关于自由基的研究

人与自由基
引
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。

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。

由于我本人的实力有限，关于自由基的研究是通过观看大量资料后得到的，有些语句是从书本的内容上直接载录的，但却也涵盖的我的一些想法。

正文
一、关于自由基
自由基，顾名思义，是一种很自由的基本单位，外层电子没有达到8个的稳定结构，具有高化学反应活性和强氧化性。

这些天，在有关保健知识中，这个新的名词吸引了我的注意，于是我做了相关的资料调查。

由于自由基本身较为复杂，我这里只谈体内的自由基和日常生活中常常遇到的自由基。

我们学过，在我们这个由原子组成的世界中，有一个基本法则，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达到8个稳定结构，否则还要再获得电子，使自己变成稳定的物质。

这种有着不成对的电子的原子或分子就是自由基。

常见的自
由基有各种过氧化物、超氧化物。

（例如可以用于潜艇供氧的超氧化钾、过氧化钠等物质，我们常用的双氧水过氧化氢也是一种自由基）自由基稳定性不一。

一般的自由基具有非常高的活性，但有些自由基也较为稳定。

很多自由基参与的反应具有链式反应的特色。

因为自由基是一种非常活泼的基团。

当一个自由基产生时，它会进攻一个作用物分子，产生新的自由基，又攻击新的作用物分子，又产生新的作用物自由基，然后继续反应，周而复始。

这样的链式反应可以引起燃烧或爆炸，如能控制得当，对人类非常有用。

石油工业中的聚乙烯（塑料）等高分子化合物在早期工业生产中就是通过自由基聚合反应的链式反应生产的。

二、自由基与臭氧空洞
臭氧不用我多介绍，臭氧对紫外线的吸收作用也是毋庸置疑的。

大家都知道氟利昂可以破坏臭氧层，实际上破坏臭氧层的是氯自由基（Cl·）高能量紫外线可以拆分氟氯烷，产生一个氯自由基，并与臭氧反应生成一个氧气分子和一个新的活泼的氯氧自由基（ClO·），氯氧自由基又和臭氧分子反应生成两个氧气分子和一个氯自由基，成为链式反应。

三、人体中的自由基
保健广告上说自由基可以破坏人体细胞，造成人体衰老、死亡，可以加剧人类衰老，甚至还有致癌等不良影响。

确实，自由基对人体有害，但是人类的生命活动又离不开自由基。

自由基是在人体自由基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（都是由于它较强的氧化性，可以与还原性物质反应释放能量）。

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。

自由基对人体的伤害主要体现在以下方面。

首先，自由基可以产生衰老。

衰老过程较复杂，与衰老过程有关的最常见的内源因素便是自由基。

据相关资料显示：老年动物及老年人血清脂质自由基(脂质过氧化物) 水平增高，组织内(尤其脑，肝细胞内) 脂褐素含量增多。

组织内脂褐素含量多少可做为衰老的客观依据之一，其形成与脂质自由基有关。

脂质自由基的分解产物为醛类，它可与蛋白质、磷质和核酸的氨基起反应，使分子发生交联，交联的结果，使蛋白质变性，使酶失活。

这些变性物质被吞噬细胞吞噬，但不能完全消化，结果使细胞加速衰老。

其次，自由基可以加速和诱导细胞凋亡。

体内的自由基特别是O2和OH（超氧阴离子、氢氧基）主要产生于那些具有重要功能、高度活动性、耗氧量高的组织细胞如脑细胞、神经细胞、心肌及内分泌细胞内，并造成过度堆积，它们通过氧化作用攻击生命大分子物质，
导致这些组织细胞内DNA、蛋白质、脂膜的损伤，诱导细胞凋亡。

再者，它还会导致线粒体DNA突变。

人类线粒体DNA(mtDNA)为一环状双链超螺旋DNA，存在于线粒体基质中。

mtDNA具有极其经济的基因排列，因此任何突变都可能造成重要功能的病理性变化。

生殖细胞系mtDNA突变，可引起遗传性氧化磷酸化(OXPHOS)能力缺陷而导致过早发生退行性疾病。

mtDNA片段缺失或点突变，可导致机体老化、心肌缺血、老年心衰等老年性心脏疾病的发生；衰老心肌中片段缺失和OXPHOS中酶活性下降可导致自由基介导的脂类过氧化反应加速，形成动脉粥样硬化斑块。

另外，自由基还可以诱发癌症。

自由基可以攻击遗传物质，造成严重的后果。

还有，自由基可以使人体蛋白质合成减少。

自由基通过其强氧化作用对核酸进行氧化和交联，使之发生断裂、突变，从而严重影响蛋白质遗传信息的正常转录和翻译，使蛋白质表达量降低甚至消失，或者产生突变蛋白质，而蛋白质合成减少正是老年性记忆减退、智力障碍及肌肉萎缩的重要原因。

由此观之，由于自由基可以攻击人体各种基本单位（细胞），那么自由基就能引起多种疾病。

四、防止自由基的伤害
由于自由基对人体的伤害主要通过氧化反应实现，那么只要能抗氧化就可以防止伤害。

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。

要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。

像广告中做的大宝SOD蜜，就是利用SOD来延缓皮肤细胞的衰老。

我个人在参阅了部分资料之后，认为如果有必要服食药物的话，药物的最佳选择为维生素C，这种药物较易获得，经济实惠，不像一些名贵中草药，成本太高。

维生素C还有一个好处，就是可溶于水，多余的维生素C可以通过泌尿系统排出体外。

所以我认为在有必要时，可以适当地增加维生素C的摄入量。

当然不能大量摄取，否则会引起严重的不良影响。

所以要想身体健康不能依赖药物，要增强自己的身体素质。

以下的这张图很好地说明了自由基的产生和自由基的危害。

总之，自由基的应用、危害都已经渗透到了我们的日常生活中。

我们要用科学的办法来降低它的危害，使自由基能得到良性应用。

杭高新高一（7）班徐浩森
2013-8-15 （参考资料：上海科技教育出版社《彩图科技百科全书》）。