自由基生化
自由基在生物化学中的作用
自由基在生物化学中的作用自由基是一种带有未成对电子的高度反应性分子或原子，它们在生物化学过程中扮演着重要的角色。
尽管自由基对细胞产生危害，但它们在一些生物学过程中也发挥着积极的作用。
本文将详细探讨自由基在生物化学中的作用。
首先，自由基在细胞信号传导中扮演着关键的角色。
许多细胞信号转导途径中的蛋白质激酶和磷酸酶活性受到氧化还原反应的调节。
例如，通过调控蛋白磷酸化状态，自由基可以影响细胞的生长、增殖、凋亡等生理过程。
另外，自由基还参与了一些细胞信号传导途径的启动和终止，调节细胞内外环境的平衡。
其次，自由基在抗氧化防御系统中发挥着重要作用。
在生物体内，存在一系列抗氧化酶如超氧化物歧化酶、过氧化氢酶等，它们可以清除自由基，防止细胞被氧化损伤。
此外，抗氧化维生素如维生素C、维生素E等也可以中和自由基，保护细胞免受氧化损伤。
此外，自由基还在细胞信号传导中发挥着调节作用。
它们可以通过氧化修饰蛋白质，改变蛋白质功能，影响细胞的代谢过程。
例如，自由基可以调节细胞内Ca2+浓度，参与细胞内钙信号传导。
此外，自由基还可以调节细胞色素P450系统等酶的活性，影响生物体对药物的代谢和毒性。
总的来说，自由基在生物化学中既有益又有害。
合理控制自由基的生成和清除对维持细胞内环境的稳定至关重要。
通过深入研究自由基在生物化学中的作用机制，可以更好地理解细胞生物学过程，为疾病
治疗和预防提供新的思路和方法。
希望本文能帮助读者更好地认识自由基在生物化学中的作用，引起人们对这一领域的关注和探索。
如何应对生命过程中的自由基(一)
一、自由基的基本概念原子核外电子排布示意图如上图所示，原子是由原子核和核外电子组成的，电子在原子核外是有轨道的，靠近原子核的轨道能量比较低，越靠外的轨道能量越高。
从里到外轨道的能级有第一个能级，第二个能级、第三个能级，第四个能级等等，每个能级中还可以有亚能级，如在第二个能级中还分成了两种亚能级，第一种是 S 能级，第二种是 P 能级等。
电子在原子核外排布的基本规则是：1 、首先占据能量较低的轨道；2 、每个轨道最多允许两个自旋方向相反的电子；3 、在同能量的轨道有多个（不止一个）时，电子要首先分占不同的轨道，且自旋方向相同。
以上图的“原子核外电子排布示意图”举例说明，当同能量的轨道有不止一个的时候，如上图中第二层的轨道，它有两个亚能级， S 能级和 P 能级。
P 能级有三个能量相同的轨道，分别在 X 方向、 Y 方向、 Z 方向。
电子排布时，首先排第一层即 1S ，可以排列两个电子。
然后排 2S ， 2S 排列了两个自旋方向相反的电子。
排到 P 轨道的时候，由于 P 轨道有三个能量相同的轨道，在这种情况下，即同能量的轨道有多个的时候，电子要首先分占不同的轨道，且自旋方向相同。
（三）几种重要的自由基物质1 、简单的自由基类物质—氢原子、氮原子、氧原子的基本规则，即遇到能量相同的轨道的时候，要首先分占不同的轨道，所以就占了一个、两个、三个，一直到第五个轨道，直到第六个电子的时候再反过来配对。
这里可能看到，有些原子先添了 4S ，后添了3D ，这是因为能级有交叉性， 4S 在很多情况下的能级比 3D 还要低，所以很多情况下 4S 排满后，再排 3D 。
从电子在原子核外的排布规则可以看到，过渡金属原子核外的电子很多都是没有配对的，所以过渡金属大多数都是自由基，要特别注意锌，因为锌原子核外的电子已经全部排满，所以锌不是自由基。
铜原子、铜离子的电子排布示意图上图是铜原子、铜离子的电子排布，铜原子是自由基，因为在 4S 的轨道上有一个电子是没有配对的，而一价的铜离子就不是自由基，因为没配对的电子掉了。
生物化学中的抗氧化与自由基
生物化学中的抗氧化与自由基在生物化学领域中，抗氧化与自由基是一个重要的研究课题。
本文将详细介绍抗氧化和自由基在生物体内的作用机制，以及它们在细胞健康和疾病发展中的重要性。
抗氧化与自由基对于细胞健康具有重要影响。
细胞内的氧气和营养物质在正常的代谢过程中会产生氧化应激，导致细胞内产生自由基。
自由基是一种高度反应性的分子，会攻击细胞内的脂质、蛋白质和核酸，导致细胞膜破裂、蛋白质变性和 DNA 损伤等一系列不良反应。
为了对抗自由基的损害，生物体内有一套抗氧化防御系统。
这个系统包括多种酶和小分子抗氧化物质，如超氧化物歧化酶、谷胱甘肽还原酶和维生素 C 等。
这些抗氧化物质能够中和细胞内的自由基，阻止它们对细胞结构的破坏，维护细胞的正常功能。
在很多疾病的发展过程中，抗氧化与自由基的平衡被打破，导致自由基的生成过多，继而损伤细胞结构和功能。
例如，氧化应激与炎症反应常常在糖尿病、白内障和阿尔茨海默症等疾病的发展中扮演重要角色。
因此，通过调节抗氧化防御系统的功能，可以治疗或预防这些疾病。
综上所述，抗氧化与自由基在生物体内扮演着重要的角色，维持了细胞的正常功能和健康。
研究抗氧化与自由基的平衡机制，有助于我们更好地了解生物体内的代谢过程，也为预防和治疗疾病提供了新的思路。
希望通过今后更深入的研究，可以揭示抗氧化与自由基在生物化学中更多的奥秘。
自由基——精选推荐
自由基编辑词条自由基（free radical），化学上也称为“游离基”，是含有一个不成对电子的原子团。
化学性质极为活泼，易于失去电子（氧化）或获得电子（还原），特别是其氧化作用强，故具有强烈的引发脂质过氧化的作用。
病理情况下，由于活性氧生成过多或机体抗氧化能力不足，则可引发链式脂质过氧化反应损伤细胞膜，进而使细胞死亡。
目录1基本信息基本简介存在空间2形成反应3研究过程国内研究研究现状4人体攻击攻击方式导致衰老十大危害降低危害5相关疾病6人体内部7清除危害1基本信息基本简介自由基，化学上也称为“游离基”，是指化合物的分子在光热等外界条件下，共价键发生均裂而形成的具有不成对电子的原子或基团。
在书写时，一般在原子符号或者原子团符号旁边加上一个“·”表示没有成对的电子。
如氢自由基（H·，即氢原子）、氯自由基（Cl·，即氯原子）、甲基自由基（CH3·）。
自由基反应在燃烧、气体化学、聚合反应、等离子体化学、生物化学和其他各种化学学科中扮演很重要的角色。
历史上第一个被发现和证实的自由基是由摩西·冈伯格在1900年于密歇根大学发现的三苯甲基自由基。
中国有机化学家刘有成院士在自由基化学领域也做出了杰出贡献。
存在空间摩西·冈伯格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。
自由基概论——精选推荐
前言§1.1 自由基概论自由基学说是英国学者Harman[1-4]于1956年最早提出的，该学说认为自由基攻击生物大分子造成组织损伤，是引起机体衰老的主要原因，也是诱发肿瘤等恶性疾病的重要原因。
自由基（free radical）具有高度的化学反应活性，是人体生命活动中多种生化反应的中间代谢产物。
在正常情况下，人体内自由基处于不断产生和消除的动态平衡中。
适量自由基的存在对机体正常代谢的维持是必不可少的，其主要作用如下：[5]1.增强白细胞的吞噬作用，提高杀菌效果;2.参与肝脏的解毒作用;3.参与多种物质的合成，如前列腺素，凝血酶原等;4.参与核糖核苷的还原。
但在自由基产生过多或消除过慢时就造成自由基在体内的积累，它通过攻击大分子物质及各种细胞器，从而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，加速机体衰老进程并诱发各种疾病。
§1.1.1自由基的产生细胞在正常的代谢过程（如细胞内酶的催化活动、电子的传递过程、细胞成分的自动氧化以及杀死微生物的吞噬作用）中，或者受到高能辐射，以及由于高压氧、药物（抗癌药、抗菌素、杀虫剂和麻醉剂等）、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，表1概括了机体内活性氧自由基的产生途径[5]。
表1 自由基产生途径物理因素 A. X-ray→水解裂→H·+OH→+O2→O2· -B. 光电离→R·→+O2→O2· - +H+→+O2→O2· -+RC光激发→+O2→O2·化学因素 A. 无机的：M+ +O2→M2++O2· -B. 有机的：RH +O2→R·+O2· - +H+→+O2· -+R生化因素 A. 酶催化(正铁血红蛋白Fe2+) +O2→(正铁血红蛋白Fe3+) +O2· -B. 酶催化（1）膜酶：线粒体，微粒体和脂膜（2）可溶酶：胞外酶（如血浆铜蓝蛋白酶）胞内酶（如黄嘌呤氧化酶、过氧化物酶等）机体内自由基的产生以酶催化反应最为重要。
自由基生物医学
自由基生物医学
自由基生物医学研究是一门研究生命体内自由基相关问题的学科，自由基是指一类具有不配对电子的化学物质，常常会与其他分子发生反应，对生物体的健康产生负面影响。
自由基与氧化应激在多种疾病的发生和进展中发挥着重要作用，如心血管疾病、癌症、糖尿病等。
自由基生物医学研究的内容包括自由基的产生机制、氧化应激的影响、自由基与疾病的关系、保护机制的研究等。
在现代医学中，自由基生物医学被广泛应用于疾病的预防和治疗。
研究表明，适量的自由基产生对维持生命活力和身体健康有好处，但过多的自由基会导致氧化应激，损伤生物分子和细胞器，对身体健康造成危害。
因此，自由基生物医学研究的意义在于探索自由基与疾病的关系，开发抗氧化剂和其他保护机制，以达到预防和治疗疾病的目的。
未来，自由基生物医学将继续深入探索自由基与疾病的关系，为人类健康带来更多的贡献。
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自由基生物学
正常人静脉血中氧的含量为40mmHg，当氧的浓度增 高时，就会发生中毒现象，主要表现为慢性中毒。例 如，1940年发现许多早产婴儿眼晶体纤维化，到了 1954年才知道这是由于把早产婴儿放在高氧浓度的育 婴箱中造成的。后来认真控制氧的浓度后，这种病就 不常见了。高浓度氧常能抑制视网膜血管的生长，当 回复到正常浓度时，血管就会过分生长，有时会造成 视网膜脱落，随后失明。高浓度氧对内分泌也有影响， 使畸胎率增高。
R· + R·
R-R
但在正离子基和负离子基之间未见到这种反应，因
为电荷相同时，二者由于静电相斥而发生排斥作用。
（2）夺氢反应
这是非常普遍的自由基反应，也是自由基致衰老 的主要原因。
R·+ A-H
R-H + A·
夺氢反应在自由基清除剂的反应中也很重要，如 硫醇类有机物（大蒜、姜、葱等具有辛辣味的蔬菜中 富有）含有-SH基团，在溶液中可与自由基发生包括 夺氢反应在内的一系列反应：
但也可通过电子俘获而产生。
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），
或者是半衰期比较短的自由基（如氯原子）。但是，由
于某些分子，尤其是共价结合的有机分子吸收外部能量
而产生均裂时，所形成的自由基是非常有害的。共价分
子发生均裂而形成自由基的机制有：热解、光解和氧化
还原反应。
(1)热解
加成反应：
OH·可与DNA中嘌呤或嘧啶的-C=C-发生加 成反应，生成嘌呤或嘧啶自由基，这些自由基 再发生一系列的反应，最终引起DNA链的断 裂，严重损伤DNA，以至于不能修复，使细 胞死亡。即使活着也会发生突变（或癌变）。
什么是自由基
什么是自由基？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，它是人体内氧化过程中释放的一种活泼的有害物质。
它在体内肆意掠夺其它分子的电子，破坏了细胞、DNA、RNA和蛋白质的结构，使体内细胞组织、器脏的功能降低、并不能被再修复，使体内的免疫系统功能下降，从而导致各种疾病的发生、甚至死亡。
在正常情况下，人体内的自由基主要有：过氧基Peroxyl Radical (ROO.) 、氢氧基Hydroxyl. Radical (OH)、高氧基Superoxide Radical (O2)、氮氧基Nitric Oxide (NO.)等几种。
自由基对人体，亦敌亦友，是处于不断产生与清除的动态平衡之中。
一方面自由基是机体防御系统的组成部分，如不能维持一定水平的自由基则会对机体的生命活动带来不利影响，但另一方面如果自由基产生过多或清除过慢，它通过攻击生命大分子物质及各种细胞，会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。
1956年，英国著名的哈曼博士提出了在医学界和抗衰老领域里享有盛誉的《自由基衰老理论》，理论中称自由基是“百病之源”，人类衰、老、亡的“元凶”。
在化学结构上，自由基是指未配对电子的基因、分子或原子，以小圆点（·）来表示未配对的电子。
人体内的自由基，主要有各种化合物分子中的共价键在外界（如光、热、染发剂等）作用下分裂成含有不成对价电子的原子或原子团，成为不稳定的自由基。
它有很大的能量从稳定的原子或分子上夺得一个电子以求达到平衡，这样就会使被夺走电子的原子或分子成为不稳定的新的自由基，形成连锁反应，不断形成新的自由基。
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·)。
一、自由基的基本知识
2.辐射分解 如：水的辐射分解（辐射直接损伤大分子如DNA.Pr 间接损伤形成H 、OH自由
基引起DNA损伤）
H2O→H2O++eaq→eaq+H·+OH·→
（水正离子） （水化电子）
H2+H2O2+H3O++OH甲烷的卤代反应
可见光
CI：CI CH4+CI·
CI· +· CI H：CI+· CH3
的，但它对生物大分子具有损伤作用。故机体在
不断产生自由基的同时又在不断清除，维持动态 平衡。如果平衡失调就会导致细胞衰老活细胞损 伤，引起疾病。
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三、自由基生物学研究的内容 1.自由基的生物化学
（1）自由基的产生 （2）活件氧的重要作用 （3）生物大分了的过氧化作用 （4）生物体自由基的产生与清除 （5）自由基对机体的损伤和机体对自由基的 利用
（1）自由基的结合反应
R·+R·→R：R CI·+CI·→CI：CI H·+CI·→H：CI
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(2)自由基的转移反应
R·+ A：B→R：A + B·
·CI + CH4→CHI + ·CH3
(3)自由基的裂解反应（易在贝塔位裂解）
CH3 ∣ CH3－C－O·→·CH3+CH3－C＝O ∣ ∣ CH3 CH3
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3.过渡金属离子
可加速自由基反应，还可以改变反应产物
4.稳定自由基
抑制自由基反应
5.自由基反应抑制剂
减慢或停止自由基反应 ⑴酚类：VitC 、 VitE ⑵ 硫醇类化合物：半胱氨酸 、谷胱甘肽
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四、自由基的检测
自由基名词解释生物化学
自由基名词解释生物化学
嘿，咱来说说生物化学里的自由基是啥玩意儿。
有一回我看我妈在那儿敷面膜，我就好奇地问她为啥要敷面膜。
我妈说女人老得快，得保养，这自由基可坏了，会让人变老。
我就纳闷了，这自由基是啥呀？我妈也说不太明白，我就自己去查了查。
原来啊，自由基就像一群调皮捣蛋的小坏蛋。
在我们身体里，细胞进行各种活动的时候，有时候就会产生自由基。
这些自由基可不安分，它们到处乱窜，还会攻击我们身体里的好细胞。
就像一群小混混，看见谁就欺负谁。
被它们攻击得多了，我们的身体就会出问题，皮肤会变老，身体也会变得没那么健康。
咱平时生活里也有很多会产生自由基的事儿呢。
比如说晒太阳晒多了，自由基就会增加。
还有吃那些垃圾食品，也会让自由基变多。
所以啊，咱得注意保养自己，多吃点健康的食物，少晒太阳，这样就能减少自由基的危害啦。
总之呢，自由基就是一群让人又爱又恨的小捣蛋，咱可得小心它们，别让它们把咱的身体给搞坏了。
临床生化自由基NO生物学
第一章 自由基与NO生物学 第一节 自由基 第二节 NO的生物化学
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第一章 自由基与NO生物学
第一节 自由基(free radical) 一、概念 1、定义：自由基是指带有未配对电子的
原子、基团、分子等， 可以独立存在。
(O2+e→O2 小圆点代表未成对电子) 特点： 化学性质特别活泼，容易和别的化学物质
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二、活性氧的概念
活性氧 指氧的某些代谢物以及一些反应产生含氧产物， 其特点是含氧，而且化学性质比基态氧活泼。
•
超氧阴离子 O2
•
氢 过 氧 基 HO2
•
过 氧 化 氢 H2O2
•
羟 自 由 基 HO
•
脂 过 氧 基 ROO
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活性氧的产生
线粒体中
嘌呤分解代谢
Cyt P450自氧化
O2
中性粒细胞和巨噬细胞
细胞损伤和死亡
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六、 机体抗氧化防卫系统
（一） 抗氧化酶
1、超氧化物岐化酶（SOD）
O2 + O2 + 2H+ SOD O2 + H2 O2
Cu-ZnSOD ——胞浆
SOD MnSOD
——线粒体
FeSOD
2、过氧化氢酶（CAT）
2H2O2 CAT O2 + H2O
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3、 过氧化物酶 （主要是含Se的谷胱甘肽过氧化酶 GSH-PX）
•β-胡萝卜素和硒.
化
剂
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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。我国一些特有的 食物(绿茶等)和药用植物(丹参酮)中，含有大 量的酚类物质.
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如何降低自由基对人体的危害
自由基生物学
引言概述：自由基生物学是一门研究自由基在生物体内作用和反应机制的学科。
自由基是指电子不成对的原子或分子，具有不稳定性和高度活性。
在生物体内，自由基的和清除维持了生物体的正常代谢，在一定程度上也与多种疾病的发生和发展密切相关。
本文将通过对自由基生物学的探讨，详细阐述自由基的机制、生物体对抗自由基的防御机制、自由基与疾病的关系等内容。
正文内容：1.自由基的机制1.1氧化还原反应1.1.1自由基链反应1.1.2金属离子催化反应1.1.3光化学反应1.2其他途径1.2.1游离基离子化1.2.2鸟嘌呤氧化反应1.2.3脱质子化反应2.生物体对抗自由基的防御机制2.1抗氧化酶系统2.1.1超氧化物歧化酶(SOD)2.1.2过氧化氢酶(CAT)2.1.3谷胱甘肽过氧化物酶(GPx) 2.2非酶抗氧化剂2.2.1维生素C2.2.2维生素E2.2.3谷胱甘肽2.3氧化型还原对2.3.1NADH/NADPH2.3.2GSH/GSSG3.自由基与疾病的关系3.1心脑血管疾病3.1.1动脉硬化3.1.2心肌梗死3.1.3脑卒中3.2肿瘤3.2.1氧化蛋白酶与肿瘤转移3.2.2抗氧化剂与肿瘤发生3.3炎症性疾病3.3.1氧化应激与炎症反应3.3.2自由基对炎症细胞的影响3.4神经退行性疾病3.4.1阿尔茨海默病3.4.2帕金森病3.4.3老年性视网膜退化4.自由基与抗衰老4.1氧化应激与细胞老化4.2抗衰老相关基因与自由基4.3谷胱甘肽与抗衰老5.自由基与环境污染物的关系5.1大气污染物5.1.1空气中的颗粒物5.1.2汽车尾气5.2水污染物5.2.1重金属污染5.2.2农药残留总结：自由基生物学的研究内容涉及自由基的机制、生物体对抗自由基的防御机制、自由基与疾病的关系、自由基与抗衰老以及自由基与环境污染物的关系等。
了解自由基的生物学作用及相关机制对预防和治疗疾病、保护环境以及延缓衰老过程具有重要意义。
未来的研究中，应继续深入探索自由基的和清除机制，寻找更有效的抗氧化策略，提高自由基研究的应用价值。
人体内自由基是什么？
人体内自由基是什么？推荐于2019-01-15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。
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，使自己变得稳定。
这种有着不成对电子的原子或分子就叫自由基。
自由基又叫游离基，它是由单质或化合物的均裂（HomdyticFission）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（）、过氧化氢分子（H2O2）、羟自由基（OH·）、氢过氧基（H）、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 oxygenspecies，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。
自由基是一种非常活跃，非常不安分的物质，就像我们人类社会中不甘寂寞的单身汉一样。
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。
它很活泼，很容易与其他物质发生化学反应。
当它在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。
生态化学反应过程中自由基的形成与代谢分析
生态化学反应过程中自由基的形成与代谢分析在化学反应中，自由基是非常重要的一种中间体。
它们是非常反应性的分子，具有单电子。
自由基在化学合成、生物化学反应和大气化学中起着非常重要的作用。
然而，它们的反应活性也使得它们对人体、生态和环境产生破坏性影响。
因此，了解自由基的生物化学过程，包括形成和代谢，对于维护生态和人类健康至关重要。
一、自由基的形成自由基可以通过多种方法形成。
较为普遍的一种方法是光解反应，又被称为光分解反应。
在光解反应中，固体、液体或气体的化合物被紫外光或其他高能量电磁波辐射，从而形成自由基。
例如，氢气分子可以在紫外线的作用下发生光解反应，产生两个氢原子构成的自由基。
在有机化学中，自由基的形成通常是通过氢氧化物、溴代反应或多种金属催化反应实现的。
例如，在自由基聚合反应中，过氧化氢可以用作自由基起始剂，引发自由基聚合反应。
但是，由于自由基的反应活性非常高，并且在环境中容易形成，所以必须注意防止它们对生态环境和人体健康造成危害。
二、自由基的代谢自由基的代谢过程通常发生在细胞中。
细胞膜和细胞质中的抗氧化分子能够有效地对抗氧化应激，从而保护细胞和DNA不受氧化损伤。
然而，过多的自由基和长期的氧化应激可以导致细胞死亡和组织损伤。
为了避免这种情况发生，细胞中存在多种酶和非酶系统，用于清除自由基。
其中最重要的是谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）和超氧化物歧化酶（SOD），它们可以将自由基转化为不活性的分子。
例如，GPx可以将过氧化氢转化为水，而SOD可以将超氧离子转化为氧气和单质态氧。
此外，生物体内存在多种天然物质，例如维生素E和C，它们具有较强的抗氧化作用。
这些化合物可以和自由基发生反应，从而达到清除自由基和保护细胞的目的。
三、自由基的应用自由基在化学合成和生物化学反应中有着非常广泛的应用。
例如，在工业催化剂生产和合成有机化合物时，可以使用自由基反应实现。
此外，自由基也在医学和研究方面得到广泛应用。
例如，在放射治疗中，放射线可以引发自由基产生，从而破坏癌细胞。
（3）人体内自由基的来源
（3）人体内自由基的来源（3）人体内自由基的来源一、人体内自由基的来源有外源性和内源性两种：(一)外源性自由基（1）电离辐射及大气污染如γ和X射线、紫外照射可使人体内产生·OH；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。
香烟燃烧的烟气可产生大量的自由基。
（2）药物解热镇痛药、抗结核药、硝基化合物药物、含醌式结构的抗癌药(如博莱霉素)、类固醇激素等进入体内可产生O2 、·OH及H2O2等。
（3）其他如环境污染的镉、水银、铅等重金属离子及杀虫剂的毒性与自由基相关；茶叶和植物油在空气中放置过久，自由基含量增加。
(二)内源性自由基细胞内线粒体、内质网、细胞核、过氧化物酶体、质膜及胞液等都可产生自由基。
其中有些是酶促反应，有些是非酶促反应。
1．O2的产生通过线粒体中的辅酶Q·半醌、内质网膜上细胞色素P450和血红蛋白、肌红蛋白、肾上腺素等自氧化作用均可产生O2 。
SQ·+O2 ────→ Q + O2胞液中的黄嘌呤氧化酶与醛氧化酶、线粒体中的黄素蛋白酶、内质网中的NADPH-细胞色素P450还原酶和质膜上的NADPH氧化酶等酶促氧化过程中均可产生O2 。
黄嘌呤氧化酶黄嘌呤＋2O2＋H2O ───────→尿酸＋2O2 ＋2H+2．·OH的产生机体内中的·OH的生成主要是通过Fenton反应由O2直接衍生形成，该反应是先由歧化反应(既可自发歧化，也可酶促歧化)催化O2生成H2O2，后者再与O2在过渡金属离子存在下转变为毒性更强的·OH，这是体内·OH的主要来源。
O2 + O2 + 2H+ ────────→H2O2+O2 (歧化反应)过渡金属离子O2 ＋H2O2 ────────→O2＋·OH＋OH－(Fenton反应)歧化反应是指反应中的某种底物既能作为还原剂供应电子，又可作为氧化剂接受电子。
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3. ·OH可引起脱氧核糖、嘌呤、嘧啶的改变，还能破坏 磷酸二酯键的骨架结构，与C4结合，使邻近键断裂， 形成3’-磷酸羟乙酸盐；可在碱基π键发生加成反应；可 与胞嘧啶形成乙二醇，后者不稳定，分解为尿嘧啶乙二 醇、5-羟胞嘧啶和5-羟尿嘧啶。 4. 活性氮除像活性氧使DNA发生多种氧化性损伤外，最 突出的损伤是碱基发生脱氨作用，使原来碱基变成另一 种碱基，彻底改变DNA的编码信息。
（七）醌蛋白
吡咯并喹啉醌 铜依赖的胺氧化酶（Cu-AO） 甲胺脱氢酶（MADHS）
八、活性氧对细胞分裂、分化和 活性氧对细胞分裂、 基因的调控
H2O2活化 C-jun、C-fos 机理
活性氧
相关基因
生长因子受体
蛋白激酶
转录因子
DNA和蛋白质
细胞分裂
（一）活性氧是细胞分裂和死亡的信号
低浓度活性氧是活命信号，缺乏或太少时 细胞将凋亡，太多时又有毒作用使细胞死 亡，只有在一定适合的浓度范围内，才控 制着细胞分裂。 低水平氧胁迫成为凋亡的信号，高水平氧 胁迫则导致坏死。
6. 使卵泡闭锁 7. 参与黄体萎缩和溶解 8. 使胚胎正常发育 9. 卵泡中NOS的作用 10. NO对妊娠的有益作用:① 抑制妊娠期子 宫收缩 ② 诱导分娩期子宫颈成熟③ NO与先 兆子 ④ NO与胎儿生长发育
（二）过度清除自由基的危害
自由基产生与细胞防御自由基能力之 间保持平衡是更重要的。假如过度清除了 自由基，使必要量的自由基过分减少，则 必然不利于健康。也就是说，过分清除 O2-或SOD活性过高同样会有问题
三、与自由基有关的疾病
自由基对动物和人类（当然对植物）代谢影响是 非常重要的，已知数以百计的疾病与自由基有着密切 关系
卤代烃、醌、铁、酒精中毒 内毒素 肝 肝炎 梗塞 血管硬化 心血管系统 缺硒 血色沉着病 酒精中毒 中毒 胃肠道
支气管炎 石棉沉着症 吸入高压氧和氧化剂 成人呼吸窘迫 肺气肿 各种退行性变化 肺 脑 肺纤维化
（二）自由基的产生
1. 体外加热产生自由基 体外，很多化合物加热后可发生热 均裂反应（热解），生成活泼的自由基。
2. 体内产生自由基 ① 电磁辐射产生 电磁辐射是指可见光、紫外光、χ射线以及 其他能产生电离作用的射线的总称。由电磁辐 射提供的能量也能使共价键裂解产生自由基。
② 氧化还原过程产生自由基 体内许多物质可以发生氧化还原反应，最 著名的是Fenton反应，即体内H2O2与Fe2+的 作用，可生成OH·： H2O2 + Fe2+ OH·+ OH- + Fe3+
（三）第三道防线——抗氧化剂 第三道防线 抗氧化剂
1. 概念： 清除剂是指能清除自由基，或者能使一个有毒 自由基变成另一个毒性较低的自由基的物质（分 子）。也常称为抗氧化剂。 2. 内源性清除剂 我们知道体内外均可产生自由基。而人体的任 何部位几乎都有可能产生自由基。
① 水溶性清除剂：VitC 、尿酸 、含硫化合物（谷胱甘 肽、硫辛酸、辅酶A和半胱氨酸）其他（氨基酸、蛋白质、 葡萄糖等）。 ② 脂溶性清除剂：VitE 、胆红素 、类胡萝卜素 （CAR） 、胆固醇和类固醇激素 、褪黑素 、硫辛酸 。 ③ 金属络合物：如铜蓝蛋白、转铁蛋白、白蛋白、结合 珠蛋白、柠檬酸等多种有机酸、酚类化合物、某些黄酮 类化合物，具抗氧化能力与作用。
二、自由基种类与反应类型
（一）自由基种类
羟自由基（·OH）; 超氧阴离子自由基（O2·-）; 一氧化氮自由基（NO·）; 烷基自由基（R·）; 烷过氧基（ROO·）; 烷氧基（RO·）; 抗坏血酸自由基; VitE自由基; 氨基酸自由基等。
（二）自由基反应
1、抽氢： A· + RH AH + R· （歧化反应） 2、电子转移： X·- + Y X + Y·- （氧化还原反应） 3、自由基加成： X· + RCH=CHR XRCH-CHR· T· + T· T2 （终止反应）
（五）第五道防线——凋亡 第五道防线 凋亡
凋亡是机体使严重受损DNA细胞主动停止 增殖，一种生理性的，由特定基因控制的、 主动性的死亡。这在预防自由基性损伤中 起重要作用。
五、自由基的有益作用 和清除过度的危害
（一）自由基的有益作用
1. 杀菌作用 当细菌或外来异物侵入机体，血液中 的粒细胞就会迅速聚集到入侵处，把入侵 者包围起来，粒细胞的细胞膜对准入侵者 的方向，进行吞噬过程。这一过程中，活 性氧参加才能达到杀伤目的。
PFL在葡萄糖酵解中起重要作用，可催化丙酮酸 和辅酶A生成乙酰CoA和甲酸。这一催化作用需 要位于734位的甘氨酸自由基（Gly·）。 Gly·的产生也需要金属辅助因子，其活化酶中 含铁硫中心。
过氧化物酶（ （四）细胞色素C过氧化物酶（CcP） 细胞色素 过氧化物酶 ）
这是从酵母中分离出来的一种血红素蛋白，可催化亚铁细胞色素C 生成高铁细胞色素C。 CcP催化H2O2介导酶的高铁形式双电子氧化，分步进行，在通过两 次单电子转移，再回到初始状态。 CcP中的自由基位于此Trp·+。植物、哺乳动物、真菌过氧化物酶 的氨基酸的结构在血红素活性位点上是高度同源的。CcP是过氧化 物酶家族中唯一在血红素“口袋”远端和近端含有Trp残基 （Trp51、Trp191）的蛋白质，在其他过氧化物酶中则为Phe。 1994年，Liu等实验证实，在电子传递过程中动力学上允许的电子 受体应该是Trp·+，而不是高铁血红素，Trp191的作用是“电子 阀”。
5. 不饱和脂肪酸经活性氧引发过氧化后，产物达数十种， 并严重损伤DNA。例如油酸、亚油酸或花生四烯酸过 氧化，可使质粒DNA产生单、双链断裂等。 6. 哺乳动物细胞中的DNA每天产生72000次损伤，绝大 部分是单链断裂。对于一些只具有单链DNA的原核生 物，这是致死性的。但对于双链DNA的真核生物，则 在细胞内可迅速得以修复。尽管双链断裂发生频率较低， 但由于其通过原位重接的机率小而不易被修复，所以往 往是致死性的。
半乳糖氧化酶是由Fusarium spp.分泌的细胞 外液含铜单体酶，催化一级醇双电子氧化生成 相应的醛和H2O2。GAO在催化底物氧化过程 中产生Cys修饰的酪氨酸自由基（独特的蛋白质 自由基）。GAO晶体结构已被解析，在其辅助 因子中有趣的是Cys228的硫和Tyr272的ε-碳 形成硫醚键（S-Cε）具有部分双键性质。
（二）脂类过氧化物对细胞分裂的调控
低水平脂类过氧化物促进正常细胞分裂， 反之，则抑制分裂。 脂类过氧化物对癌细胞生长的影响与正常 细胞一样，分裂速度越快的癌细胞，细胞 微粒体中脂类过氧化物越少，说明越是恶 化的癌，其细胞分裂越不受到脂类过氧化 物的抑制。
（二）损伤与突变的差别
损伤与突变的不同 突变 DNA序列的变化、结构正常 可被复制 可遗传 不可修复 损伤与突变的联系 有些损伤可引起突变
损伤 不能复制 不可遗传 可修复
DNA结构异常
（三）损伤的修复
1. 直接修复：直接修复主要是指被氧化的分子 重新还原成原来的状态，也称化学性修复。 2. 间接修复即为酶性修复，已发现的修复系统 为：切除修复、重组修复、诱导修复（即SOS 修复）、错配修复和光复活。 3. 线粒体DNA损伤与修复是因为在线粒体中， 内源性氧化性碱基损伤程度远比核DNA严重。
（二）核苷酸还原酶（RNRs） 核苷酸还原酶（ ）
RNRs分为四类： 1. Ⅰ类核苷酸还原酶 2. Ⅱ类核苷酸还原酶 3. Ⅲ类RNRs是在厌氧条件下培养的E.Coli中发 现具有甘氨酰自由基和铁硫中心 Ⅳ类RNRs存在于棒状杆菌中，具有双锰中心和 Tyr·。
（三）丙酮酸甲酸裂合酶（PFL） 丙酮酸甲酸裂合酶（ ）
六、自由基对DNA的损伤与修复 自由基对 的损伤与修复
（一）损伤方式及产物
已发现的DNA损伤方式： ①生成嘧啶二聚体； ②碱基损伤； ③碱基丢失形成无碱基位点； ④DNA间交联，或DNA-蛋白质间交联； ⑤单链或双链断裂； ⑥姊妹染色单体交换。
产物： 1. 紫外线可使DNA分子形成嘧啶二聚体，也是1O2的重要 诱发剂。χ射线和γ射线等电离辐射可直接损伤生物大分 子，约60%以上是通过照射分解H2O为·OH和H·等自由 基而间接损伤DNA。 2. 线粒体呼吸链中5%的氧可发生单价还原，生成O2-、 H2O2、·OH等；H2O2引起DNA损伤90%以上为碱基损 伤，2%~4%为单链断裂，0.8%~0.9%为双链断裂。 同时，它还引起染色体的畸变、姐妹染色单体交换等。
（四）DNA损伤的后果 损伤的后果
DNA损伤的后果是使复制、转录和翻译受 到影响，并不能导致细胞死亡。
七、酶催化中的蛋白质自由基
（一）蛋白质的氨基酸自由基
通过电子顺磁共振证实，蛋白质中的Gly、Cys、Tyr、 Trp、修饰Tyr和修饰Trp都能形成稳定的和瞬时的氨基 酸自由基。 酶催化中产生的蛋白质自由基具有三个主要的共性： ①不稳定性（其自由基难以测定，在催化中的作用难以确 定）； ②易失活； ③瞬时自由基有催化多轮化学反应的可能性。
（二）第二道防线——抗氧化酶 第二道防线 抗氧化酶
虽然在第一道防线的抵御下，正常的机体中仍会 有2%~5%的O2由线粒体泄漏的电子生成活性氧，这 些是由抗氧化酶类清除完成的，其清除效率是十分高。
例如，超氧阴离子自由基（O2·-）的歧化反应 由超氧化物歧化酶（SOD）催化时，反应速度快达 一万多倍。 O2- + O2- →O2