线粒体的能量代谢与自由基代谢

线粒体的能量代谢与自由基代谢

摘要：线粒体作为真核细胞的能量工厂，时刻为细胞提供能量，并且能够产生

氧自由基，自由基在人体活动中是必然存在的，在正常过程中，人体自由基的产

生和消解是处于动态平衡的，当自由基过多或者过小时都能够对机体产生损伤。

本篇文章介绍了线粒体的能量代谢、自由基的产生以及运动对自由基的影响。

关键词：线粒体；自由基；运动形式

中图分类号：G634.6 文献标识码：A 文章编号：1671-5691（2018）08-

0214-01

1.线粒体的功能

线粒体是是真核细胞能量产生的主要场所，也在细胞信号调节控和细胞凋亡

调节中起重要作用。线粒体系由双层膜构成的棒状或粒状结构，分为线粒体外膜、膜间隙、内膜和基质。由于细胞对于能量需求的不同，各个细胞内所含的线粒体

由几个到上万个不等。线粒体作为能量加工厂，能够氧化三大营养物质的反应产

物三磷酸腺苷( ATP)，在线粒体内经过一系列的反应释放出能量，线粒体除了直接为细胞活动提供能量还是产生氧自由基的主要场所，氧自由基的种类包括：超氧

阴离子，羟自由基和过氧化氢等[1]。超氧阴离子和羟自由基是非常不稳定的，而

过氧化氢则极易扩散而存在时间相对较长。这些自由基的产生既可以是外源性的，也可以来源于多种内源性途径。

2.自由基的概念

自由基在化学上也称之为“游离基”，指的是化合物的分子在光热等外界条件下，共价键发生均匀裂解后，外层的轨道上有一个或者一个以上未配对的分子、

离子。它的化学性质非常活泼，易与其他分子发生反应，打破其原有的平衡。如

氢自由基、氧自由基、氯自由基等，其中在人体中最常见的是氧自由基。人体本

身能够产生自由基，自由基能够增强白细胞的吞噬效果；参与胶原蛋白的合成、

凝血酶原的合成以及肝脏的解读作用。同时在调节细胞分裂和抑制肿瘤等方面也

有很大作用。但是过多的自由基对人体也是不利的，自由基能攻击细胞膜上的不

饱和脂肪酸，产生衰老的过氧化物，引起一系列的对细胞具有破坏作用的连锁反应。同时自由基尤其是氧自由基可集中在心脏、大脑、肝脏等器官，导致生物膜

和糖类、蛋白质、脂类超氧化反应发生断裂、变性和解聚，从而导致损伤和老化，继而产生许多慢性疾病，如肿瘤、糖尿病、高血压等。自由基在人体中需要保持

一个动态平衡的过程才是对人体最有利的。

2.1人体自由基的产生

人体自由基的产生主要是以下几个方面，首先是辐射分解，辐射照射可以使

许多物质分解而产生自由基，如日光照射、复印机、计算机、手机等，同时紫外

线的照射对身体损伤也跟自由基的损伤有关，从微观角度来说细胞内的线粒体、

细胞液、内质网、细胞核、细胞质、细胞膜等都可以产生自由基，并且各自的代

谢水平不同。在人体正常的生理活动中都可以产生自由基，如精神抑郁、焦虑、

烦躁、体力透支、人体在进行运动时因组织缺血缺氧等多种情况。

2.2人体自由基的消解

人体内的自由基处于一个相对平衡的状态，有自由基的产生就有自由基的消解，自由基的消解首先是有自由基相互碰撞而毁灭，第二种方法主要是由体内的

抗氧化防御系统，人体内的抗氧化防御系统是指人体自身体内存在能清除氧自由

基的酶类或非酶类物质所组成的一个防御系统，属于内源性抗氧化防御系统。第

一类是抗氧化酶，主要包括超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）以及谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-PX）。第二类是非酶类抗氧化剂，包括 Vc、VE、β- 胡萝卜素、谷胱甘肽等。以上两种抗氧化剂从人体中开始被氧化到生成过氧化氢的各

个环节发生作用，有的作用于细胞膜，有的作用于细胞内，有的是直接对自由基

进行直接消除，有的是加强人体消除氧自由基系统的能力。当体内的自由基产生

过多时，人体内的抗氧化防御系统开始增强自身活力，防止人体产生自由基损伤。 3运动对自由基的影响

当人处于安静的状态下，体内的自由基处于一个动态的平衡过程中。当人运

动时，体内的自由基产生增多。经过实验研究发现不同运动形式的运动对于人体

内自由基的影响是不同的。

3.1大强度力竭运动对体内自由基的影响

大强度力竭运动时，耗氧量持续增加，机体缺血缺氧，自由基生成明显增多，脂质过氧化反应增强，破坏生物膜，影响抗氧化酶的活性，诱导了运动疲劳的产生，同时自由基的增多会引起体内的防御系统的活性增强，但是其活性的增强不

足以消除产生过多的自由基，同时自由基对于酶成分是蛋白质的抗氧化酶有毒害

作用[2]。力竭运动后自由基的产生于清除与运动强度和运动时间有关，通常一次

大强度运动后对过多自由基的清除需要24小时的时间，这其中还需要合理的膳

食以及充足的睡眠。

3.2耐力运动对体内自由基的影响

大量实验表明长期坚持有规律的耐力训练能够使机体对于体内自由基增加的

趋势有一个良好的适应，同时体内的抗氧化酶的活性增加，脂质过氧化反应增强

也不明显。抗氧化酶活性的增强能够快速清除体内产生的过多的自由基，减少损伤，达到减少衰老和疲劳，预防一些慢性病疾病，同时还能够增加机体进行力竭

运动的能力[3]。

4 结论

我们在进行运动训练的安排计划时，根据正确的科学知识，综合考虑运动员

的整体状态，使运动员既能够承受较大的负荷，又能够使得运动员快速消除疲劳，更好的为运动员服务！

参考文献

[1] Suzuki T, Nagao A, Suzuki T. Human mitochondrial tRNAs: biogenesis,function, structural aspects, and diseases[ J]. Annu Rev Genet, 2011,45: 299-329.

[2]袁建琴,潘同斌,王瑞元,等.低氧、离心力竭运动对骨骼肌自由基代谢的影响[J].武汉体育学院学报, 2005,(5):41-43

[3]肖建原.不同负荷运动训练对大鼠红细胞膜的影响[J]. 北京体育大学学报, 2003, 26(4)：172-174