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人体内自由基种类(二)
人体内重要的自由基

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, SOD)作用生成过氧化氢(H2O2),H2O2可被过氧化氢酶(Catalase,又称触媒)或谷胱甘肽过氧化物酶(Gluta hione Peroxidase)作用而除去。所以,正常情况下体内虽有自由基生成,但因有这些酶的保护作用,细胞成分不致遭到破坏,然而当机体因故不能及时将超氧化物阴离子自由基清除掉时,H2O2能与另一分子的超氧化物阴离子自由基在铁离子或铁的复合物催化下,生成氧化性更强的羟基自由基。

超氧化物阴离子自由基还可作用于其周围的生物大分子,发生连锁反应,使自由基反应蔓延下去,它本身虽然消失了,但却产生许多其它自由基,如脂类自由基、脂类过氧自由基、嘧啶自由基、嘌呤自由基等,引起生物大分子的损伤,从而造成机体的伤害。

 

 

(2) 羟基自由基

羟基自由基(又称氢氧自由基,可表示为·OH、HO· 、·HO或OH)是已知氧化性最强和毒性最大的氧自由基,其氧化性比高锰酸钾和重铬酸钾还强,它几乎可以和所有细胞成分发生反应,对机体危害极大;但它的作用半径小,仅能和它的邻近分子反应。

 

 

(3) 过氧化氢(H2O2)

 

过氧化氢 (H2O2),即人们熟知的双氧水,原本是水(H2O),但却多了一个氧原子(O),这个氧原子极不稳定,总想从别的物质分子中再夺取一个氧原子,形成 O2,平时我们用H2O2杀菌消毒就是因为细菌遭到H2O2的破坏而死亡,消毒时起泡是产生氧气的结果。H2O2可穿透大部分细胞膜,因此比超氧阴离子自由基(不能穿透细胞膜)具有更强的细胞毒性,穿透细胞膜后可与细胞内的铁发生反应生成羟基自由基。

 

(4) 单线态氧(1O2)

 

单线态氧((1O2)是氧气的激发态,虽不是自由基,但由于没有自旋限制,因而具有极强的反应性。

 

(5) 脂质过氧化物(Lipid Peroxide, LPO)

 

 

LPO指脂类中的不饱和脂肪酸与自由基发生的过氧化过程中生成烷氧自由基(RO·)、过氧自由基(ROO·)、有机氢过氧化物(ROOH)和激发态羰基 (RO*)等产物的总称。Bors 等认为LPO中的RO·和ROO·对机体的损伤作用更应值得重视。

(6) 臭氧(O3)

 

大家熟知的臭氧(O3)是光化学污染的重要成分,虽然在动、植物体内无法制造,严格来讲并不属于活性氧,但它亦与生命物质反应产生自由基,因为附着在 O2上的那个O极不安定,有与H2O2类似的反应特性,因此也是进攻生物分子的强氧化剂,可氧化蛋白质的胱氨酸和组氨酸,氧化不饱和脂肪酸导致脂质过氧化,这正是O3有杀菌作用的原因。

 

 

除此以外,还有烷氧基(RO·)、烷过氧基(ROO·)等。

存在于体内的非氧自由基主要有氢自由基(Ho)、有机自由基(Ro)等。

 

(6) 臭氧(O3)

大家熟知的臭氧(O3)是光化学污染的重要成分,虽然在动、植物体内无法制造,严格来讲并不属于活性氧,但它亦与生命物质反应产生自由基,因为附着在 O2上的那个O极不安定,有与H2O2类似的反应特性,因此也是进攻生物分子的强氧化剂,可氧化蛋白质的胱氨酸和组氨酸,氧化不饱和脂肪酸导致脂质过氧化,这正是O3有杀菌作用的原因。