氧自由基
光催化氧自由基
光催化氧自由基光催化氧自由基是一种重要的物质，它在许多化学反应和生物过程中起着重要作用。
它们是由光能激发产生的，可以通过与其他分子发生反应来引发一系列重要的化学变化。
让我们来了解一下光催化的基本原理。
光催化是利用光能激发物质中的电子，从而引发一系列化学反应的过程。
在光催化氧自由基中，光能会激发氧分子中的电子，使其跃迁至一个更高能级。
这个过程会产生一个高能态的氧分子，即氧自由基。
氧自由基是非常活跃的，它们具有高度的化学反应性，并可以与其他分子发生反应，引发一系列重要的化学变化。
光催化氧自由基在环境净化中发挥着重要的作用。
例如，在空气净化中，光催化氧自由基可以与空气中的有机污染物相互作用，将其氧化分解为无害的物质。
这种催化作用可以有效地去除空气中的有毒有害物质，净化空气，保护人们的健康。
光催化氧自由基还在水处理中发挥着重要作用。
通过与水中的有机污染物发生反应，光催化氧自由基可以将其分解为无害的物质。
这种催化作用可以有效地去除水中的污染物，提高水的质量，保护水资源。
在生物体内，光催化氧自由基也扮演着重要的角色。
例如，在光合作用中，光催化氧自由基可以与叶绿素分子相互作用，促进光合作用的进行。
光合作用是植物进行能量转化的重要过程，它不仅为植物提供能量，还产生氧气，维持地球上生物的生存。
光催化氧自由基是一种重要的物质，它在化学反应和生物过程中起着重要作用。
它们通过与其他分子发生反应，引发一系列重要的化学变化。
在环境净化、水处理和生物体内，光催化氧自由基都发挥着重要的作用。
光催化氧自由基的研究和应用将为我们提供更多的机会，用于环境保护、资源利用和能源开发等方面。
让我们共同努力，进一步深入研究和应用光催化氧自由基，为人类的未来创造更美好的生活。
氧气变为氧自由基的具体过程
氧气变为氧自由基的具体过程1. 氧气的基本知识氧气，咱们生活中最常见的东西之一，深呼吸一口新鲜空气，哎呀，那感觉可真不错！我们每天都在和氧气打交道，它不仅是我们呼吸的必需品，还参与了许多化学反应，尤其是在生命和能量的产生中。
但是，氧气可不仅仅是个乖乖的好孩子，它在特定条件下也会变得非常活跃，甚至成为氧自由基！那么，氧气是如何变身的呢？2. 氧气的转变2.1 什么是氧自由基？首先，得聊聊这个“氧自由基”是个啥。
简单来说，氧自由基是一种不稳定的分子，里面多了一个或多个电子，结果就让它们非常“激动”。
这种状态就像一个小孩吃了糖，兴奋得跑来跑去，不知道要做什么好。
由于它们的“性格”比较躁动，氧自由基很容易跟周围的其他分子发生反应，简直是个“捣蛋鬼”。
不过，这个捣蛋鬼可不光是破坏的，很多时候它们也是身体里一些重要过程的参与者，比如免疫反应。
2.2 氧气的变身过程那么，氧气是怎么从温文尔雅的小绅士，变成捣蛋鬼的呢？其实，这个过程通常发生在细胞的代谢过程中。
我们吃的食物在细胞内被氧化，产生能量，同时释放出一些副产品。
有时候，这些副产品里就包括了氧自由基。
像是厨房里做饭，搞得一团糟，最后锅里总会有点残渣。
氧气的转变通常是在高能量状态下发生的，比如说在细胞中参与了电子传递链。
在这个过程中，氧气分子接收电子，变得不再稳定，最终形成了氧自由基。
听起来有点复杂，但简单点说，就像是一场化学派对，氧气在其中玩得太疯，结果就“变质”了。
3. 氧自由基的影响3.1 好与坏氧自由基的出现，既有好的一面，也有坏的一面。
好的一面是，它们在我们免疫系统中扮演着重要角色，能够消灭一些入侵的细菌和病毒，帮助我们保持健康。
但坏的一面呢？过多的氧自由基就像是在超市里打折的商品，大家都冲上去，结果造成了一场“抢购风波”，对我们的细胞和组织造成损伤。
这种损伤可能导致衰老、炎症，甚至某些疾病。
3.2 防御机制为了对抗这些捣蛋鬼，我们的身体可不是吃素的，里面有一套完整的防御机制。
氧自由基
游离基
01 种类
03 危害
目录
02 原理 04 衰老
05 应对
07 糖尿病
目录
06 研究
健康的杀手--氧自由基：我们生活在富含氧气的空气中，离开氧气我们的生命就不能存在，但是氧气也有对 人体有害的一面，有时候它能杀死健康细胞甚至致人于死地。氧气分子本是稳定的双原子结构存在，但是当受紫 外线、熬夜等影响氧原子便会失去一个电子，由无害的氧变成具有杀伤力的活性氧自由基。在氧自由基的作用下， 蛋白细胞被纤维化，导致皮肤失去弹性，产生皱纹；脂肪细胞发生过氧化反应，令皮肤变得暗沉，逐渐形成色斑。
给予负离子，使生物体体内过剩的活性氧还原，就能够抑制生物体的氧化。负离子能够使生物体容易摄取维 他命頪，氨基酸，矿物质等，这些成分能够分解，消除活性氧，提高SOD的活性。所以负离子是生物体不可或缺 的物质。负离子是唯一能够消除活性氧自由基，保护生物体的自然要素。适量的负离子没有副作用，能够促进自 然治愈力，治愈疾病，保持健康 。负离子能够促使新陈代谢等生理作用旺盛，并强化免疫力，同时也能够给予 生物体衰弱时增强的活性氧电子，仰制氧化，杜绝疾病的根源。氧附着于生物体的细胞组织中，当电子被夺走时， 就会引起细胞组织的氧化。活性氧会从生物体的脂质（不饱和脂肪酸）或蛋白质那儿夺走电子，结果引起脑中风 或心肌梗塞，动脉硬化症，癌症及糖尿病。负离子的本质是电子，因此给予生物体负离子，就能使生物体体内充 满电子，代替生物体的脂质或蛋白质的电子给予活性氧，使活性氧安定，所以不会损伤生物体的细胞，同时能够 抑制疾病的发生。
负离子和自由基有更强的亲和力，当自由基遇到负离子，就会放弃与正常细胞的结合，转而与负离子结合， 生成中性无害的物质，被排除体外。
研究
根据营养流行病学的研究发现，经常食用新鲜的蔬菜与水果，有延缓衰老的作用，可以降低肿瘤，特别是消 化道肿瘤的发病率，就是因为蔬菜可以清除氧自由基的主要前身产物，也就是超氧负离子，超氧负离子减少，氧 自由基也就相应减少，由此也就可以延缓人的衰老。营养学家研究发现，日常的水果、蔬菜大多数都具有清除超 氧负离子的活动，蔬菜当中以荠菜、青菜、蒜头、黄芽菜为最强，另外，经常吃富含维生素A的花菜、胡萝卜、菠 菜、甘薯，富含维生素C的葡萄、桔子、青椒，含维素E的柠檬、豌豆、未加工的麦胚芽、葵花籽油和含硒的卷心 菜、洋葱、燕麦片、海产品等等都是大有帮助的。
(整理)氧自由基与氧自由基清除剂依达拉奉
氧自由基与氧自由基清除剂依达拉奉山东大学齐鲁医院麻醉科（250012）于金贵一、氧自由基（一）自由基的概念自由基（freeradical，FR）是指外层轨道上有未配对电子的原子、原子团、分子或离子的总称。
因其含有未配对的电子，故化学性质非常活泼，极易与其生成部位的其他物质发生反应，而这种反应的最大特点是以连锁反应的形式进行。
氧原子上有未配对电子的自由基称为氧自由基。
人体吸入的分子氧，在正常状态下绝大多数（98%）都连接4个电子，它们最终与H+结合，代谢还原为H2O。
但有极少数氧（1~2%）在代谢过程中被夺去或接受一个电子而形成活性氧，即氧自由基。
（二）氧自由基的生理作用氧自由基在生理上是必需的物质，如合成ATP 和前列腺素、中性粒细胞杀灭细菌、酸性粒细胞杀灭寄生虫等过程都必须有氧自由基参与。
氧自由基在体内的生成与清除保持动态平衡，且在体内存在时间甚短。
由于其化学性极强，反应剧烈，过量产生会对机体造成极大危害。
（三）氧自由基的种类及其作用1. 超氧化物阴离子：氧自由基连锁反应的启动者，使生物膜、激素和脂肪酸过氧化。
2. 羟自由基（OH∙）：作用最强的自由基，可破坏氨基酸、蛋白质、核酸和糖类。
3. 过氧化氢（H2O2）：过渡型氧化剂，主要使巯基氧化，可氧化不饱和脂肪酸。
4. 单线态分子氧（1O2）：氧分子的激发状态，亲电子性强，在光作用下可由O2直接产生，对细胞有杀伤作用。
5.其他含氧的自由基如脂质过氧化物（ROOH）：易于分解再产生自由基，腐化脂肪，破坏DNA，可与蛋白质交联使之形成变性交聚物。
（四）机体抗氧化机制机制一：直接提供电子，以确保氧自由基还原；机制二：增强抗氧化酶的活性，以有效地消除或抵御氧自由基的破坏作用如酶类抗氧化剂超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-PX）；非酶类抗氧化剂如维生素E、维生素C、辅酶Q、还原型谷胱甘肽（GSH）、葡萄糖、含硫氨基酸和不饱和脂肪酸等。
氧自由基ppt课件
氧自由基过多引起的病理变化
生理情况下，人体内约有1％-5％的分子氧通过多种 途径产生氧自由基，但其生成与清除是处于动态平衡 的。当某种因素使氧自由基生成过多或超出清除能力 或／及清除能力减弱时，则氧自由基就过多。过多的 氧自由基通过损伤生物大分子，破坏细胞的结构与功 能，促使疾病的发生与发展。氧自由基引起的疾病， 已超过100余种，但引起的病理变化则是多种疾病共同 有的基础。
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2．吞噬细胞数增多，呼吸爆发增强的病理变化： 如局部有大量吞噬细胞浸润，则可由补体、脂肪酸、白
三烯、细菌、内毒素、免疫复合 物、干扰素、二脂酰甘油 及血小板因子等因子激活白细胞膜上NADPH氧化酶，启动 呼吸爆发，这个过程中生成多种氧自由基。如感染、创伤、 炎症以及有抗原抗体复合物生成的免疫反应性疾病时，其 中氧自由基对疾的发生发展起了促进作用。 呼吸爆发：当吞噬细胞进行吞噬作用时，氧化代谢会突然 增长，这一现象称之为呼吸爆发。
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2．氧较易溶于非极性溶剂：氧在非极性溶剂中 的溶解度，比在水中的溶解度大7倍。细胞 膜中，由磷脂酰基链和胆固醇组成的区域， 是细胞中极性最小的区域。因此， 在细胞 膜内，具有较高的浓度，有利于脂质过氧化 反应的进行。
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脂质过氧化可使细胞受到多方面损害，机制很 复杂，至今尚未完全弄清。但其最基本的损害作 用机制，大致有以下3个方面；
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但是，自由基也可以使酶激活，例如， OH·虽然能使许多酶失活，但在细胞内却可 提高磷酯酶A2的活性，导致花生四烯酸的释 放和多种过氧化物的形成；OH ·还可以 激 活鸟苷酸环化酶，促使GTP转变为cGMP。
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自由基对核酸和染色体的破坏
一、自由基对核酸的破坏 已有许多实验表明，自由基可以破坏核酸，
(1)脂质过氧化可使细胞的脂质受到破坏，从 而影响到细胞膜的功能。细胞膜的主要成分是极 性脂质(磷脂和胆固醇等)和膜蛋白。膜磷脂中的多 不饱和脂肪酸发生脂质过氧化反应，则可使不饱 和脂肪酸减少。
氧自由基与人体健康
氧自由基与人体健康我们生活在富含氧气的空气中，离开氧气我们的生命就不能存在，但是氧气也有对人体有害的一面，有时候它能杀死健康细胞甚至致人于死地。
当然，直接杀死细胞的并不是氧气本身，而是由它产生的一种叫氧自由基的有害物质，它是人体的代谢产物，可以造成生物膜系统损伤以及细胞内氧化磷酸化障碍，是人体疾病、衰老和死亡的直接参与者，对人体的健康和长寿危害非常之大。
什么是氧自由基？人体无时无刻不在新陈代谢，细胞在代谢过程中，产生一类非常活泼、有很强氧化作用的化学物质，这些物质就叫氧自由基。
氧自由基无处不在，在您呼吸的时候，在您消耗热量或分解葡萄糖的时候，在正常的代谢过程中都会发生氧化作用，体内的氧会转化成极不稳定的氧自由基。
另外，生活中还有许多因素会加速细胞氧化产生氧自由基。
在香烟的烟雾中，在污染的空气中，在水里的有毒化学物中，都有氧自由基的身影。
如一支香烟可在吸烟者血液里产生3万亿个氧自由基。
在您出于各种压力状态下，当您运动过度时，当您食用过多的加工食品与油脂后，体内的氧也会转化为氧自由基。
氧自由基是缺少一个电子的化合物，极不稳定，氧自由基一旦产生，就要去抢夺稳定化学物质所带的电子，已达到自己的稳定状态。
因而，氧自由基无时无刻不在人体中游荡，随时随地寻找可以攻击的稳定化学物质。
稳定的化学物质一旦遭到氧自由基的破坏，就会失去电子即被氧化而变得不稳定。
问题的严重性在于，氧自由基最喜欢攻击人体的动脉管壁、低密度脂蛋白和DNA。
就是在这些电子争夺反映的氧化过程中，人体受到了破坏，发生了病变。
氧自由基对人体的危害：1.导致动脉粥样硬化，引发冠心病、脑血管病、肾病等。
现在研究认为，氧自由基可使坏胆固醇氧化，坏胆固变得不稳定、不安分，引起血小板聚集、血栓形成、血管壁平滑及细胞增生，并造成血管内膜和内皮细胞损伤，从而导致动脉粥样硬化。
如进一步发展，在心脏引发冠心病，在脑部引发脑卒中，在肾脏引发肾功能不全。
2.与癌症的发生有直接关系。
氧自由基化学式
氧自由基化学式氧自由基是指氧分子中的一个氧原子失去一个电子而形成的高度活跃的离子。
其化学式为O•，其中•表示自由基。
氧自由基的形成是由于氧分子的电离能较低，所以在适当的条件下，氧分子可以很容易地失去一个电子，形成氧自由基。
氧自由基在化学反应中起到了重要的作用。
它具有高度的反应性，可以与其他分子发生反应，引发新的化学变化。
在大气中，阳光的紫外线辐射可以使氧分子发生电离，形成氧自由基。
这些氧自由基可以与水蒸气反应，产生羟基自由基（OH•），进而引发大气中的氧化反应。
氧自由基还参与了许多生物体内的反应过程。
在细胞呼吸中，氧自由基是一种副产物，它参与了细胞内能量的产生。
然而，当细胞内氧自由基产生过多时，会导致细胞内的氧化应激，损伤细胞的DNA、蛋白质和脂质，甚至引发疾病，如癌症、心血管疾病等。
为了保护细胞免受氧自由基的损害，生物体内存在一系列的抗氧化系统。
这些抗氧化系统可以清除细胞内的氧自由基，维持细胞内的氧化还原平衡。
其中，一些维生素和酶具有抗氧化的作用，可以中和细胞内的氧自由基，减少其对细胞的损伤。
除了生物体内，氧自由基还在环境中发挥着重要的作用。
例如，在大气污染中，氧自由基参与了许多有害物质的分解和转化过程。
它可以与有机物发生反应，形成二氧化碳和水等无害物质。
此外，氧自由基还可以参与水处理和空气净化等环境工程中的反应过程。
为了研究氧自由基的性质和反应机制，科学家们利用不同的实验方法进行了大量的研究。
他们通过使用激光技术和质谱仪等仪器设备，观察和测量氧自由基的反应动力学和产物生成情况。
这些研究为理解氧自由基的化学性质和应用提供了重要的基础。
总结起来，氧自由基是高度活跃的离子，具有重要的化学和生物学意义。
它参与了许多化学反应和生物过程，既能产生能量，又能引发氧化应激和疾病。
了解氧自由基的性质和反应机制，可以为抗氧化疗法和环境治理提供重要的参考。
尽管氧自由基具有一定的危害性，但在适当的条件下，它们也可以发挥积极的作用，为生命的存在和发展做出贡献。
氧自由基对机体的损害机制
氧自由基对机体的损害机制一、脂质过氧化氧自由基可以与细胞膜上的不饱和脂肪酸发生反应，引起脂质过氧化。
脂质过氧化会破坏细胞膜的结构，影响细胞的功能，同时还会释放出大量的自由基，引起更广泛的氧化损伤。
脂质过氧化会导致细胞膜的通透性增加，引起细胞内物质的泄露，最终导致细胞的死亡。
二、蛋白质氧化氧自由基可以与蛋白质中的氨基酸残基发生反应，引起蛋白质氧化。
蛋白质氧化会导致蛋白质失去其功能，甚至会引起蛋白质的交联聚合，进一步损害机体的正常功能。
此外，蛋白质氧化还会影响机体的免疫反应和炎症反应，加重机体的损伤。
三、DNA损伤氧自由基可以与DNA分子发生反应，引起DNA损伤。
DNA损伤会导致基因突变和染色体畸变，进而导致肿瘤和其他疾病的发生。
此外，氧自由基还可以与DNA修复酶发生反应，抑制DNA修复酶的活性，使得DNA损伤难以得到修复。
四、炎症反应氧自由基可以激活机体的炎症反应，进一步加重机体的损伤。
炎症反应会导致机体产生大量的炎症介质和细胞因子，引起局部组织的炎症和水肿。
此外，炎症反应还会破坏机体的免疫屏障，使得机体容易受到病原体的侵袭。
五、细胞凋亡氧自由基可以引起细胞凋亡。
细胞凋亡是一种程序性细胞死亡过程，它是由多种因素诱导的，包括氧自由基、细胞因子等。
细胞凋亡在机体的发育、免疫反应和肿瘤抑制等过程中具有重要作用。
然而，过度的细胞凋亡也会导致机体的损伤和疾病的发生。
总之，氧自由基对机体的损害是多方面的，包括脂质过氧化、蛋白质氧化、DNA损伤、炎症反应和细胞凋亡等。
这些损害会导致机体正常功能的丧失和疾病的发生。
因此，我们需要采取有效的抗氧化措施来保护机体免受氧自由基的损害。
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第五章自由基清除剂本章要点1.自由基理论的产生机理及来源2.自由基对机体活动的影响3.自由基清除剂的基本概念随着生命科学的飞速发展，英国人Harman于1956年提出了自由基学说。
该学说认为，自由基攻击生命大分子造成组织细胞损伤，是引起机体衰老的根本原因，也是诱发肿瘤等恶性疾病的重要起因，其中的观点被越来越多的实验所证明。
自由基（Free radical）是人体生命活动中各种生化反应的中间代谢产物，具有高度的化学活性，是机体有效的防御系统，若不能维持一定水平则会影响机体的生命活动。
但自由基产生过多而不能及时地清除，它就会攻击机体内的生命大分子物质及各种细胞器，造成机体在分子水平、细胞水平及组织器官水平的各种损伤，加速机体的衰老进程并诱发各种疾病。
近年来，国内外对自由基及自由基清除剂的研究十分活跃，在各类食品科学、生命科学及医学书籍上都有许多关于自由基及其清除剂的研究报道，自由基清除剂作为功能性食品的重要原料成分之一，通过人们日常消费的食品来调节人体内自由基的平衡，已受到食品营养学家的广泛重视。
第一节自由基理论一、自由基的产生机理及来源自由基又叫游离基，它是由单质或化合物的均裂（Homdytic Fission）而产生的带有未成对电子的原子或基团。
它的单电子有强烈的配对倾向，倾向于以各种方式与其他原子基团结合，形成更稳定的结构，因而自由基非常活泼，成为许多反应的活性中间体。
人体内的自由基分为氧自由基和非氧自由基。
氧自由基占主导地位，大约占自由基总量的95%。
氧自由基包括超氧阴离子（O2－·）、过氧化氢分子（H2O2）、羟自由基（OH·）、氢过氧基（HO2－·）、烷过氧基（ROO·）、烷氧基（RO·）、氮氧自由基（NO·）、过氧亚硝酸盐（ONOO－）、氢过氧化物（ROOH）和单线态氧（1O2）等，它们又统称为活性氧（reactive oxygen species，ROS），都是人体内最为重要的自由基。
非氧自由基主要有氢自由基（H·）和有机自由基（R·）等。
（一）自由基的产生人体细胞在正常的代谢过程中，或者受到外界条件的刺激（如高压氧、高能辐射、抗癌剂、抗菌剂、杀虫剂、麻醉剂等药物，香烟烟雾和光化学空气污染物等作用），都会刺激机体产生活性氧自由基。
人体内酶催化反应是活性氧自由基产生的重要途径。
人体细胞内的黄嘌呤氧化酶、髓过氧化物酶和NADPH氧化酶等在进行酶促催化反应时，会诱导产生大量的自由基中间产物。
除酶促反应外，生物体内的非酶氧化还原反应，如核黄素、氢醌、亚铁血红素和铁硫蛋白等单电子氧化反应也会产生自由基。
外界环境，如电离辐射和光分解等也能刺激机体产生自由基反应，如分子中的共价键均裂后即形成自由基。
自由基反应包含3个阶段，即引发、增长和终止阶段。
反应之初，引发阶段占主导地位，反应体系中的新生自由基形成许多链的开端，反应物浓度高。
引发后的扩展阶段为反应的主体，若起始有几个引发自由基在扩展阶段没有消失或增加，那么反应中就有几条链。
随着反应的进行，体系中的反应物浓度越来越低，自由基相互碰头的机会越来越多，反应速度就越来越慢，自由基越来越少，最后反应停止。
由此可见，自由基反应动力学有别于普通的分子反应，自由基可以连续传递而出现连锁反应。
过氧化物作为引发剂可以使反应在较低温度下进行，如果反应体系中有自由基清除剂存在，它就能很快地捕捉自由基使扩散不能形成。
活性强的自由基清除剂能阻止连锁反应的开始。
因为氧分子与许多有机物反应时产生自由基，而自由基清除剂能捕捉过氧自由基而中断连锁反应，阻止有机物的氧化，所以自由基清除剂又称为抗氧化剂。
（二）自由基的来源人体内特定的自由基有不同的来源。
超氧阴离子自由基（O2－·）在其中扮演着非常重要的角色，因为在反应顺序上其他许多活性中间产物的形成都始于与O2－·起作用。
它是从黄嘌呤氧化酶、NADPH氧化酶通过酶的一电子还原作用释放的氧产生的或由呼吸链裂解生成的。
人体利用的氧气中约有1%～3%转化为O2－·。
过氧化氢分子（H2O2）也是一种重要的非自由基活性物，容易在活细胞中扩散。
过氧化氢酶能有效地将其转变成水，生成氧自由基。
羟自由基（OH·）的活性最强，其半衰期估计为10-9秒，其产生后能迅速起反应。
在射线等高能辐射下，通过体内水的均裂作用或经金属催化过程由内源的过氧化氢分子形成。
紫外线能将过氧化氢分子分裂成两个羟自由基分子。
过氧基自由基的半衰期比较长，可达数秒，在生物系统中扩散的途径相当长。
在脂质过氧化过程中，从多不饱和脂肪酸去掉一个氢原子开始，能形成过氧基自由基。
羟自由基能启动这一反应过程。
脂质过氧化作用进一步产生烷氧自由基（RO·）和有机的氢过氧化物（ROOH），后者可能重排成为内过氧化物中间产物，然后分裂产生乙醛。
单线态分子氧（1O2）是另一种非自由基的活性物，可能是体内的组织暴露于光中形成的。
其半衰期估计为10-6秒，具体时间取决于周围基质的性质。
它能通过转移其激发态能量或通过化学结合与其它分子相互作用。
单线态分子氧优先发生化学反应的靶为双键部位。
氧化氮自由基（NO·）也是一种很重要的自由基，它是精氨酸在酶作用下形成的一种信号化合物，能松弛血小管平滑肌，防止血小板的凝集，从而降低血压。
也可通过激活参与初级免疫的巨嗜细胞而产生。
它的半衰期为6～50秒，很容易与氧发生反应，反应产物NO2也是自由基。
它还能与生物分子直接反应或与O2－·结合形成过氧亚硝酸盐（ONOO－）。
NO·过多会产生细胞毒性。
二、自由基对机体生命活动的影响自由基是体内各种生化反应的中间代谢产物，在人体的生命活动过程中，各种生化反应，不管是酶促反应还是非酶促反应，都会产生各种自由基。
从自由基的化学结构可以看出，它含有未配对的电子，是一类具有高度化学活性的物质。
在正常的情况下，体内自由基处于不断产生与清除的动态平衡之中，并在代谢中发挥着重要作用，参与一些酶和前列腺素的合成，增强白细胞吞噬活性，提高杀菌效果等。
但是，如果自由基过多或清除过慢，则会对人体造成严重危害。
（一）自由基积极的生物学功能自由基作为人体正常的代谢产物，对维持机体的正常代谢有特定的促进作用。
这种促进作用主要表现在对机体危害物的防御作用。
1．增强白细胞的吞噬功能，提高杀菌效果白细胞在吞噬细菌的过程中，对氧的消耗量激增，会产生大量的O2－·和H2O2，两者通过Haber-Weiss 反应还会进一步产生OH·，这些活性氧对病原菌都有很强的杀灭效果。
OH·还可引发被吞噬细菌的不饱和脂肪酸降解，降解终产物丙二醛也是一种强力杀菌剂，足以致细菌死亡。
2．促进前列腺素的合成前列腺素是人体内的一种重要的激素，它以花生四烯酸为前驱物质，经膜上多酶系统催化氧化生成，其生物合成途径中必须有氧自由基（OH·或O2－·）的参与。
3．参与脂肪加氧酶的生成血小板脂肪加氧酶作用于花生四烯酸生成1，2-氢过氧化-5，8，11，14-碳四烯酸（12-HPETE）及其他相关的化合物，该类化合物是一系列具有强生物学活性化合物（如白三烯）的前体。
在HPETE形成过程中有活性氧自由基参与。
4．参与胶原蛋白的合成胶原蛋白的前体称原胶原蛋白。
原胶原蛋白中的脯氨酸和赖氨酸经羟化酶的羟化作用是原胶原蛋白合成的关键步骤。
在此酶促羟化过程中，需要O2－·、H2O2、OH·或1O2等活性氧自由基的参与。
5．参与肝脏的解毒作用机体对外来毒物的解毒作用主要在肝脏进行，解毒作用实质是在肝微粒体细胞色素P450催化下对各类毒物的羟化作用。
一定剂量范围内的外来毒物可被羟化并排出体外而完成解毒作用，当剂量大时，机体受不住就会出现中毒。
在肝解毒过程中，连接于细胞色素上的O2－·自由基是真正起羟化作用的物质。
6．参加凝血酶原的合成凝血酶原是凝血酶的前体。
在凝血酶原合成过程中，其前体蛋白质氨基端的10个谷氨酸残基经过酶促羧化作用转变为10个γ-羧基谷氨酸残基，形成凝血酶原。
该羧化过程与氧自由基密切相关，没有氧自由基的参加，就不能形成凝血酶原。
7．参与血管壁松弛而降血压NO·是精氨酸在酶作用下形成的一种信号化合物，还作为细胞松弛因子而松弛血管壁，降低血压。
血管扩张剂（如乙酰胆碱等）启动一个钙调节受体，在NO·合成酶催化和NADPH参与下，氧化L-精氨酸的胍基生成NO·并释放到细胞外。
接着活化可溶性鸟苷酸环化酶，使血管平滑肌与血小板中的cGMP水平增加，从而促进血管平滑肌松弛，抑制血小板凝聚和粘附到内皮细胞上。
8．杀伤外来微生物和肿瘤细胞NO·和O2－·结合以后生成ONOO－阴离子，在略高于生理pH的碱性条件下相当稳定，从而允许其由生成位置扩散转移到较远的位置。
一旦在低于生理pH的酸性条件下（病理条件下往往如此），ONOO－立即分解生成NO·和O2－·，这两种自由基的氧化性非常强，具有很大的细胞毒性，对于杀伤外来微生物和肿瘤细胞非常有意义。
然而，在生命活动中，由于经常受到各种外界不良因素的刺激，导致机体组织中的自由基数量往往过多，甚至对机体组织产生危害。
（二）自由基对生命大分子的损害自由基具有高度的活泼性和极强的氧化反应能力，能通过氧化作用攻击体内的生命大分子，如核酸、蛋白质、糖类和脂质等，使这些物质发生过氧化变性、交联和断裂，从而引起细胞结构和功能的破坏，导致机体的组织破坏和退行性变化。
OH·是最活泼的自由基，也是毒性最大的自由基。
它可和活细胞中的任何分子发生反应而造成损伤，而且反应速度极快，被破坏的分子遍及糖类、氨基酸、磷脂、核苷和有机酸等。
O2－·的毒性是机体发生氧中毒的主要原因，由它引起的损伤表现在使核酸链断裂、多糖解聚及不饱和脂肪酸过氧化作用，进而造成膜损伤、线粒体氧化磷酸化作用的改变及其他一系列的变化。
所有能产生O2－·的生物系统都能通过歧化反应生成H2O2，能使少数酶的-SH（巯基）氧化失活。
因为H2O2能迅速穿过细胞膜，而O2－·不能，在细胞内的H2O2能与Fe2+或Cu2+ 离子反应生成OH·，另外紫外线也能使H2O2均裂生成OH·，这是H2O2毒性的真正原因。
1．自由基对核酸的损害自由基作用于核酸类物质会引起一系列的化学变化。
例如，氨基或羟基的脱除、碱基与核糖连接链的断裂、核糖的氧化和磷酸质键的断裂等。
反应还会形成新的自由基，发生连锁反应，导致核酸碱基破坏，产生遗传突变，严重受损的不能修复，导致细胞死亡。