氧化自由基

氧化自由基也称为“游离基”，是含有一个不成对电子的原子团，过多的活性氧自由基就会有破坏行为，导致人体正常细胞和组织的损坏，从而引起多种疾病。

编辑摘要

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1 强氧化自由基对裸甲藻的影响

2 自由基反应

3 自由基的存在空间

4 自由基对人体的危害

5 途径一

6 途径二

7 如何降低自由基对人体的危害

8 自由基的研究现状

9 防止老化清除自由基

10 运动与自由基

11 人体内自由基的来源:

12 人体内自由基的作用:

13 抗氧化，消除自由基：

机体氧化反应中产生的有害化合物，具有强氧化性，可损害机体的组织和细胞，进而引起慢性疾病及衰老效应。

有机化合物（Organic compounds）发生化学反应时，总是伴随着一部分共价键（covalent bond）的断裂和新的共价键的生成。共价键的断裂可以有两种方式：均裂（homolytic bon d cleavage）和异裂（heterolytic cleavage）。键的断裂方式是两个成键电子在两个参与原子或碎片间平均分配的过程称为键的均裂（homolytic bond cleavage）。两个成键电子的分离可以表示为从键出发的两个单箭头。所形成的碎片有一对未成对电子，如H·，CH·，Cl·等。若是由一个以上的原子组成时，称为自由基（radical）。因为它有未成对电子，自由基和自由原子非常的活泼，通常无法分离得到。不过在许多反应中，自由基和自由原子以中间体的形式存在，尽管浓度很低，存留时间很短。这样的反应称为自由基反应（radic al reactions）。

自由基，化学上也称为“游离基”，是含有一个不成对电子的原子团。由于原子形成分子时，化学键中电子必须成对出现，因此自由基就到处夺取其他物质的一个电子，使自己形成稳定的物质。在化学中，这种现象称为“氧化”。我们生物体系主要遇到的是氧自由基，例如超氧阴离子自由基、羟自由基、脂氧自由基、二氧化氮和一氧化氮自由基。加上过氧化氢、单线态氧和臭氧，通称活性氧。体内活性氧自由基具有一定的功能，如免疫和信号传导过程。但过多的活性氧自由基就会有破坏行为，导致人体正常细胞和组织的损坏，从而引起多种疾病。如心脏病、老年痴呆症、帕金森病和肿瘤。此外，外界环境中的阳光辐射、空气污染、吸烟、农药等都会使人体产生更多活性氧自由基，使核酸突变，这是人类衰老和患病的根源。近年来，随着我国人民物质生活水平和对生活质量的要求不断提高，人们对保健知识的需求

也与日俱增，近一段时间内，在有关保健知识的传播中，一个新的名词--自由基出现的频率越来越高，保健用品中、化妆品中、烟草中、日常食品中等…..那么,究竟什么是自由基，它与我们人类的健康有什么关系呢？

简单的说，在我们这个由原子组成的世界中，有一个特别的法则，这就是，只要有两个以上的原子组合在一起，它的外围电子就一定要配对，如果不配对，它们就要去寻找另一个电子，使自己变成稳定的元素。科学家们把这种有着不成对的电子的原子或分子叫做自由基。

自由基非常活跃，非常不安分。就象我们人类社会中的不甘寂寞的单身汉一样，如果总也找不到理想的伴侣，可能就会成为社会不安定的因素。那它是如何产生的呢？又如何对人的身体产生危害的呢？早在上个世纪末90年代初期，中国大陆对自由基的认知来自于北京卷烟厂在出口产品定单中外方产品的要求，外方，尤其是日本提出，吸烟有危害身体健康，不仅仅是尼古丁，焦油，还有一种更危害的物质是自由基。

当一个稳定的原子的原有结构被外力打破，而导致这个原子缺少了一个电子时，自由基就产生了。于是它就会马上去寻找能与自己结合的另一半。它活泼，很容易与其他物质发生化学反应。

当它与其他物质结合的过程中得到或失去一个电子时，就会恢复平衡，变成稳定结构。这种电子得失的活动对人类可能是有益的也可能是有害的。

一般情况下，生命是离不开自由基活动的。我们的身体每时每刻都从里到外的运动，每一瞬间都在燃烧着能量，而负责传递能量的搬运工就是自由基。当这些帮助能量转换的自由基被封闭在细胞里不能乱跑乱窜时，它们对生命是无害的。但如果自由基的活动失去控制，超过一定的量，生命的正常秩序就会被破坏，疾病可能就会随之而来。

所以说自由基是一把双刃剑。认识自由基，了解自由基对人体的作用，对健康十分必要

氧化自由基 - 强氧化自由基对裸甲藻的影响

用强电场放电方法把O2、H2O加工成强氧化羟基自由基水溶液，投加于裸甲藻藻液中，研究其对裸甲藻的杀灭情况以及对裸甲藻叶绿索a和类胡萝卜素含量的影响．海水羟基比值浓度达到0．68mg／L时，裸甲藻从0．89×10^4／mL减少到未检测出；羟基水溶液比值浓度为0．6mg／L时，裸甲藻的叶绿素a、类胡萝卜素含量均低于检测方法的最低限值．实验结果表明，羟基在较低的质量浓度下便能完全杀灭裸甲藻、彻底分解叶绿素a和类胡萝卜素，有望成为治理赤潮新的绿色、有效方法

氧化自由基 - 自由基反应

在去除废水中有机物的众多方法中,水的高级氧化法-自由基反应是一种快速、低成本的去污方法。通过对其反应原理、反应条件等的介绍以及应用自由基反应去除水中COD的实例,证明此方法能够达到预期的目的,可望得到广泛应用。

氧化自由基 - 自由基的存在空间

氧化自由基

这种缺少了一个电子，而又非常活跃的原子或分子的自由基，存在空间相当广泛。

科学家在二十世纪初从烟囱和汽车尾气中发现了这种十分活跃的物质。随后的研究表明，自由基的生成过程复杂多样，比如，加热、燃烧、光照，一种物质与另一种物质的接触或任何一种化学反应都会产生自由基。在日常生活中与您最亲密接触的渠道便是您烹制美味的菜肴时或您点燃一只烟醉心于吞云吐雾时，您精心使用化妆品打扮时，自由基就悄悄地蔓延开来了。

自由基的种类非常多，，自由基的存在的空间也是无处不在。它们以不同的结构特征，在与其他元素结合时，发挥着不同的作用。

人体里也有自由基，他们既可以帮助传递维持生命活力的能量，也可以被用来杀灭细菌和寄生虫，还能参与排除毒素。受控的自由基对人体是有益的。但当人体中的自由基超过一定的量，并失去控制时，这种自由基就会给我们的生命带来伤害。

生命体内的自由基是与生俱来的，既然生命能力历经35亿年沧桑而延续至今，就说明生命本身具有平衡自由基或者说清除多余自由基的能力。然而，随着人类文明的飞速发展，特别是最近一百年来，在科学技术给人类创造了巨大生产力的同时也带来了大量的副产品，其中就有与日俱增的自由基。化学制剂的大量使用、汽车尾气和工业生产废气的增加、还有核爆炸……，人类文明活动还在不断破坏着生态环境，制造着更多的自由基。骤然增加的自由基，早已超过了人以及生命所能正常保持平衡的标准，早已让人类应接不暇，人类健康面临着前所未有的严峻挑战。

因此，认清自由基对人体的危害，对人类的健康有着十分重要的意义。

氧化自由基 - 自由基对人体的危害

三、损伤基因导致细胞变异的出现和蓄积。

自由基对人体的攻击首先是细胞膜开始的。细胞膜极富弹性和柔韧性，这是由它松散的化学结构决定的，正因为如此，它的电子很容易丢失，因此细胞膜极易遭受自由基的攻击。一旦被自由基夺走电子，细胞膜就会失去弹性并丧失一切功能，从而导致心血系统疾病。更为严重的是自由基对基因的攻击，可以使基因的分子结构被破坏，导致基因突变，从而引起整个生命发生系统性的混乱。

大量资料已经证明，炎症，肿瘤、衰老、血液病、以及心、肝、肺、皮肤等各方面疑难疾病的发生机理与体内自由基产生过多或清除自由基能力下降有着密切的关系。炎症和药物中毒与自由基产生过多有关；克山病——硒缺乏和范可尼贫血等疾病与清除自由基能力下降有关；而动脉粥样硬化和心肌缺血再灌注损伤与自由基产生过多和清除自由基能力下降两者都有

关系。自由基是人类健康最隐避、最具攻击力的敌人。

[编辑本段]自由基对人体的攻击

氧化自由基 - 途径一

自由基是无处不在的，自由基对人体攻击的途径是多方面的，既有来自体内的，也有来自外界的。当人体中的自由基超过一定的量，并失去控制时，这些自由基就会乱跑乱窜，去攻击细胞膜，去与血清抗蛋白酶发生反应，甚至去跟基因抢电子，我们的身体造成各种各样的伤害，产生各种各样的一疑难杂病。

人类生存的环境中充斥着不计其数的自由基，我们无时无刻不暴露在自由基的包围和进攻中。离我们生活最近的，例如，炒菜时产生的油烟中，就有自由基，这种油烟中的自由基使经常在厨房劳作的家庭妇女中餐大厨肺部疾病和肿瘤的几率远远高于其他人；此外，还有吸烟，吸烟最直接产生自由基。吸烟的过程是一个十分复杂的化学过程，您知道您吸食一只香烟的时候您就象开起了一座小化工厂，它产生了数以千计的化合物，其中除了早在80年代以被认知的焦油和烟碱外，还存在最大最难以控制的就是多种自由基。传统观念认为吸烟对人体的损害来自烟碱（尼古丁），然而，最新研究表明，吸烟中自由基的危害要远远大于烟碱（尼古丁）。吸烟产生的自由基，有的是可以被过滤嘴清除的，但还要很多种自由基不能被传统的过滤方法清除掉，必须来取更科技的手段来对其进行清除和降低。自由基的存活时间仅仅为10秒，但吸入人体后，就会直接或间接损伤细胞膜或直接与基因结合导致细胞转化等，从而引起肺气肿、肺癌、肺间质纤维化等一系列与吸烟有关的疾病。

通过呼吸系统吸入的自由基决不仅仅来自炒菜和吸烟，象汽车尾气、工业生产废气等等环境污染产生的大量自由基也会在人们日常生活运动中被无防备的吸入。

散布在空气中，使用的化妆品中的自由基还会直接攻击人的皮肤，从表皮细胞中抢夺电子，使皮肤失去弹性，粗糙老化产生皱纹。

自由基对人体的攻击，既在最深层引起突变，又在最表层留下痕迹。可以说，人类被包围在自由基的内外夹击中。

为了更清楚地说明自由基对人体的危害，我们以吸烟产生的自由基对人体的影响为例：

前面以提到吸烟是一个十分复杂的化学过程，一支燃烧着的卷烟就象一座小化工厂，传统上认为尼古丁、焦油危害人体健康的观念以渐渐被科学家对多种自由基的认知而更新着。在科学家不断的研究新发现中表明，吸烟中自由基对人体的危害远远大于尼古丁，远远大于焦油。吸烟产生的自由基，有的是可以被过滤嘴清除的，但还有一些不能被过滤方法清除的自由基会随烟雾飘散在空气中。科学家们已经从吸烟烟气中发现的自由基有一氧化碳、二氧化碳、烷基和烷氧基等多种有害的自由基，虽然这些自由基的寿命非常短，但却有着更大的危害性。在中国科学院生物物理研究所的动物实验中，科研人员观察到，与生活在洁净新鲜空气中的小白鼠相比，处于吸烟烟雾中的小白鼠的细胞死亡率明显增高。其原因在于吸烟烟气中的自由基进入小白鼠体内后，一方面可以使细胞膜中的不饱和脂肪酸过度氧化，从而使细胞膜的结构被破坏；另一方面，还可以生成新的脂类自由基，而自由基的连锁反应，会使各种损伤逐步积累和放大。

由此可见，当吸烟烟气中的自由基被吸入人体后，同样也会引起一系列的破坏反应。而炒菜产生的油烟、汽车尾气、工业生产废气和核污染等等人类活动制造出的自由基与吸烟烟气中自由基对人体的作用一样。它们除了直接损伤细胞膜外，其连锁反应还会导致基因突变或细胞死亡，从而引起呼吸系统疾病、心血管疾病和癌症等一系列严重疾病。

综上所述，自由基对人体的攻击既有来自体内的也有来自体外的；既在最深层引起的突变，也在最表层留下痕迹。可以说，人类处于自由基的内外夹击中。

氧化自由基 - 如何降低自由基对人体的危害

自由基是客观存在的，对人类来说，无论是体内的还是体外的，自由基还在不断地，以前所未有的速度被制造出来。与自由基有关的疾病发病率也呈加速上升的趋势。既然人类无法逃避自由基的包围和夹击，那么就只有想方设法降低自由基对我们的危害。

随着科学家们对自由基研究的日渐深入，清除自由基，以减少自由基对人体的危害的方法也逐渐被揭示出来。

研究表明，自由基从产生到衰亡的过程就是电子转移的过程。在生命体系中，电子的转移是一种最基本的运动，而氧是最容易得到电子的元素，因此，生物体内许多化学反映都与氧有关。科学家们发现损害人体健康的自由基几乎都与那些活性较强的含氧物质有关，他们把与这些物质相结合的自由基叫作活性氧自由基。活性氧自由基对人体的损害实际上是一种氧化过程。因此，要降低自由基的损害，就要从抗氧化做起。

既然自由基不仅存在于人体内，也来自于人体外，那么，降低自由基危害的途径也有两条：一是，利用内源性自由基清除系统清除体内多余自由基；二是发掘外源性抗氧化剂--自由基清除剂，阻断自由基对人体的入侵。

大量研究已经证实，人体内本身就具有清除多余自由基的能力，这主要是靠内源性自由基清除系统，它包括超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶、谷胱甘肽过氧化酶等一些酶和维生

素C、维生素E、还原性谷胱甘肽、胡萝卜素和硒等一些抗氧化剂。酶类物质可以使体内的活性氧自由基变为活性较低的物质，从而削弱它们对肌体的攻击力。酶的防御作用仅限于细胞内，而抗氧化剂有些作用于细胞膜，有些则是在细胞外就可起到防御作用。这些物质就深藏于我们体内，只要保持它们的量和活力它们就会发挥清除多余自由基的能力，使我们体内的自由基保持平衡。

降低自由基对人体的危害，除了依靠体内自由基清除系统外，还要寻找和发掘外源性自由基清除剂，利用这些物质作为替身，让它们在自由基进入人体之前就先与自由基结合，以阻断外界自由基的攻击，使人体免受伤害。

在自然界中，可以作用于自由基的抗氧化剂范围很广，种类极多。目前，国内外已陆续发现许多有价值的天然抗氧化剂。字这方面的研究中，中国的科学家们已经走在世界的前列。他们已经发现并证明了，我国一些特有的食用和药用植物中，含有大量的酚类物质，这些物质的特点是，有着很容易被自由基夺走的电子，而它们在失去电子后就会成为一种对人没有伤害的稳定物质。

中国科学院生物物理研究所的专家历经八年时间从这些植物中研制出了天然抗氧化剂——自由基清除剂配方。在与卷烟厂技术人员合作的对动物的急性毒性实验中证明，在高浓度香烟的毒害下，使用了自由基清除剂之后，小白鼠的寿命比没有使用自由基清除剂的小白鼠的寿命明显延长，最长的甚至可以延长将近一倍的寿命，并且，基因癌变率大大降低。

目前，吸烟烟气自由基清除剂已被应用于北京卷烟中，此项技术的应用处于国际领先水平。这一成果与中国传统医、药学食、药同源的饿一贯主张相一致，从中草药和食物中研发自由基清除剂是具有中国特色的。我国的科研人员正在发挥传统药学的优势，寻找更多高效、无毒的自由基清除剂并使它们在食品、药品、化妆品等更多领域得到应用，以造福于民。

当然，人类要想从根本上避免多余自由基的侵害，还要从增强环保意识，切实改善我们的生存环境做起。

氧化自由基 - 自由基的研究现状

比起细菌学、病毒学等很多学术领域来说，自由基还是一门比较年轻的学科。人类对自由基的研究开始于二十一世纪初，最初的研究主要是自由基的化学反应过程，随后自由基知识渗透到生物学领域。虽然在二十世纪六十年代人们已经认识到自由基与疾病的密切关系，但由于受到技术方法的限制，研究进展缓慢。近年来，研究短寿命自由基的技术有了新的突破，推动了生物学的迅速发展，形成了一个以化学、物理学和生物医学相结合的蓬勃发展的新领域即自由基生物学、医学领域。这是一个跨学科的边缘学。

人类对自然界的认识总是随着科技手段的发展而逐渐深入的。80年代人类认识焦油对人体的攻击与危害后运用了大量的科技手段进行阻断进入二十一世纪。对自由基的认识也毫不例外的需要依靠先进的技术手段。由于含有一个不成对电子的自由基很活跃，大多数自由基的寿命都非常短，常以毫秒或微秒记，因此，对数自由基研究的难度可想而知。借助与电子自旋共振技术和自旋捕集剂国内、外的科学家们已经捕捉到了一部分自由基。但在成千上万种自由基中，被直接捕捉到的自由基还有限。

自从发现自由基对人类健康的危害后，如何能更接近生命现象进一步研究自由基的反应机理和损伤的分子机理就成为这个领域国际上期待解决的前沿课题。从国内外的大量报纸看，很多自由基的反应规律和损伤机理中的一些关键问题至今尚在研究中。

随着对自由基研究的逐步深入，科学家们越来越清楚的认识到，清除多余自由基的措施有益于某些疾病的预防和治疗，而自由基清除剂的研究对人体健康的意义便显的更为重大。因此，开发和利用高效无毒的天然抗氧化剂------自由基清除剂，已成为当今科学发展的趋势。科学家们相信，在21世纪，人类一定能认识和控制自由基，使我们的生命质量再实现一个新的飞跃。

氧化自由基 - 防止老化清除自由基

人之所以会老化、体力衰退、皮肤失去光泽及弹性，除了年龄是无法抗拒的因素外，主要的即是体内自由基过多，年轻时体内有较好的中和系统来排除自由基，降低它所造成的伤害；然而随着年龄增长，人体修复自由基的能力也随之下降；若未能及时补充抗氧化物，细胞就开始损伤，疾病于是产生，越来越多的证据显示，体内自由基含量越高，寿命越短。

那什么时候开始抗老化治疗呢？原则上最好在身体器官尚未老化前或有衰老现象时即应开始治疗。除了接受健康专业咨询外，重要的还是要从自己的生活做起。由于不当的生活及饮食习惯会在体内制造自由基，此自由基会进一步破坏细胞之脂质，蛋白质及染色体中之核酸，而导致细胞突变成为癌细胞。

一、拒绝抽烟：科学研究抽烟是目前产生最快及最多自由基的方式，每吸一口烟会制造十万个以上之自由基，会导致全身性的癌症，甚至加速癌症细胞生长。尤其是肺癌高达五十倍以上的危险率，还有它会造成许多慢性病，例如心血管病症及糖尿病，还有研究证实一手烟及二手烟伤害是一样的。

二、减少做菜的油烟：中国人做菜喜欢煎煮炒炸，大多数家庭主妇做菜是使用色拉油。色拉油是多元不饱和脂肪酸，很容易氧化成为自由基。最近研究较安全的油是含有单元不饱和脂肪酸大于50％的，如橄榄油含有百分之七十不饱和脂肪酸，是很好的食用油。还有尽量少食煎炸食物，所以为了您的健康，美式快餐店及中式自助餐店少去。

三、尽量少服不需要的药物：有些药物包括中西药是有毒性的，例如抗生素，消炎痛剂，化疗药物是会产生自由基的，不要误信药物可以有病治病，无病保身。患病时应该找医生看病，应该服药才可以服药，不可以随便乱服药。

四、避免农药的污染：农药会产生大量自由基。选择蔬果产品外观应不好看，甚至有虫咬过的农产品，是较安全及少农药的。另外一种降低农药残留方法是将蔬果放入冰箱一至二天才用，这样可以降低百分之发八十至九十之农药残留量，还有应时常清洗冰箱。

五、大量饮用干净的水：健康的饮水每日应饮用干净水2000毫升以上。台湾学者研究发现，台湾人身体中的重金属80％以上过量，最常见有汞、铅、镉等重金属。所以我们更要注意饮水健康，天然且检验合格的矿泉水是很很好的选择，用逆渗透水也是很好的选择。罐装各式饮料含各种添加物是不好的水分补充，纯净的水是最好的水分补充物。

六、多食用蔬菜及水果：健康的饮食应是每日蔬果及肉类比例为七比三，蔬果中含有天然抗

自由基的维生素及黄酮素，还有增加肠蠕动的纤维素。实用蔬果最好生食，以免维生素及黄酮素流失，每天食用有三种颜色以上之蔬果，这样才能补充充足的维生素及黄酮素。

七、少摄取动物高脂肪类食物：鱼、蛋、奶、豆类均含有丰富蛋白质，应适当摄取。研究发现高脂肪及蛋白食物经烟熏、烧烤过程中，肉类油脂滴入碳中，在高温下裂解，与炭火作用形成毒性强的致癌物－－多环芳烃，随烟熏挥发会回到食物中。高温烹调会使蛋白质及氨基酸裂解，产生胺类衍生物而致癌。

八、减少加工食物摄取：食品加工过程中会添入色素，防腐剂及香料等，这些过多食入身体会产生过多自由基的。例如腌制食品含有硝酸盐，如在加工过程中添加过量，会在胃中与肉类，蔬菜中之胺类作用，造成硝酸胺，此为高致癌物。

氧化自由基 - 运动与自由基

运动对於我们的身体好处是众人皆知的事, 除了可以让我们放松压力, 免除心血管疾病之苦, 伸筋骨, 可以说是百病良医, 但是我们同时也知道, 运动需要专业的辅助工具与适当的专业知识, 否则运动不足毫无效用, 过度运动却又容易造成运动伤害, 但除此之外, 您知道运动还会产生自由基?

氧气是生命的基础, 我们的生命基本上是一部氧化与还原的循环机器, 我们吃下食物, 然后吸收, 再以氧化作用转变成我们可以利用的能量消耗它, 这个过程无疑会意外地产生许多自由基, 当我们年轻时, 体内有非常好的自由基中和系统来为我们免除自由基造成的伤害, 但是当我们日日年老, 我们的自由基修补系统也随之老化效率下降, 而未被中和的自由基就会慢慢累积, 并且对们的身体攻击与伤害

运动时会发生比平常多的自由基, 因为我们的身体在大量运用氧气, 会意外地发生单电子氧自由基, 所以, 对於40岁以上的人, 因为自由基修补系统已经功能下降, 所以可能会发生自由基伤害, 我们也听说, 年长者更需要运动不是吗?如此一来不是很矛盾?

所以美国老化医学学会(amrican aging association)建议, 40岁是一个关键的年龄, 40岁以下的人因为自由基修补系统尚佳, 无需顾虑运动的自由基问题, 而40岁以上的人要避免做太过激烈的运动, 以免产生的自由基伤害, 而一方面也要多服用抗氧化物, 如常见的维它命c, e, β-胡萝卜素, 以及各种青菜水果, 来中和体内的自由基。

注: 人体内重要的自由基包括:

1. Superoxide (O2?.)

2. Hydrogen peroxide (H2O2)

3. Hydroxyl radical (·OH)

4. Singlet oxygen (1O2)

5. Peroxyl radical (ROO?)

6. Nitric Oxide (NO)

7. Peroxynitrite (ONOO-)

8. Hypochlorous acid (HOCl)

由于特殊的电子排列结构，氧分子(O2)极容易形成自由基。这些由氧分子(O2) 形成的自由基统称为Reactive Oxygen Species(ROS)。上述的O2?.、H2O2、·OH、和1O2即为ROS。

氧化自由基 - 人体内自由基的来源:

1. Autoxidation(体内一些分子例如catecholamines、hemoglobin、myoglobin、reduced cytochrome C、和thiol在氧化的过程会产生自由基。)

2. Enzymatic oxidation(一些经由酵素催化的氧化过程会产生自由基。)

3. Respiratory burst(吞噬细胞在清除外来微生物时会产生自由基。)

4. Drugs(例如某些抗生素、抗癌药物会在体内产生自由基，特别是在高氧状态。)

5. Radiation(电磁辐射和粒子辐射会在体内产生自由基。)

6. Tobacco smoking (吸烟会产生大量的自由基。)

7. Inorganic particles(吸入石棉、石英、或矽尘，吞噬细胞会在肺部产生自由基。)

8. Gases(臭氧会产生自由基。)

9. Others(发烧、使用大量类固醇、或甲状腺机能亢进等情况会提高体内的代谢速率而产生较多的自由基。空气中的工业废气、杀虫剂、麻醉气体、有机溶剂也会在体内产生自由基。)

氧化自由基 - 人体内自由基的作用:

由於自由基含未配对的电子，所以极不稳定(特别是Hydroxyl radical)，因此会从邻近的分子(包括脂肪、蛋白质、和DNA)上夺取电子，让自己处於稳定的状态。这样一来，邻近的分子又变成一个新的自由基，然後再去夺取电子…。如此连锁反应的结果，让细胞的结构受到破坏，造成细胞功能丧失、基因突变、甚至死亡。

但是少量并且控制得宜的自由基是有用的。例如白血球利用自由基(Superoxide, Nitric Oxide)来杀死外来的微生物，体内一些分解的代谢反应须要自由基来催化，血管的舒张和部分神经、消化系统讯号的传导要藉助於自由基(Nitric Oxide)，基因经由自由基的刺激而得以产生突变以更适应环境的变化。

人体内保护细胞免於受自由基伤害(抗氧化)的机制:

1. Enzymatic antioxidants

(1) Superoxide dismutases (SOD) (催化把两个O2?.转变为H2O2和O2的反应，抗氧化能力来自其所含之镁、铜、或锌，其浓度可被诱导而提高。)

(2) Catalase(催化H2O2转变为H2O和O2的反应。)

(3) Glutathione peroxidases (大部分含硒Selenium，也是催化H2O2转变为H2O和O2的反应。此外还可以把有机的过氧化物转变为酒精。)

(4) In addition to these enzymes, glutathione transferase, ceruloplasmin,

hemoxygenase and possibly several other enzymes may participate in enzymatic control of oxygen radicals and their products.

2. Non-enzymatic Antioxidants

(1) Vitamin E (脂溶性，把细胞膜上产生的过氧自由基的电子接收，让自己暂时成为一自由基。)

(2) Vitamin C(水溶性，可让Vitamin E恢复其抗氧化能力。)

(3) Glutathione(细胞内最重要的抗氧化物，其free sulphydryl group (SH)可以接收自由基的电子。)

(4) In addition to these "big three", there are numerous small molecules that function as antioxidants. Examples include bilrubin, uric acid, flavonoids

and carotenoids.

自由基氧化理论

一、自由基氧化理论从古至今，人类一直在探索、研究，希望可以找出什么方法使人青春长驻、长生不老。人是否可以长生不老？人的寿命到底有多长呢？现在最新的国际公认的人的平均寿命是120岁，而现在全世界人类的平均寿命还不到70岁，主要原因是疾病，许多人30多岁的时候就已经患有心血管病、糖尿病、肾病、脂肪肝等等，有的甚至是同时身患好几种疾病，绝大多数人是病死的，自然老死的人很少。现在越来越多的科学家相信衰老是一种疾病，而不是因时间流失而产生的必然结果。衰老既然是一种疾病，那么人类就一样可以延缓衰老或逆转衰老。衰老是如何产生的呢？1956年，英国的哈曼博士率先提出自由基与机体衰老和疾病有关，接着在1957年发表了第一篇研究报告，阐述用含0.5％－1％自由基清除剂的的饲料喂养小鼠可延长寿命。当时这一理论并不被人重视，人们接受这一理论是在20多年后，由于自由基学说能比较清楚地解释机体衰老过程中出现的种种症状，如老年斑、皱纹及免疫力下降等，现在这一理论是科学界最为一致认同的老化理论。我们可以几天不喝水，十几天不吃饭，但缺乏氧的供应几分钟就会死亡，氧气进入体内，在细胞中被利用产生能量，所以氧气对人体是至关重要的。但我们也会经常注意到一个现象：铁块生锈，我们知道是氧化了；一个已经切开的苹果，放置几分钟就会发黄，这也是因为被氧化了。如果把苹果放入水中，使苹果与氧气隔开，苹果的切面就不会变色。同样，氧气也会氧化人的身体。自由基一、自由基氧化理论同时，细胞在利用氧气产生能量的过程中，会产生一种副产品，即自由基，就像碳在燃烧时会产生二氧化碳，而在不充分氧化时会产生一氧化碳一样。自由基不像病毒、细菌是有生命的微生物，而是一个原子。简单的说，在我们这个由原子组成的世界中，有一个特别的法则，这就是，只要有两个以上的原子组合在一起，它的外围电子就一定要配对，如果不配对，它们就要去寻找另一个电子，使自己变成稳定的元素。科学家们把这种有着不成对的电子的原子或分子叫做自由基。自由基非常活跃，非常不安分。为了使自己的结构稳定下来，它会攻击细胞内其他正常的原子，抢夺它们的电子，使细胞死亡或者发生变异。这种缺少了一个电子，而又非常活跃的原子或分子的自由基，存在空间相当广泛。科学家在二十世纪初从烟囱和汽车尾气中发现了这种十分活跃的物质。随后的研究表明，自由基的生成过程复杂多样，比如，加热、燃烧、光照，一种物质与另一种物质的接触或任何一种化学反应都会产生自由基。在日常生活中与您最亲密接触的渠道便是您烹制美味的菜肴时或您点燃一只醉心于吞云吐雾时，您精心使用化妆打扮时，自由基就悄悄地蔓延开来了。自由基的种类非常多，，自由基的存在的空间也是无处不在。它们以不同的结构特征，在与其他元素结合时，发挥着不同的作用。人体里也有自由基，他们既可以帮助传递维持生命活力的能量，也可以被用来杀灭细菌和寄生虫，还能参与排除毒素。受控的自由基对人体是有益的。但当人体中的自由基超过一定的量，并失去控制时，这种自由基就会给我们的生命带来伤害。

认识过氧化物与自由基

认识过氧化物与自由基 Document serial number【KKGB-LBS98YT-BS8CB-BSUT-BST108】

认识过氧化物与自由基 1.自由基是什么？自由基是含有不成对电子并且能独立存在的化学物质。根据此定义，自由基可以是带正电的离子，也可以是带负电的离子，甚至是电中性的分子。 2.自由基产生的方式：（1）正常分子的共价健均衡断裂，产生含有不成对电子的自由基；（2）正常分子丢失一个电子；（3）向正常分子中加上一个电子。第一种方式产生自由基需要非常高的能量，这种高能量可能是高温、紫外线，或者离子辐射。同前两种方式相比，第三种方式在生物体内最为普遍。最常见的自由基是活性氧类自由基，比如羟离子自由基（-OH），氧离子自由基（O2-）。 3.自由基是如何产生的呢？（1）人体代谢产物的来源人体在正常的代谢过程中，会产生大量的自由基，这些自由基包括：身体细胞内的线粒体在有氧呼吸中产生的自由基、细胞中过氧化氢酶对脂肪酸进行β氧化时也会产生大量的自由基，黄嘌呤氧化酶在转化成尿酸过程中产生自由基、中枢神经中多巴胺也是一个自由基的重要来源等等。（2）环境污染中存在大量的自由基如汽油燃烧中可产生自由基、抽烟可产生自由基、油炸食品、腌制食品、烧烤食品都会产生自由基，以及一些化工产品的污染（如装修污染等）也会产生自由基。（3）紫外线产生自由基，强阳光照射的紫外线是产生自由基的最重要来源，也是影响人体健康及造成肌肤伤害的主要因素。（4）各种的辐射源也会产生自由基如核辐射、电视、电脑、手机、X光机等辐射源均会产生自由基。（5）其它接触到的有毒有害物质以及体内代谢产生的毒素和体内有害细菌产生的毒素也会产生自由基。 4.过氧化物侵害过氧化物的定义：含有过氧基-O-O-的。可看成的衍生物，中含有过氧（O22-）是其特征。过氧化物包括金属过氧化物、过氧化氢、过氧酸盐和。周期表中ⅠA、ⅡA、ⅢB、ⅣB族以及某些（如铜、银、汞)能形成金属过氧化物。当人体细胞受自由基攻击时，体内代谢中的氧化还原反应立即向氧化增强方向变化，就会生成过氧化物，而过氧化物中不稳定的活性氧，自由基离子会对细胞中的各大分子物质如脂质、糖质、蛋白质、核酸等发生氧化反应，从而引起这些大分子物质的变性、交链、断裂等，导致细胞结构与功能的破坏。这就是过氧化物的侵害 5.人体细胞过氧化物侵害类型（1）对脂类的伤害细胞中的许多组织如细胞膜、线粒体膜、核膜、质膜等都含有脂肪，包括磷脂，不饱和脂肪酸等。这些脂肪中首先被氧化的是不饱和双链的α-亚甲基中的H被O离子取代，成为脂类自由基，然后进一步氧化成氧化自由基。而后者再与未被氧化的脂类形成氢过氧化物和脂类自由基。如此不断地连续反应，使脂类不断地被氧化。虽然刚开始所生成的氢过氧化物是不稳定的，但经过多次复杂的分裂和相互作用以后，最终可形成醛、酮、醇、碳氢

简述活性自由基的种类及其原理

1.简述活性自由基的种类及其原理、答 2.芳杂环高分子的特点;写出五种典型的芳杂环高分子的结构制备方法答：特点，软化点高、热稳定性高、机械性能高、耐化学试剂性聚苯的合成：聚苯硫醚的合成：聚砜的合成

聚芳砜的合成聚醚砜PES-C 的合成 3.简述高吸水性树脂的吸水和保水机理，以及影响吸水性能的主要原因答：自然界中能吸水的物质很多，按其吸水的机制来分，可分为两类：一类是物理吸附类，像传统的吸水性材料如棉花、纸张、海绵等，其吸水机制主要是毛细管吸附原理，所以这类物质吸水能力不高，只能吸收自重的几十倍的水，且一旦施压，所吸收水分就逸出，保水性能差。另一类是化学吸附类，通过化学键的方式把水和亲水性物质结合在一起成为一个整体。此种吸附结合很牢，加压也不易失去所吸收水分。高吸水性树脂是具有三维空间网络结构的高聚物，所吸收水分既有物理吸附，又有化学吸附。因此，具有神奇的吸水能力，可吸收成百上千倍的水

4.设计一种水溶性感光高分子体系，并说明其感光机理答 5.简述超滤和超滤膜的特点答：超滤技术始于1861 年，其过滤粒径介于微滤和反渗透之间，约5～10 nm，在0.1～ 0.5 MPa 的静压差推动下截留各种可溶性大分子，如多糖、蛋白质、酶等相对分子质量大于500的大分子及胶体，形成浓缩液，达到溶液的净化、分离及浓缩目的。超滤技术的核心部件是超滤膜，分离截留的原理为筛分，小于孔径的微粒随溶剂一起透过膜上的微孔，而大于孔径的微粒则被截留。膜上微孔的尺寸和形状决定膜的分离效率。超滤膜均为不对称膜，形式有平板式、卷式、管式和中空纤维状等。超滤膜的结构一般由三层结构组成。即最上层的表面活性层，致密而光滑，厚度为0.1～1.5μm，其中细孔孔径一般小于10nm；中间的过渡层，具有大于10nm的细孔，厚度一般为1～10μm；最下面的支撑层，厚度为50～250μm，具有50nm以上的孔。支撑层的作用为起支撑作用，提高膜的机械强度。膜的分离性能主要取决于表面活性层和过度层。中空纤维状超滤膜的外径为0.5～2μm。特点是直径小，强度高，不需要支撑结构，管内外能承受较大的压力差。此外，单位体积中空纤维状超滤膜的内表面积很大，能有效提高渗透通量。制备超滤膜的材料主要有聚砜、聚酰胺、聚丙烯腈和醋酸纤维素等。超滤膜的工作条件取决于膜的材质，如醋酸纤维素超滤膜适用于pH = 3～8，三醋酸纤维素超滤膜适用于pH = 2～9，芳香聚酰胺超滤膜适用于pH = 5～9，温度0～40℃，而聚醚砜超滤膜的使用温度则可超过100℃。 6.以事例解释本征型导电高分子的两种主要到点机理和影响电导率的因素 7.医用高分子材料的基本要求，举出三种常用的医用高分子结构式答;（1）化学隋性，不会因与体液接触而发生反应人体环境对高分子材料主要有以下一些影响： 1)体液引起聚合物的降解、交联和相变化； 2)体内的自由基引起材料的氧化降解反应； 3)生物酶引起的聚合物分解反应； 4)在体液作用下材料中添加剂的溶出； 5)血液、体液中的类脂质、类固醇及脂肪等物质渗入高分子材料，使材料增塑，强度下降。但对医用高分子来说，在某些情况下，“老化”并不一定都是贬意的，有时甚至还有积极的意义。如作为医用粘合剂用于组织粘合，或作为医用手术缝合线时，在发挥了相应的效用后，反倒不希望它们有太好的化学稳定性，而是希望它们尽快地被组织所分解、吸

自由基及检测方法

ESR 电子顺磁共振（EPR）或称电子自旋共振（ESR）现象最早发现于1944年。它利用具有未成对电子的物质在磁场作用下吸收电磁波的能量使电子发生能级间的跃迁的特征，对顺磁性物质进行检测与分析。自旋捕集方法是将不饱和的抗磁性化合物（自旋捕集剂）加入反应体系,与反应体系中产生的各种活性高、寿命短的自由基结合形成相对稳定的自旋加合物,以适于ESR检测其原理是利用适当的自旋捕捉剂与活泼的短寿命自由基结合,生成相对稳定的自旋加合物,可以用电子自旋共振波谱法检测自旋加合物的数量,利用自旋加合物的数量来计算原来自由基的多少。 H： V： ESR测自由基是怎么被检测的（细胞，组织，溶液？体内，体外？） (MGD)2 - Fe2 +,是含有10mmol·L- 1MGD 和2mmol·L- 1FeSO4的溶液。体外捕集：处死后取组织（血液、细胞），加入捕集剂，ESR测定体内捕集：腹腔注射捕集剂，处死取组织（血液、细胞），ESR测定腹腔注射几乎没有检测到自由基信号，或者信号很弱，而处死后样品加捕获剂则可以检测到自由基信号。通用捕获剂典型的自旋捕捉剂是亚硝基化合物或氮氧化合物，把足够量的自旋捕捉剂加入到产生自由基的体系中，自旋捕获剂就会快速地和任何出现的自由基反应，最后给出稳定的可检测的氮样氧自由基加合物。所形成的自由基加合物的ESR 谱上有被捕自由基基因给出的超精细分裂,可鉴别被捕自由基通用自旋捕获剂所形成的自由基加合物对自由基结构变化相当敏感， ESR 技术检测O-2 O-2可以与1，2-二羟基苯-3，5-二磺酸钠(Tiron)(钛铁试剂)快速反应生成一种称之为“Tiron 半醌自由基”的自旋加合物，比较稳定，可在室温下应用电子顺磁共振波谱仪(EPR)进行检测，从而解决了生理条件下水溶液中寿命极其短暂的O-2·的定性和定量问题 ESR 技术检测·OH DMPO作自由基捕获剂对自由基结构变化相当敏感,可以提供自由基结构的详细信息。它与·OH产生的自旋加合物的ESR谱表现出特别容易识别的特征谱线。在溶液中容易形成的自我捕集产物二聚体自由基不会干扰实验结果。 ESR 技术检测血红蛋白结合的一氧化氮在组织或血液中，一氧化氮大多与氧或过渡金属反应生成了硝酸盐或亚硝酸盐以及一氧化氮与金属的配合物。一氧化氮与血红蛋白的结合速率常数非常高，而且能够得到有特征的ESR 波谱。利用这一性质，我们可以用血红蛋白作为一氧化氮的捕集剂检测一氧化氮自由基。但是，HbNO 极易氧化，这就限制了这种方法在富氧条件下的应用。 ESR 技术检测生物体系产生的一氧化氮一氧化氮与含金属蛋白反应产生的亚硝酰的金属配合物，往往会抑制细胞中许多重要的酶，对细胞产生毒害作用。目前应用较多的捕集剂的有Fe2+- (DETC)2，它可与一氧化氮形成稳定的单亚硝酰-铁配合物MNIC，给出特征的ESR 波谱。但由于Fe2+-( DETC)2不溶

自由基的形成

清除自由基研究方法汇总

电子自旋共振法（ESR）、高效液相色谱法、化学发光法、比色法、分光光度法自由基清除剂也称为抗氧化剂，可清除体内多余的自由基，减轻它们对机体的损伤。目前常用超氧阴离子自由基体系（O2-·）、羟基自由基体系（·OH）、二苯代苦味酰基自由基体系（DPPH·）对某抗氧化剂的体外清除自由基能力进行了研究。其中ESR法和气相色谱法、HPLC 法对自由基的检测灵敏度高，但对设备要求较高，操作复杂，无法在一般实验室普及。而其中的分光光度法、化学发光法、荧光分析法等不需要昂贵的仪器，易于被一般实验室所采用，但测定过程中的干扰因素较多，容易对测定的准确性和灵敏度造成影响。分光光度法最常用。原理部分： 1.DPPH·法测试机理 DPPH·（二苯代苦味脐基自由基）的甲醇溶液呈深紫色，可见光区最大吸收峰为492nm。当自由基清除剂加入到DPPH·溶液中时，DPPH·的单电子被配对而使其颜色变浅，在最大吸收波长处的吸光度减少，而且颜色变浅的程度与配电子数成化学计量关系，因此，可通过吸光度减弱的程度来评价自由基被消除的情况。 2. 羟基自由基（·OH） 1）邻二氮菲法[70]

实验原理：邻二氮菲可与Fe2+形成络合物，此络合物在510nm 处有最大吸收峰，是一常用的氧化还原指示剂，其颜色变化可敏锐地反映溶液氧化还原状态的改变。H2O2/ Fe2+体系可通过Fenton 反应产生羟自由基，邻二氮菲－Fe2+水溶液被羟自由基氧化为邻二氮菲－Fe3+后，其510nm 最大吸收峰消失。如果反应体系中同时存在羟自由基清除剂，则Fenton 反应产生的羟自由基将被此清除剂全部或部分清除，邻二氮菲－Fe2+络合物受到的破坏将会随之减少。根据这一原理，可建立以A510变化反映自由基清除剂对羟自由基清除作用的比色测定法。 2）水杨酸法[71] 实验原理：羟自由基易攻击芳环化合物产生羟基化合物，因此可用水杨酸捕集Fenton 反应体系中的·OH，生成的2,3－二羟基苯甲酸用乙醚萃取，用钨酸钠和亚硝酸钠显色，然后用分光光度计测定其在510nm 处的吸光值，此吸光值可反映体系中的羟自由基浓度。 3）甲基紫-Fe2+-H2O2反应体系测定原理：在Fenton反应的基础上加入甲基紫作显色剂，反应式如下： Fe2++H2O2→Fe3++OH-+·OH 甲基紫在酸性溶液中呈现紫色[9],在578nm 处有强吸收。反应产生的·OH 具有高的反应活性，容易进攻高电子云密度点，会与甲基紫中具有高电子云密度的-C=C-基团发生亲电加成反应，使甲基紫褪色。通过测定甲基紫在578nm 处吸光度值的变化可间接测定出·OH 的生成量。当有清除自由基的物质存在时，会阻断甲基紫与·OH 的反应，从而使得甲基紫的颜色有所加重，因此可利用抗氧化剂加入前后溶液吸光度值的变化来评价物质的抗氧化性强弱。

自由基的形成

自由基的形成自由基又称游离基，是具有非偶电子的基团或原子，它有两个主要特性：一是化学反应活性高；二是具有磁矩。在一个化学反应中，或在外界（光、热等）影响下，分子中共价键分裂的结果，使共用电子对变为一方所独占，则形成离子；若分裂的结果使共用电子对分属于两个原子（或基团），则形成自由基。有机化合物（Organic compounds）发生化学反应时，总是伴随着一部分共价键（covalent bond）的断裂和新的共价键的生成。例如酪氨酸自由基(tyrosine radical)，共价键的断裂可以有两种方式：均裂（homolytic bond cleavage）和异裂（heterolyticcleavage）。键的断裂方式是两个成键电子在两个参与原子或碎片间平均分配的过程称为键的均裂（homolyticbondcleavage）。两个成键电子的分离可以表示为从键出发的两个单箭头。所形成的碎片有一个未成对电子，如H·，CH·，Cl·等。若是由一个以上的原子组成时，称为自由基（radical）。因为它有未成对电子，自由基和自由原子非常的活泼，通常无法分离得到。不过在许多反应中，自由基和自由原子以中间体的形式存在，尽管浓度很低，存留时间很短。这样的反应称为自由基反应（radical reactions）。自由基，化学上也称为“游离基”，是含有一个不成对电子的原子团。由于原子形成分子时，化学键中电子必须成对出现，因此自由基就到处夺取其它物质的一个电子，使自己形成稳定的物质。在化学中，这种现象称为“氧化”。我们生物体系主要遇到的是氧自由基，例如超氧阴离子自由基、羟自由基、脂氧自由基、二氧化氮和一氧化氮自由基。加上过氧化氢、单线态氧和臭氧，通称活性氧。体内活性氧自由基具有一定的功能，如免疫和信号传导过程。但过多的活性氧自由基就会有破坏作用，导致人体正常细胞和组织的损坏，从而引起多种疾病。如心脏病、老年痴呆症、帕金森病和肿瘤。此外，外界环境中的阳光辐射、空气污染、吸烟、农药等都会使人体产生更多活性氧自由基，使核酸突变，这是人类衰老和患病的根源。产生自由基的方法 ①引发剂引发，通过引发剂分解产生自由基 ②热引发，通过直接对单体进行加热，打开乙烯基单体的双键生成自由基 ③光引发，在光的激发下，使许多烯类单体形成自由基而聚合 ④辐射引发，通过高能辐射线，使单体吸收辐射能而分解成自由基 ⑤等离子体引发，等离子体可以引发单体形成自由基进行聚合，也可以使杂环开环聚合 ⑥微波引发，微波可以直接引发有些烯类单体进行自由基聚合。中国对自由基的认识近年来，随着中国人民物质生活水平和对生活质量的要求不断提高，人们对保健知识的需求也与日俱增，近一段时间内，在有关保健知识的传播中，一个新的名词--自由基出现的频率越来越高，保健用品中、化妆品中、烟草中、日常食品中等…..那么，究竟什么是自由基，它与我们人类的健康有什么关系呢？简单的说，在我们这个由原子组成的世界中，有一个特别的法则，这就是，只要有两个以上的原子组合在一起，它的外围电子就一定要配对，如果不配对，它们就要去超氧化物歧化酶(SOD)寻找另一个电子，使自己变成稳定的元素。科学家们把这种有着不成对的电子的原子或分子叫做自由基。自由基非常活跃，非常不安分。就象我们人类社会中的不甘寂寞的单身汉一样，如果总也找不到理想的伴侣，可能就会成为社会不安定的因素。那它是如何产生的呢？又如何对人的身体产生危害的呢？早在上个世纪末90年代初期，中国大陆对自由基的认知来自于北京卷烟厂在出口产品定单中外方产品的要求，外方，尤其是日本提出，吸烟危害人体健康，不仅仅是尼古丁、焦油，还有一种更厉害的物质是自由基。当一个稳定的原子的原有结构被外力打破，而导致这个原子缺少了一个电子时，自由基就产生了。于是它就会马上去寻找能与自己结合的另一半。它活泼，很容易与其他物质发生化学反应。当它与其他物质结合的过程中得到或失去一个电子时，就会恢复平衡，变成稳定结构。这种电子得失的活动对人类可能是有益的，也可能是有害的。一般情况下，生命是离不开自由基活动的。我们的身体每时每刻都从里到外的运动，每一瞬间都在燃烧着能量，而负责传递能量的搬运工就是自由基。当这些帮助能量转换的自由基被封闭在细胞里不能乱跑乱窜时，它们对生命是无害的。但如果自由基的活动失去控制，超过一定的量，生命的正常秩序就会被破坏，疾病可能就会随之而来。所以说自由基是一把双刃剑。认识自由基，了解自由基对人体的作用，对健康十分必要。存在空间这种缺少了一个电子，而又非常活跃的原子或分子的自由基，存在空间相当广泛。科学家在二十世纪初从烟囱和汽车尾气中发现了这种十分活跃的物质。随后的研究表明，自由基的生成过程复杂多样，比如，加热、燃烧、光照，一种物质与另一种物自由基与疾病质的接触或任何一种化学反应都会产生自由基。在日常生活中与您最亲密接触的渠道便是您烹制美味的菜肴时或您点燃一只烟醉心于吞云吐雾时，您精心使用化妆品

氧化自由基

氧化自由基也称为“游离基”，是含有一个不成对电子的原子团，过多的活性氧自由基就会有破坏行为，导致人体正常细胞和组织的损坏，从而引起多种疾病。编辑摘要目录 [隐藏 ] 1 强氧化自由基对裸甲藻的影响 2 自由基反应 3 自由基的存在空间 4 自由基对人体的危害 5 途径一 6 途径二 7 如何降低自由基对人体的危害 8 自由基的研究现状 9 防止老化清除自由基 10 运动与自由基 11 人体内自由基的来源: 12 人体内自由基的作用: 13 抗氧化，消除自由基：机体氧化反应中产生的有害化合物，具有强氧化性，可损害机体的组织和细胞，进而引起慢性疾病及衰老效应。有机化合物（Organic compounds）发生化学反应时，总是伴随着一部分共价键（covalent bond）的断裂和新的共价键的生成。共价键的断裂可以有两种方式：均裂（homolytic bon d cleavage）和异裂（heterolytic cleavage）。键的断裂方式是两个成键电子在两个参与原子或碎片间平均分配的过程称为键的均裂（homolytic bond cleavage）。两个成键电子的分离可以表示为从键出发的两个单箭头。所形成的碎片有一对未成对电子，如H·，CH·，Cl·等。若是由一个以上的原子组成时，称为自由基（radical）。因为它有未成对电子，自由基和自由原子非常的活泼，通常无法分离得到。不过在许多反应中，自由基和自由原子以中间体的形式存在，尽管浓度很低，存留时间很短。这样的反应称为自由基反应（radic al reactions）。自由基，化学上也称为“游离基”，是含有一个不成对电子的原子团。由于原子形成分子时，化学键中电子必须成对出现，因此自由基就到处夺取其他物质的一个电子，使自己形成稳定的物质。在化学中，这种现象称为“氧化”。我们生物体系主要遇到的是氧自由基，例如超氧阴离子自由基、羟自由基、脂氧自由基、二氧化氮和一氧化氮自由基。加上过氧化氢、单线态氧和臭氧，通称活性氧。体内活性氧自由基具有一定的功能，如免疫和信号传导过程。但过多的活性氧自由基就会有破坏行为，导致人体正常细胞和组织的损坏，从而引起多种疾病。如心脏病、老年痴呆症、帕金森病和肿瘤。此外，外界环境中的阳光辐射、空气污染、吸烟、农药等都会使人体产生更多活性氧自由基，使核酸突变，这是人类衰老和患病的根源。近年来，随着我国人民物质生活水平和对生活质量的要求不断提高，人们对保健知识的需求

自由基

自由基台大郑剑廷助理教授演讲后心得分享壹、什么是自由基究竟什么是自由基呢？无论是活蹦乱跳的动物，还是静止不动的岩石；无论是奔流不息的河水，还是触摸不到的空气，地球上的所有物体都是由分子构成的，例如氧分子、氢分子、水分子、醣类、蛋白质、脂质．．．，一个稳定的分子，它所包含的电子应该都是成双成对的，即是电子的总数必定是偶数，但是有时由于某些原困，分子或电子内出现了一个落单的电子或分子，使总数变成单数，此种分子很不稳定它们十分活泼，与原物质相比，衍生而来的分子是具有更高的自由能及高度的活动性，我们把它命名为﹝自由基﹞（Free Radical），自由基以它特有的氧化作用进攻邻近的分子，以抢夺或者分享它们的电子，尤其是生物大分子，这称之为自由基的活跃性。而这种使自己电子配对，造成对方失去电子的过程，是种『氧化』作用，在『氧化』过程中，能产生大量的加成物，使分子发生交联作用，因此具有极大的破坏性，特别当它失去电子，就会积极的主动地寻找对象进行反应，这就形成了损伤组织的连锁反应，因此自由基形成的氧化反应对生物体可以导致严重地生理衰老和病理性变化。自由基的活跃性有强弱的不同，通常越小，越简单的自由基活性越大，氢氧自由基（OH或羟）就是最具破坏力的。自由基也有好坏之分，有些免疫细胞释放自由基以杀死入侵的细菌，病毒或癌细胞，有些自由基则参与了细胞内的重要代谢功能，而一氧化氮(NO)却对人体在适当量时是有帮助的。例如男人的阴茎勃起是靠一氧化氮(NO)来使阴茎充血的，威尔刚的作用是使一氧化氮(NO)作用时间延长而达到勃起。它们多属于『好』自由基，而有害的自由基是指具有破坏性的自由基，它们攻击毁坏正常分子，包括DNA、蛋白质、脂质等等，如果细胞不断地受到有害自由基的攻击而导致了永久性的损伤，细胞正常的运作就会受到影响，长期下来细胞的损坏积少成多，直至总体无法修复的程度，造成了老化现象，而且不可避免的疾病丛生，最后导致死亡。贰、自由基的种类：一、生物合成的：人体内因需要而由胺基酸而合成的，譬如一氧化氮(NO)是由L-精胺酸在一氧化氮(NO)合成酸下合成的。二、新陈代谢产物：在新陈代谢过程中产生的，例如氧自由基，包括超氧化物及羟基自由基。三、污染物：包括空气、水质、辐射、食品、药物、农药及防腐剂。环境污染物本身就是自由基。例如烟烟，只要一口烟烟就会有上千万的自由基产生。有些进入人体才形成自由基，例如水质污染重金属会促进羟基自由基形成。

抗氧化自由基

抗氧化自由基抗氧化是指抗氧化自由基的简称，英文Anti-Oxidant。人体因为与外界的持续接触，包括呼吸（氧化反应）、外界污染、放射线照射等因素不断的在人体体内产生自由基。科学研究表明，癌症、衰老或其它疾病大都与过量自由基的产生有关联。研究抗氧化可以有效克服其所带来的危害，所以抗氧化被保健品、化妆品企业列为主要的研发方向之一，也是市场最重要的功能性诉求之一。抗氧化就是任何以低浓度存在就能有效抑制自由基的氧化反应的物质，其作用机理可以是直接作用在自由基，或是间接消耗掉容易生成自由基的物质，防止发生进一步反应。人体在不可避免地产生自由基的同时，也在自然产生着抵抗自由基的抗氧化物质，以抵消自由基对人体细胞的氧化攻击。研究证明，人体的抗氧化系统是一个可与免疫系统相比拟的、具有完善和复杂功能的系统，机体抗氧化的能力越强，就越健康，生命也越长。人体的抗氧化物质有自身合成的，也有由食物供给的。酶和非酶抗氧化物质在保护由于运动引起的过氧化损伤中起至关重要的作用。补充植物活性硒增强抗氧化有利于运动机体减少自由基的产生或加速其清除，以对抗自由基的副作用，因而对一般人和运动员的健康都有益，可能延缓运动性疲劳发生和加快体能恢复，年龄大的体力活动者比年轻者服用抗氧化

剂效果更好。自由基人若要活着，除了要有食物供给充足的营养外，更需要靠不断地呼吸来获得氧气，氧气更是身体进行各种氧化反应所必需的，然而当人体正在利用氧气进行某些代谢反应时，不可避免地会产生一些不稳定物质，而这些不稳定的物质都是氧气的“变身”，它们的个性非常活泼，不喜欢安安稳稳地呆在原地，甚至喜欢去攻击别人，由于它们这种不喜欢受拘束的个性，称之为自由基。自由基这种不受束缚的个性固然令人头痛，但有时人体反而需要藉由自由基的活性来消灭某些侵入人体的微生物或不正常细胞。因此，活泼的自由基也有它们可爱的一面。当人体内自由基的浓度不是很高时，身体自有一套完善的系统来消灭这些自由基，该系统称为抗氧化系统：可是，很不幸的，生活的空间及形态均会造成体内自由基浓度大大增加，如吸烟、空气污染、水污染、放射线(x 线，紫外线)，杀虫剂、生活压力大、运动过度等，以上这些会使自由基浓度增加的情形，称之为氧化压力。氧化压力越大，体内自由基的浓度就越高，此时，身体中的抗氧化系统将面临不够使用的危机。概括来讲，自由基的来源有以下几方面：1. 抽烟( 二手烟)、酗酒( 每根烟会产生 10,000,000,000,000,000 个自由基)。2. 辐射、紫外线、电磁波、日光曝晒，或癌症患者接受的放射线治疗，都会产

自由基的来源

自由基的来源 (关键词：自由基的来源；电子转移；氧化还原；放射线照射；过氧化物；生物体；活性氧；氧的毒性；生成性质；超氧化物自由基；超氧化物歧化酶；维生素C；过氧化氢；过氧化氢酶；谷胱甘肽过氧化物酶；过氧化脂类；单线态分子氧；氢氧自由基) 第二节自由基的来源一、概念大多数化学键由双电子形成。这种键断裂时有二种可能：一种是异裂反应，成键的两个电子分给两种分裂产物之一，生成物为离子。另一种是均裂反应，两个电子均分给两个产物，此过程中产生的分裂物称为自由基（free-radical），在溶液中呈均一状态。自由基是指分子、原子或基团中有未配对电子的一类物质，如下述反应中的A·和B·，还有NO、NO2、I·及Na·等均具有未配对电子。绝大多数自由基寿命短，生成后不稳定，易被周围环境吸收。在化学反应机理的研究中，发现自由基参与的反应占相当大比例。二、自由基的来源机体在代谢中不断地产生自由基，在酶催化的电子转移及氧化还原反应中，有许多自由基中间体参与；某些药物在体内以自由基中间体的活性形式发挥作用；在光化学反应及放射中多以自由基发挥作用。生物体的自由基可通过下面几种方式产生。（一）放射线照射放射性可直接或间接地对生物体发生作用，α-射线具有高能粒子作用，γ-射线具有电磁波作用，使生物体组织成分的分子激励或离子化；最终是化学键被切生成自由基，使机体被损害，这是放射线对生物直接作用的结果，这种方式是少量的。生物体内含有大量水，放射线首先使水分解，产生反应性非常高的自由基如H·和·OH等，H·和·OH可产生多种效应如破坏机体各组织细胞等，这是放射线对生物间接作用的结果。生物体还被外部宇宙线、伦琴射线以及β射线包围，使生物体沐浴在大量射线之中，因而组织易遭损伤，加快老化的过程。（二）机体周围自由基前身物的转变我们周围环境有各种自由基或产生自由基的多种物质存在，如较稳定的氮氧化合物NO、NO2自由基，在大气中还有汽车排出的碳化氢，空气烟雾中的氟利昂等经太阳紫外线照射及光分解产生多种碳的自由基及卤原子；大气中的臭氧也可能转变成过氧化物自由基。食物中某些成分如茶叶在空气中放置过久，自由基含量会升高，还有一些脂类含有自由基的前身物以及过氧化物、某些药物、激素和类固醇等经机体摄取后，在代谢过程中也容易产生自由基。（三）生物体内活性氧的生成机体在代谢中不断产生的自由基，种类繁多，其中以活性氧最多。 1．活性氧种类：氧是偶电分子，分子中存在一个σ键和两个三电子π键，其简化结构式为。O2可呈现两种状态，即单线态（singlet state）又称为激发态，以1O2表示；另一种为三线态（triplet state），又称为基态，以3O2表示，3O2可吸收能量变为激发态； 3O2+hυ→1O2 氧化能力的指标是以氧分子的还原分子之间的标准氧化还原电位（E01）而定，如图9-1所示。

(2)人体内自由基种类

（2）人体内自由基种类（2）人体内自由基种类人体内重要的自由基包括 1．超氧阴离子自由基(·O2) 2．羟自由基(·OH) 3．羧自由基(ROO·) 4．脂氧自由基 5．一氧化氮自由基(NO·) 6．硝基自由基(·ONOO-) 由于特殊的电子排列结构，氧分子(O2)极容易形成自由基。这些由氧分子(O2) 形成的自由基统称为氧自由基。上述的氧自由基，H2O2，单线态氧(1O2)和臭氧，统称为活性氧（ROS）。常见活性氧自由基简介 (1) 超氧化物阴离子自由基

O2若只得到一个电子，则成为带一个负电荷的离子，但仍有一个电子未配对，用O2-·表示，称之为超氧化物阴离子自由基(Superoxide Anion Radical)，或简称为超氧化物自由基(Superoxide radical)，它在生物体内不仅具有重要的生物功能，还与多种疾病有密切关系，同时它还是生物体生成的第一个氧自由基，是所有氧自由基的前身，经过一系列反应可生成其它氧自由基，因此它具有特别重要的意义。人的体液生理pH为6.5~7.5，在生理条件下，体内生成的主要是超氧化物阴离子自由基。它在水溶液中及油溶性介质中的存活时间分别约为1秒和1小时。与其它活性氧相比，它不很活泼，因此曾经有人认为其毒性可能较小；后来研究表明，正是由于其寿命较长，可从其生成位置扩散较长的距离，到达较远处的作用靶标而具有更大的危险性。(参考文献1，P7)O2-·的毒性是机体发生氧中毒的主要原因，由它引起的损伤主要表现在使核酸链断裂、多糖解聚和不饱和脂肪酸过氧化，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。超氧化物阴离子自由基可受超氧化物歧化酶(Superoxide Dismutase,

自由基理论

一、自由基理论自由基理论认为，自由基持续地攻击细胞，使细胞受到损伤。这种损伤积累到一定的程度可以导致衰老的发生。这一极为重要的理论是由美国纳布拉斯大学医学院著名教授、自由基研究专家顿汉.哈门博士于1954年提出的。 1、什么是自由基？在专家的学术报告及大媒体中，我们越来越多地接触到“帕金森病与自由基有关”、“服用V-E可以预防心脏病发作”、“抗衰老配方中含有自由基清除剂”等等有关自由基和抗氧化的问题。那么什么是自由基？原子是原子核和围绕核的电子所组成，通常电子是成对出现的，当原子或分子含有一个或更多的不成对电子时即成为自由基。2、人体内产生哪些自由基？我们每天都受环境中的电磁辐射。低波长的电磁辐射（-射线）能裂解体内的水分子而产生羟自由基（OH）。这种可怕的高活性自由基一旦产生、就立即攻击其邻近的所有电子。虽然羟自由基在体内的寿命非常短，但是它却能够激发一系列的自由基链反应。机体内还产生一种氧自由基，称为超氧自由基（O2）.它是由氧分子中进入了一个电子而产生的,通常反应活性较低。某些超氧自由基的产生是很多分子直接与氧分子反应而偶然产生的。我们吸入的氧气约有1%-3%是用来制造超氧自由基的，由于人体消耗大量的氧气，因此，一个人每年体内可以产生2干克以上的超氧

自由基，有慢性感染的人产生的超氧自由基则更多。 3、氧化损伤目前有大量的证据表明自由基所产生的损伤是人类疾病的重要病因。活性氧成分在体内可以攻击重要的细胞组织，破坏细胞膜、灭活酶的活性以及破坏细胞核中的遗传物质DNA。很多退行性疾病如心脏病和癌症的发生与细胞的氧化损伤有关，自由基对遗传物质DNA 的损伤在癌变过程的启动中有十分重要的作用。脂类和脂蛋白也易发生自由基介导的氧化反应。目前认为低密度脂蛋（LDL）的氧化反应是动脉粥样硬化过程中一个重要的病理因素。 4、抗氧化防御系统（1）抗氧化防御系统的组成虽然我们体内每天都产生大量的危险的自由基，但幸运的是我们体内存在着强大的抗氧化防御系统。这重要的系统是由很多体内内源性各和外源性的抗氧化所组成的，能中和自由基的小分子抗氧化物，能灭活自由基和过氧化物的酶以及能灭活自由基的铁、铜等金属离子激氧化反应的金属结合蛋白。事实上，体内抗氧化物多种多样的生理性保护作用显然超出了范围。体内有很多生物分子如葡萄糖、丙酮酸、胆红素、肌肽以及富含甲基的化学物肌酐、胆碱、甜菜碱及蛋氨酸等等都或多或少地具有抗氧性质。（2）抗氧化的维生素维生素是维持人体生命活动的元素，人体对维生素的生理需要量虽然然少，但由于大多数维生素不能在体内合成或在组织中储

高级氧化技术中羟基自由基产生的机理

高级氧化技术中羟基自由基产生的机理环境10-2班张航7号摘要:本文综述了羟基自由基(-OH)的特点和反应性质,以及O3/UV,O3/H2O2, H2O2/UV,UV/O3/H2O2,H2O2/Fe2+(Fenton’s reagent),H2O2/Fe2+/UV,电解Fenton法和非均光催化氧化等各种高级氧化技术(AOP)产生羟基自由基的机理。关键字：高级氧化技术(AOP);羟基自由基(OH);水处理;有机污染物 1、AOP的介绍高级氧化技术(Advanced Oxidation Processes简称AOP)是在对传统水处理技术中经典化学氧化法改革的基础上而产生的一种新技术,是以产生羟基自由基(-OH)为标志,水理高级氧化技术其本质是利用羟基自由基氧化降解水相中的各种污染物的化学反应。各种高级氧化技术(AOP)的共同点是反应过程中产生活性极高的羟基自由基(-OH),-OH具有以下特点:(1)氧化能力强,羟基自由基(-OH)的标准电极电势(2.80V)仅次于F2(2.87V),是一种氧化能力极强的氧化剂;(2)反应速率常数大,羟基自由基(-OH)非常活泼与大多数有机物反应的速率常数在106~1010 mol-1.L.S-1[1];(3)选择性小,与反应物浓度无关;(4)寿命短,羟基自由基(-OH)寿命极短,在不同的环境介质中,其存在时间有一定的差别,一般小于10-4s[2](5)处理效率高,不产生二次污染,同时,羟基自由基(-OH)还具有杀灭细菌~防腐保鲜的功效。自由基中的一个未成对电子具有配对的倾向,所以大多数自由基都很活泼,反应性极强,容易生成稳定的分子,羟基自由基(-OH)作为反应的中间产物,引发诱导产生链反应,-OH主要通过电子转移~亲电加成~脱氢反应等途径无选择地直接与各种有机化合物作用而其降解为CO2、H2O和其它无害物质,且-OH氧化是一种物理化学过程,反应条件温和,比较容易控制,设备相对比较简单等优点,是一种有效降解废水中有机污染物的方法[1,3,4]。 AOP法的关键是产生高度活性的羟基自由基(-OH),一般采用加氧化剂、催化剂或借助紫外光~超声波的作用等多种途径产生,按产生羟基自由基(-OH)的方式可分为相~多相和有无辐射照射等多种,本文引用近几年较新的文献。 2、AOP作用机理 2.1O3/UV法 O3/UV是将臭氧(O3)与紫外辐射相结合的一种高级氧化技术,在紫外光的照射下,臭氧分解产生活泼的羟基自由基(-OH),其反应机理如下[5]: O3+H2O+hv—O2+H2O2(1)H2O2+hv—2–OH(2) 生成的羟基自由基(-OH)是比臭氧(O3)更强的氧化剂。 2.2O3/H2O2法 O3/H2O2体系是将臭氧(O3)与过氧化氢(H2O2)组合的高级氧化技术(AOP),在饮用水处理中应用最广泛,其操作简单,只需要向臭氧反应器中加入过氧化氢即可,反应机理如下[6,7]： O3+OH-—HO2-+O2(3)H2O2—HO2-+H+(4) O3+HO2-—-OH+O2-+O2(5)O3+-OH—HO2-+O2(6) H2O2+-OH—HO2-+H2O(7)HO2-+-OH—HO2-+OH-(8)

自由基与疾病

自由基与疾病自由基作为一类化学实体在20世纪初就已被人们所认识，生物体系中的自由基的存在，在20世纪50年代才得以确认。随着分析方法特别是近代生物物理检测技术的发展，许多生命现象的自由基机制逐渐被揭示，目前已形成了自由基医学和自由基生物学等新兴学科。自由基理论已渗入到临床诸多学科，为疾病的病因，发病机制提供了新的理论依据，为许多疾病的诊断与防治开辟了新的途径与前景。第一节自由基的生化基础一、自由基的概念与种类自由基(free radical)是指能独立存在，含有未成对电子的原子，原子团、分子或离子。如含有不成对电子的氧则称为氧自由基(oxygen free radical，OFR), 占机体内自由基的95%以上。一般在自由基前面或后面(也可在右上角)用一个圆点"·"表示未成对电子。自由基的不成对电子具有配对趋向，夺取或失去一个电子构成配对电子。因此自由基十分活泼，极易与周围分子发生反应，它存在的时间极短，其半寿期以毫秒或毫微秒计。自由基在生物体内普遍存在，按其化学结构自由基可为分为三种类型：①半醌类自由基，如黄素类半醌自由基；②氧中心自由基，简称氧自由基，包括超氧阴离子自由基(O2 )、羟自由基(·OH)、烷氧自由基(RO·)、烷过氧自由基(ROO·)、氢过氧自由基(HOO·)。近年来研究较多的活性氮自由基(NO和NO2－)也可算作氧自由基。③其他碳、氮、硫中心自由基。上述氧自由基及其衍生物H2O2、脂质过氧化物(LOOH)及单线态氧(1O2，singlet oxygen)等统称为活性氧(reactive oxygen species, ROS)，它是指氧的某些产物和一些反应的含氧产物，它的特点是含有氧，化学性质较氧活泼。ROS对生物机体可产生一系列的有害作用，其毒害作用称为氧的毒性。种种有害后果与许多疾病的发生密切相关，因此生物体内ROS的生成与清除的平衡对生命过程的正常进行具有重要作用。一氧化氮(nitric oxide, NO)是20世纪80年代发现的一种自由基，它是体内重要的信使分子和效应分子，是当代医学研究的热点和前沿之一。NO的化学性质活泼，可迅速与O2、O2 、铁、铜、镁等反应，其中与O2 反应可生成过氧亚硝基阴离子(ONOO－)，后者是一强氧化剂。在生物体内，与NO有关的自由基和化合物有数十种，NO及其相关产物相互反应，在机体内生成一系列具有重要生物功用的自由基和硝基化合物，即所谓的生物活性氮。 NO在生物体内主要是由NO合酶(NO synthase, NOS)催化合成与释放的，即NOS 催化L-精氨酸和O2为底物生成NO和L-瓜氨酸。根据NO的表达与调节，NOS分成两大型：一是组成型NOS(constitutive NOS, cNOS)，其活性依赖于Ca2+和钙调蛋白，可间歇性不断表达，根据存在部位，又分为神经元型和内皮细胞型。二