2活性氧的化学

第二章活性氧的化学

氧是需氧生物生存所必需的，有时亦可

对机体造成损伤，一般氧的80%在线粒

体消耗，用于产生ATP，20%在微粒体

参与羟化反应，对非营养物质进行代谢，1-4%（1-2%、0.2%）产生活性氧(ROS)。

氧在体内的主要作用是生成水的同时为机体提供能量，在生成水时，氧需经四步接受4个电子才能还原成水，从而产生3个中间产物

超氧阴离子自由基（ O 2- · ） 过氧化氢（ H 2O 2 ）

羟自由基（ HO · ）

O 2 + e →O 2- · + e →H 2O 2 + e →H 2O + HO · + e →H 2O

2H + H +

H +

活性氧（ROS）：指氧在代谢过程中产生的，含有氧并具有较强活性的产物。

氧自由基：O2- · HO· LO· LOO·

氧自由基衍生物：H2O2 1O2 LOOH

一、超氧阴离子自由基（ O 2- · ）

（超氧自由基）（超氧化物） 是氧分子单电子还原的产物

O 2 + e O 2- ·

2O 2- · + 2H + O 2 + H 2O 2

单电子还原SOD

NADH →FMN →CoQ →Cytb →Cytc1→Cytc →Cytaa3→1/2O 2

（Fe-S ）（Fe-S ）

2H 2H +

↑→ 2e O 2-

↑

H 2O FAD

(Fe-S)

↑

琥珀酸

2.琥珀酸氧化呼吸链

1.NADH 氧化呼吸链

⑵非酶促反应

①蛋白质的自动氧化

Hb-Fe2+ + O2 Hb-Fe3+ + O2- ·

②低分子化合物的自动氧化

NAD+ FAD FMN

③较稳定自由基的自动氧化

VitK·

④水的辐射分解

2.超氧自由基的反应 ⑴氧化反应 O 2- · +Ａ O 2　+Ａ- ⑵还原反应 ⑶歧化反应 2O 2- · + 2H + O 2 + H 2O 2

自动歧化反应

酶促歧化反应

得电子还原得氢还原

SOD

3.超氧自由基的检测

⑴电子自旋共振法

⑵SOD法

二、过氧化氢（H2O2）

是氧分子进行二电子还原产生

O2 + 2e + 2H+ H2O2 H2O2 2HO·

2H2O2 2H2O+O2

CAT

2.H2O2的反应

⑴过氧化物酶催化

⑵过氧化氢酶催化

⑶碱性溶液中分解

⑷自动分解

3. H2O2的检测

⑴过氧化氢酶法

⑵荧光法:

莨菪亭 + H2O2 荧光物质

三、羟自由基（ HO·）

是氧分子进行三电子还原的产物O2 + 3e + 3H+ H2O + HO·

1. HO·的生成

⑴H2O2被过渡金属元素或O2- ·还原

H2O2 + Fe2+ + H+ HO· + H2O + Fe3+ 此反应称为Fenton反应

H2O2 + O2- ·+ H+ HO· + H2O + 1O2此反应称为Haber-Weiss反应

⑵水的辐射分解

⑶H2O2受紫外线的照射

2. HO·的反应

⑴电子转移（夺取电子）

HO·+O2- ·1O

+OH-

2

⑵夺取氢原子诱发脂质过氧化反应

⑶羟基化可以使苯、芳香族化合物羟基化

⑷加成反应破坏核酸

3. HO·的检测

⑴自旋捕捉法：

加入自旋捕捉剂（自由基捕捉剂）将不稳定自由基转变为稳定自由基进行检测

常用自旋捕捉剂：5.5-二甲基吡咯啶-N-氧化物⑵加羟自由基清除剂：

苯甲酸、甘露醇、果糖、肌醇等

四、单线态氧（1O 2）

空气中比较稳定的氧分子称为三线态氧（3O 2） 1O 2含能量高，比3O 2活泼 3O 2 1O 2

1O 2

3O 2 吸能放能

1. 1O 2 的生成

⑴化学反应生成1O 2

① H 2O 2 被氧化

② O 2- ·被氧化

H 2O 2 + NaCIO NaCI + 1O 2 + H 2O

碱性条件

髓过氧化物酶2H 2O 2 2H 2O + 1O 2 碱性溶液 O 2- · + A A - + 1O 2

O 2- · + O 2- ·

H 2O 2 + 1O 2自动歧化

2.1O2 的反应

⑴与二烯烃、芳香烃反应生成内过氧化物 2,5-二甲基呋喃

⑵与稀类反应生成氢过氧化物或二氧烷

四甲基乙烯

⑶1O2可把激发能转移给其他物质

1O2 + A A*+ 3O2

3. 1O2 的检测化学发光法

1O2 3O2 + hv（光子）（不可见光）

21O2 2 3O2 + hv（光子）（可见光）

①光子计数器测产生光子的数量

②加入1O2 清除剂测定化学发光受抑制程度

常用1O2 清除剂：水、类胡罗卜素（生物体内）

四甲基乙烯（TME）

（实验常用）

2.5-二甲基呋喃（DMF）

③测发光物质1O2 + 荧光素（蒽、鲁米诺）

3O2+ 发光物质

五、脂质过氧化物（Lpo）

不饱和脂肪酸发生过氧化反应的产物

氢过氧化物 (LOOH)

内过氧化物（LOOL）

（分子内过氧键很不稳定，易分解产生自由基）