转化而来,而且具有较分子氧活泼的化学反应性,遂通称为活性氧,其中O-2、OH为氧自由基。如果自由基是由于氧原子缺乏电子所致就叫“氧自由基活性氧”。机体内氧的某些代谢产物及其衍生物的活性物质与单线态氧等均含有氧且具有较高的氧反应性。机体内氧自由基的形成因素有物理因素、化学因素和生化因素。
氧自由基与脂质(不饱和脂肪酸)有高度亲合力,使脂质遭受损伤导致细胞膜受损害。氧自由基还可使细胞核中蛋白质、酶与核酸遭受损害,使细胞功能受损,最终导致细胞死亡。氧自由基还能攻击细胞核内的基因,基因是遗传的基础,决定着人体的各种性状和生长发育,当基因受到损伤后,人就会出现各种疾病。
2氧自由基对人体的损伤
氧自由基对细胞和组织的损伤是其致病的基础,由于人体是由各种不同功能的细胞组成,因而自由基对不同细胞的损伤可导致表面看起来毫无关系的疾病发生变性,使得细胞不能从外部吸收营养,也排不出细胞内的代谢产物,并丧失了对细胞和病毒的抵御能力。
氧分子可以通过单电子接受反应,依次转变为O2、HOOH、OH等中间产物。由于这些物质都是直接或间接地由分子氧转化而来,而且具有较分子氧活泼的化学反应性,统称为活性氧,也称氧自由基。氧自由基之间的相互关系用下式表示:
超氧阴离子自由基既可以作为还原剂提供电子,又可以作为氧化剂接受电子-
。如O2可以与H+结合生成超氧酸HO2,又可以在铁化合物催化下与H2O2反应产生羟自由基OH,
OH是化学性质最活泼的活
性氧物种,其反应特点是无专一性,几乎与生物体内所有物质反应,且反应速率快,可以使非自由基反应物变成自由基。例如OH与细胞膜及细胞内容物中的生物大分子(用RH表示)
作用:
OH+RH→
H2O+R生成的有机自由基又可继续起作用生成RO2:R+O2→RO2,
44
2008年8月(下
)
这样,自由基通过上述方法传递和增强,越来越多的氧自由基在细胞内出现会损伤细胞,引发各种疾病。
3抗氧化剂的应用
3.1酶抗氧化剂
生物体内的酶保护系统主要包括超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(CSH-PX)等。SOD是一种具有特定生物催化功能的蛋白质,由蛋白质和金属离子组成,主要分布于胞液如线粒体基质中。SOD能催化0发生歧化反应,从而消除体内的O-
2
2O+---
2+2H→H2O2+O2SOD合成员受O2浓度影响,O2浓度高时,SOD生物合成能力也增高,有研究表明,人体的一些疾病反映在SOD
与含量的变化上,对SOD减少或0的增加的疾病可用SOD药物治疗。另外,SOD也有在护肤品中的成功应用,对抗衰老及护肤养颜具有重要的应用价值。
SOD消除0过程中产生的H-
2O2,对机体亦有损害。H2O2是一种
强氧化剂,
可氧化抗坏血酸等有机物,
并可直接使少数酶如
CuZn-SOD失活。过氧化氢酶(CAT)可消除H2O2
2O-
2+2H+→H2O2+O2
但在细胞中,它主要存在于过氧化体中,而在线粒体及胞浆中产生的H2O2,常靠谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)消除。
3.2非酶抗氧化剂
生物体内用于消除活性氧的非酶抗氧化剂有脂溶性维生素E、水溶性维生素c、尿酸、血浆铜蓝蛋白等。由于生物膜是疏水环境,O-
2在膜中溶解性比在水中好,因此脂溶性维生素E能清除OH,防止脂类过氧化造成的损失-;生物体内水溶性维生素c浓度较高时,可作O2OH的消除剂;人体血浆中的尿酸,它是O-2OH的有力清除剂。血浆中还含有血浆铜蓝蛋白-,也能消除O2,虽然其消除能力仅为SOD的1/
30000,但由于它在血浆中的含量高,其作用也不容忽视。
3.3避免自由基的伤害
拒绝抽烟。科学研究表明,抽烟是目前产生最快及最多自由基的方式,每吸一口烟就会制造十万个以上的自由基,会导致全身性癌症,甚至加速癌细胞生长,尤其是肺癌。它还会造成许多慢性病,例如,心血管病及糖尿病;减少做菜时的油烟。色拉油是多元不饱和脂肪酸,很容易氧化成自由基;尽量少服不必要的药物,有些中西药是有毒性的,如抗生素、消炎化疗药物会产生自由基,不可以乱服药;避免农药的污染。农药会产生大量自由基,放置和高温处理可以减少农药的污染;大量饮用干净的水。2000mL以上的水可以帮助我们有效地消除自由基。各式饮料和含添加物的水是不好的水分补充;食用蔬菜水果,摄取动物高脂肪类食物。鱼蛋奶、豆类均含有丰富的蛋白质,适当摄取,不要吃
烧烤食物;减少加工食物摄取。加工食物添入的色素、防腐剂及香料等会在身体内产生过多的自由基。
4结语
随着人类社会的向前发展以及物质生活、经济条件的改善,研究自由基与人体健康的关系已是备受关注的新兴领域。活性氧对体内亦有害,但有过氧化氢酶能催化H2O2与一种还原性反应而被消除,由此在体内形成一套解毒系统,对肌体起保护作用。