自由基生物学省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

自自由由基基生生物物学学与与人人体体健健康康第一章第一章自由基产生及其化学性质自由基产生及其化学性质第二章第二章活性氧活性氧第三章第三章自由基去除剂自由基去除剂 第四章第四章自由基生理功效自由基生理功效 第五章第五章缺血重灌流缺血重灌流自由基对组织损伤自由基对组织损伤 第六章第六章自由基与癌症自由基与癌症第七章第七章自由基与衰老自由基与衰老第1页第一章第一章自由基产生及其化学性质自由基产生及其化学性质一、自由基定义一、自由基定义二、自由基产生二、自由基产生三三、自由基化学反应、自由基化学反应第2页一、自由基定义一、自由基定义如如方方程程式式（1）、（2）所所表表示示，当当A与与B两两个个分分子子或或原原子子间间形形成成共共价价键键时时，能能够够看看作作它它们们共共享享一一对对电电子子，这这两两个个电电子子既既能能够够是是一一个个分分子子所所提提供供，也也能能够够是是每每个个分分子子各各贡贡献献出出一一个个电电子子，前者称为配位作用，后者称为共价结合。前者称为配位作用，后者称为共价结合。A:-+B+A:B（配位作用）配位作用）（1）A.+B.A:B（共价结合）共价结合）（2）第3页 逆过程：逆过程：当当一一个个共共价价键键离离解解时时，必必须须要要供供给给能能量量（自自由由能能）。反反应应式式（1 1）逆逆过过程程称称为为异异裂裂，反反应应式式（2 2）逆逆过过程程称称为为均均裂裂。在在均均裂裂时时所所产产生生分分子子或或原原子子含含有有一一个个不不配配对对电电子子，这这种种分分子子常常含含有有高高度度化化学学活活性性氧氧化化活活性性。正正因因为为如如此此，它它们们寿寿命命也也极极短短暂暂。这这些些能能够够单单独独存存在在含含有有一一个个或或几几个个不不配配对对电电子子分分子子或或原原子子就就称称为为自自由由基基（freeradical），用用R表表示示，即即在在分分子子式式右右上上角角加加一一个个黑黑点点作作为为自自由由基基特特征征标标识识，以以表表示示存存在在着着不不配配对对电电子子。依依据据这这个个定定义义，我我们们可可知知道道氯氯原原子子（Cl）、氧氧原原子子（O:）和和OH等等都是自由基。都是自由基。第4页有些自由基即使在室温溶液中也是稳定，如氧原有些自由基即使在室温溶液中也是稳定，如氧原子（一个稳定双基）。有些自由基带有负电荷或正子（一个稳定双基）。有些自由基带有负电荷或正电荷，所以叫做电荷，所以叫做离子自由基或离子基离子自由基或离子基。这种自由基。这种自由基往往又是氧化还原反应中间产物。在氧化还原反应往往又是氧化还原反应中间产物。在氧化还原反应过程中，中性分子接收一个电子而变成负离子基，过程中，中性分子接收一个电子而变成负离子基，或失去一个电子而成为正离子基。或失去一个电子而成为正离子基。第5页二、自由基产生二、自由基产生 普普通通而而言言，自自由由基基是是经经过过共共价价键键均均裂裂而而产产生生，但但也也可经过电子俘获而产生。可经过电子俘获而产生。R+e-R天天然然存存在在自自由由基基普普通通都都是是有有用用自自由由基基（如如氧氧原原子子），或或者者是是半半衰衰期期比比较较短短自自由由基基（如如氯氯原原子子）。不不过过，因因为为一一些些分分子子，尤尤其其是是共共价价结结合合有有机机分分子子吸吸收收外外部部能能量量而而产产生生均均裂裂时时，所所形形成成自自由由基基是是非非常常有有害害。共共价价分分子子发发生生均均裂裂而形成自由基机制有：而形成自由基机制有：热解、光解和氧化还原反应热解、光解和氧化还原反应。第6页(1)(1)热解热解 很很多多化化合合物物，尤尤其其是是含含有有弱弱键键有有机机化化合合物物能能够够发发生生热热均均裂裂反反应应，生生成成活活泼泼自自由由基基。经经典典例例子子是是热热锅锅炒炒菜菜时时，脂脂肪肪、蛋蛋白白质质和和糖糖类类等等有有机机营营养养物物发发生生热热均均裂裂反反应应；抽抽烟烟时时，烟烟草草不不完完全全燃燃烧烧也也产产生生大大量量自自由基。由基。第7页(2)(2)光解光解 电电磁磁辐辐射射（可可见见光光、紫紫外外线线、X X射射线线）或或粒粒子子轰轰击击（如如高高能能电电子子）都都可可提提供供使使共共价价键键裂裂解解能能量量而而形形成成自自由由基基。如如紫紫外外线线照照射射可可使使水水发发生生均均裂裂而而生生成成羟羟自由基（自由基（OH）:H2O紫紫外外线线H+OH羟羟自自由由基基可可与与机机体体内内有有机机物物发发生生一一系系列列氧氧化化还还原原反反应应，造造成成机机体体损损伤伤，突突变变，甚甚至至死死亡亡。这这就就是是紫紫外外线杀菌原理线杀菌原理。第8页（3 3）氧化还原反应）氧化还原反应氧化还原反应过程中产生电子转移也可形成自由基。氧化还原反应过程中产生电子转移也可形成自由基。机机体体生生命命活活动动离离不不开开能能量量，这这种种能能量量主主要要由由营营养养物物质质来来提提供供，生生物物体体可可将将营营养养物物氧氧化化还还原原而而自自控控地地提提供供能能量量，这这一一过过程程产产生生了了大大量量电电子子，不不过过，电电子子可可经经过过生生物物体体电电子子传传递递链链有有序序地地传传递递而而产产生生少少许许自自由由基基中间产物，从而防止了大量自由基对机体本身伤害。中间产物，从而防止了大量自由基对机体本身伤害。第9页 然而，有些时候机体中发生氧化还原反应也可产然而，有些时候机体中发生氧化还原反应也可产生大量自由基，所以对机体造成极大伤害。比如，积生大量自由基，所以对机体造成极大伤害。比如，积食所造成食物不完全氧化，便秘或宿便所造成食物残食所造成食物不完全氧化，便秘或宿便所造成食物残渣被机体回收利用等。渣被机体回收利用等。第10页三三、自由基化学反应、自由基化学反应（1 1）湮灭反应）湮灭反应 两两 个个 自自 由由 基基 可可 发发 生生 自自 我我 湮湮 灭灭 反反 应应（self-annihilation）（）（又称复合反应或复合作用）：又称复合反应或复合作用）：R+R R-R但在正离子基和负离子基之间未见到这种反应但在正离子基和负离子基之间未见到这种反应，因，因为电荷相同时，二者因为静电相斥而发生排斥作用。为电荷相同时，二者因为静电相斥而发生排斥作用。第11页（2 2）夺氢反应）夺氢反应这这是是非非常常普普遍遍自自由由基基反反应应，也也是是自自由由基基致致衰衰老老主主要原因要原因。R+A-HR-H+A第12页夺夺氢氢反反应应在在自自由由基基去去除除剂剂反反应应中中也也很很主主要要，如如硫硫醇醇类类有有机机物物（大大蒜蒜、姜姜、葱葱等等含含有有辛辛辣辣味味蔬蔬菜菜中中富富有有）含含有有-SH基基团团，在在溶溶液液中中可可与与自自由由基基发发生生包包含含夺夺氢氢反反应在内一系列反应：应在内一系列反应：R+X-SHR-H+X-S2X-SX-S-S-X 由由此此可可见见，硫硫醇醇类类有有机机物物在在生生物物系系统统中中是是一一个个有有效自由基去除剂（详见第三章）。效自由基去除剂（详见第三章）。第13页（3 3）耗氧反应）耗氧反应 R+O2RO2RO2+A-HR-OOH+A这个反应是自由基使机体产生老年斑主要原因。这个反应是自由基使机体产生老年斑主要原因。碘、硫和醌类可代替氧发生这个反应。碘、硫和醌类可代替氧发生这个反应。第14页（4 4）歧化反应）歧化反应 有有时时一一个个自自由由基基可可从从另另一一个个自自由由基基碳碳上上夺夺取取一一个个质质子子，变变成成安安定定化化合合物物，另另一一个个自自由由基基则则变变成成不不饱饱和和化化合合物物，其其结结果果与与复复合合作作用用一一样样，使使自自由由基基毁毁灭灭，以，以终终止自由基反止自由基反应应，比如：，比如：2CH3-CH2岐岐化化酶酶CH2=CH2+CH3-CH3第15页（5 5）加成反应）加成反应X-C=C-X+RX-C-C-XR第16页（6 6）链锁反应）链锁反应 有有时时，一一个个自自由由基基反反应应产产物物成成为为另另一一个个自自由由基基反反应应底底物物，从从而而引引发发一一系系列列自自由由基基链链式式反反应应，称称为为自自由由基基链链锁锁反反应应。自自由由基基链链式式反反应应包包含含三三个个阶阶段段，即即引引发发、增加和终止阶段。其过程以下：增加和终止阶段。其过程以下：A-A2A（引发）引发）A+B-CA-B+CC+A-AA-C+A（扩展）扩展）第17页 从从总总体体来来说说，反反应应起起始始时时，引引发发阶阶段段占占主主导导地地位位，反反应应体体系系中中新新生生自自由由基基形形成成许许多多链链开开端端，反反应应底底物物浓浓度度也也很很高高。这这时时，反反应应体体系系中中以以扩扩展展阶阶段段为为主主体体，假假如如起起始始时时有有n个个引引发发自自由由基基，那那么么在在扩扩展展阶阶段段中中就就有有n条条反反应应链链。当当反反应应到到一一定定阶阶段段后后，体体系系中中非非自自由由基基底底物物越越来来越越少少，自自由由基基本本身身相相互互碰碰撞撞机机会会也也越越来来越越多多，于是终止阶段也就到来：于是终止阶段也就到来：第18页 2AA-A2CC-C（终止）终止）A+CA-C 当当然然，假假如如反反应应体体系系中中从从一一开开始始就就有有抗抗氧氧化化剂剂（自自由由基基去去除除剂剂）存存在在，那那么么它它很很快快就就捕捕捉捉住住由由引引发发产产生生自自由由基基，使使反反应应不不能能扩扩展展，从从而而很很快快终终止止了了自自由由基链式反应。基链式反应。抗抗氧氧化化剂剂在在生生产产上上很很主主要要，主主要要有有硫硫、磷磷、酚酚类类、维生素维生素E、维生素维生素C、胡萝卜素等胡萝卜素等。第19页（7 7）脂类过氧化作用）脂类过氧化作用自由基链锁反应最好例子是脂类过氧化作用自由基链锁反应最好例子是脂类过氧化作用。生生物物膜膜中中含含有有各各种种不不饱饱和和脂脂肪肪酸酸。如如细细胞胞膜膜、线线粒粒体体膜膜、溶溶酶酶体体膜膜和和内内质质网网膜膜等等，它它们们均均含含有有种种类类繁繁多多不不饱饱和和脂脂肪肪酸酸，其其特特点点是是：当当有有自自由由基基和和氧氧存存在在时时，就就发发生生氧氧化化变变质质，经经常常伴伴有有一一股股难难闻闻酸酸败败气气味味，而而且且使得食物不可口。这是食品过期变质原理。使得食物不可口。这是食品过期变质原理。第20页脂脂类类过过氧氧化化作作用用对对于于了了解解自自由由基基对对细细胞胞损损伤伤也也是是主主要。要。即即R可可从从不不饱饱和和脂脂肪肪酸酸分分子子上上夺夺走走氢氢，使使其其变变成成自自由由基基，不不饱饱和和脂脂肪肪酸酸自自由由基基再再吸吸收收氧氧而而形形成成败败酸酸。败败酸酸再再和和组组织织蛋蛋白白质质结结合合形形成成脂脂褐褐质质，俗俗称称老老年年斑斑，即即动动物物和和人人神神经经细细胞胞、心心脏脏、肝肝及及皮皮肤肤在在老老年年时时出出现现点状或弥散状色素从容。点状或弥散状色素从容。其反应通式如图其反应通式如图1-11-1：第21页（-CH=CH-CH2-）+RRH+（-CH=CH-HC-）O2（-CH=CH-CH2-）+（-CH=CH-HCO2-）（-CH=CH-CH-）（败败酸酸）O-OH图图1-1老年斑形成过程老年斑形成过程第22页第二章第二章 活活 性性 氧氧一、氧毒性一、氧毒性二、活性氧及其在生物体内产生二、活性氧及其在生物体内产生三三、活性氧毒性、活性氧毒性第23页 一、氧毒性 大约21以前，地球上开始出现氧气，伴随臭氧（O3）在高空出现，以及臭氧和氧把有害太阳紫外线吸收掉后，才使较复杂陆生生物进化成为可能。氧气是地球上一切需氧生物赖以生存必备条件，但恰好又是最终造成其衰老或死亡罪魁祸首。原因是氧含有毒性！第24页 正正常常人人静静脉脉血血中中氧氧含含量量为为4040mmHgmmHg，当当氧氧浓浓度度增增高高时时，就就会会发发生生中中毒毒现现象象，主主要要表表现现为为慢慢性性中中毒毒。比比如如，19401940年年发发觉觉许许多多早早产产婴婴儿儿眼眼晶晶体体纤纤维维化化，到到了了19541954年年才才知知道道这这是是因因为为把把早早产产婴婴儿儿放放在在高高氧氧浓浓度度育育婴婴箱箱中中造造成成。以以后后认认真真控控制制氧氧浓浓度度后后，这这种种病病就就不不常常见见了了。高高浓浓度度氧氧常常能能抑抑制制视视网网膜膜血血管管生生长长，当当回回复复到到正正常常浓浓度度时时，血血管管就就会会过过分分生生长长，有有时时会会造造成成视视网网膜膜脱脱落落，随随即失明。高浓度氧对内分泌也有影响，使畸胎率增高。即失明。高浓度氧对内分泌也有影响，使畸胎率增高。第25页二、活性氧及其在生物体内产生二、活性氧及其在生物体内产生 1 1活性氧定义活性氧定义 氧氧毒毒性性不不是是因因为为氧氧分分子子本本身身反反应应能能力力，它它反反应应能能力力相相对对来来说说是是微微不不足足道道。氧氧毒毒性性是是因因为为氧氧分分子子还还原原成成水水时时产产生生许许多多中中间间产产物物，其其中中绝绝大大部部分分都都是是自自由由基基，所所以以，把把这这些些中中间间产产物物统统称称为为活活性性氧氧（activeoxygenspecies），即即氧氧分分子子被被还还原原成成水水时时所所产产生生中中间产物统称。间产物统称。第26页 活性氧主要包含活性氧主要包含超氧阴离子超氧阴离子O2-（superoxideanion）、）、羟自由基羟自由基OH（hydroxylradical）、）、过氧化氢分子过氧化氢分子H2O2 （hydrogenperoxide）、）、烷氧基烷氧基RO、烷过氧基烷过氧基ROO、氢氢过氧化物过氧化物ROOH和和氧分子氧分子O2本身等等。其中本身等等。其中ROO和和ROOH又称为脂类过氧化物。又称为脂类过氧化物。第27页氧分子还原成水全过程以下：氧分子还原成水全过程以下：O2+e-O2-O2-+e-2H+H2O2H2O2+e-H+OH+H2OOH+e-H+H2O第28页 2活性氧产生活性氧产生 细细胞胞在在正正常常代代谢谢过过程程中中，或或者者受受到到高高能能辐辐射射时时，以以及及因因为为高高压压氧氧，药药品品（抗抗癌癌药药、抗抗生生素素、杀杀虫虫剂剂、麻麻醉醉剂剂等等）代代谢谢、吸吸烟烟和和受受到到光光化化学学空空气气污污染染物物等等作作用用都都能能产产生生活活性性氧氧。有有氧氧代代谢谢条条件件下下都都能产生活性氧。能产生活性氧。第29页三、活性氧毒性三、活性氧毒性 1 1羟自由基毒性羟自由基毒性OH非非常常活活泼泼，几几乎乎能能与与活活细细胞胞中中任任何何分分子子发发生生反反应应，且且反反应应速速率率极极快快。能能反反应应物物质质遍遍布布糖糖、氨氨基基酸酸、磷脂、核酸和有机酸等。磷脂、核酸和有机酸等。OH是是最最活活泼泼自自由由基基之之一一，在在活活性性氧氧中中也也是是最最活活泼泼。它它反反应应可可分分为为三三大大类类：夺夺氢氢、加加成成和和电电子子转转移移。其其中中夺夺氢氢和和加加成成反反应应是是OH造造成成生生物物机机体体细细胞胞损损伤伤、衰老或死亡主要原因。衰老或死亡主要原因。第30页夺氢反应：夺氢反应：OH可可从从醇醇类类上上夺夺走走一一个个氢氢原原子子，并并与与之之结结合合生生成水，使醇碳原子带有一个不成对电子。以乙醇为例：成水，使醇碳原子带有一个不成对电子。以乙醇为例：CH3CH2OH+OHCH3CHOH+H2O两两个个碳碳自自由由基基可可经经过过不不成成对对电电子子组组成成共共价价键键而而生生成成非自由基产物：非自由基产物：CH3CHOH+CH3CHOHCH3CHOHCH3CHOH第31页OH与与生生物物膜膜上上卵卵磷磷脂脂就就是是经经过过夺夺氢氢反反应应产产生生碳碳自自由由基基而而造造成成膜膜损损伤伤。当当OH攻攻击击糖糖，比比如如DNA中中脱脱氧氧核核糖糖时时，能能产产生生许许多多不一样产物，其中有些含有致突变作用。不一样产物，其中有些含有致突变作用。第32页加成反应：加成反应：OH可可与与DNA中中嘌嘌呤呤或或嘧嘧啶啶-C=C-发发生生加加成成反反应应，生生成成嘌嘌呤呤或或嘧嘧啶啶自自由由基基，这这些些自自由由基基再再发发生生一一系系列列反反应应，最最终终引引发发DNA链链断断裂裂，严严重重损损伤伤DNA，以以至至于于不不能能修修复复，使使细细胞胞死死亡亡。即使活着也会发生突变（或癌变）。即使活着也会发生突变（或癌变）。第33页电子转移：电子转移：OH可与无机物或有机物发生电子转移。如：可与无机物或有机物发生电子转移。如：Cl-+OHCl+OH-以以上上各各种种反反应应可可见见，OH假假如如在在机机体体内内产产生生，那那么么它它能能够够立立刻刻与与周周围围任任何何生生物物分分子子发发生生反反应应，生生成成活活性性各各异异次次级级自自由由基基，从从而而造造成成机机体体不不一一样样程程度度损损伤。伤。第34页2 2超氧阴离子毒性超氧阴离子毒性O2-是是氧氧分分子子被被还还原原成成水水时时所所产产生生第第一一个个活活性性氧氧自自由由基基，其其化化学学反反应应性性质质较较OH弱弱，含含有有双双重重性性质质，既既可可作作为为电电子子供供体体（还还原原剂剂），又又可可作作为电子受体（氧化剂）。为电子受体（氧化剂）。第35页当当其其作作为为弱弱碱碱起起作作用用时时，能能够够成成为为电电子子供供体体，即即还还原原剂剂，比比如如它它能能还还原原细细胞胞色色素素（一一个个含含血血红红素素蛋蛋白白质质）和血红蛋白，使血红素中心和血红蛋白，使血红素中心Fe3+还原成还原成Fe2+：细细胞胞色色素素C（Fe3+）+O2-O2+细细胞胞色色素素C（Fe2+）血红蛋白（血红蛋白（Fe3+）+O2-O2+血红蛋白（血红蛋白（Fe2+）第36页当当它它作作为为电电子子受受体体起起作作用用时时，能能够够成成为为弱弱氧氧化化剂剂，能氧化抗坏血酸：能氧化抗坏血酸：维生素维生素C+O2-H+H2O2+维生素维生素C（剧毒）（剧毒）也也能能使使与与NADH结结合合酶酶（如如乳乳酸酸脱脱氢氢酶酶）形形成成NAD自由基：自由基：酶酶-NADH+O2-H+H2O2+酶酶-NAD第37页由由此此可可见见，因因光光化化学学和和酶酶反反应应所所产产生生O2-能能使使酶酶失失活活、使使红红细细胞胞溶溶血血、杀杀菌菌、使使DNA降降解解和和破破坏坏动动物物细细胞胞等等。另另外外，O2-还还可可与与细细胞胞内内过过分分性性金金属属离离子子发发生生反反应应，生生成成更更活活泼泼OH。第38页3 3过氧化氢分子毒性过氧化氢分子毒性H2O2本本身身毒毒性性很很低低，常常温温下下可可自自发发生生成成水水和和氧氧气气。它它是是一一个个弱弱氧氧化化剂剂，常常被被用用作作消消毒毒剂剂，细细菌对它十分敏感，它能使动物细胞损伤。菌对它十分敏感，它能使动物细胞损伤。H2O2能能快快速速穿穿过过细细胞胞膜膜，而而O2-不不能能。在在细细胞胞内内H2O2能能与与Fe2+或或Cu+等等过过分分性性金金属属离离子子生生成成毒毒性性更大更大OH，这是这是H2O2含有毒性真正原因：含有毒性真正原因：第39页Cu+H2O2Cu2+OH+OH-Fe2+H2O2Fe3+OH+OH-当当H2O2与与紫紫外外线线结结合合使使用用时时，对对细细菌菌和和病病毒毒杀杀伤伤能能力力比比单单独独使使用用时时强强。这这是是因因为为紫紫外外线线可可使使H2O2发生均裂而生成发生均裂而生成OH原因：原因：H2O2紫紫外外线线2OH第40页4 4脂类过氧化物毒性脂类过氧化物毒性生生物物膜膜含含有有流流动动性性，这这是是因因为为膜膜脂脂中中含含有有各各种种多多不不饱饱和和脂脂肪肪酸酸原原因因，其其流流动动性性与与脂脂肪肪酸酸不不饱饱和和程程度度相相关关，不不饱饱和和程程度度越越大大，流流动动性性就就越越大大。假假如如多多不不饱饱和和脂脂肪肪酸酸遭遭到到破破坏坏，则则膜膜流流动动性性就就下下降降，这这对对膜膜功功效效会会产产生生严严重重影影响响，从从而而造造成成严严重重疾疾病病，如高血压、冠心病、脑血栓等。如高血压、冠心病、脑血栓等。第41页生生物物膜膜损损坏坏往往往往是是因因为为自自由由基基攻攻击击膜膜脂脂，使使其其形形成成过过氧氧化化物物而而致致。脂脂类类过过氧氧化化物物形形成成破破坏坏了了生生物物膜膜流流动动性性，造造成成细细胞胞损损伤伤、衰衰老老或或死死亡亡。脂脂类类过过氧氧化化物物可可使使红红细细胞胞膜膜失失去去变变形形能能力力，不不再再能能挤挤过过微微血血管管，造造成成溶溶血血，从从而而产产生生尿尿血血症症。脂脂类类过过氧氧化化物物深深入入和和组组织织蛋蛋白白相相结结合合、沉沉积积，可可造造成成功功效效蛋蛋白白失失活活、形形成成老老年年斑斑或或产产生生肿肿瘤瘤等等。脂脂类类过过氧氧化化物物本本身身还还含含有有致致癌癌作作用用，经经常常食食用用含含有有脂脂类类过过氧氧化化物物食食品品可可造造成成食食管管癌癌或或肠肠道道癌发病机率增大。癌发病机率增大。第42页第三章第三章 自自 由由 基基 清清 除除 剂剂一、定义一、定义二、天然自由基去除剂二、天然自由基去除剂三三、外源性自由基去除剂外源性自由基去除剂食品中抗氧化剂食品中抗氧化剂四、中药自由基去除作用四、中药自由基去除作用五、常见水果蔬菜中抗氧化能力五、常见水果蔬菜中抗氧化能力六、活性氧去除六、活性氧去除第43页一、定义一、定义自自由由基基对对生生物物膜膜和和其其它它组组织织都都有有损损伤伤作作用用，自自由由基基也也会会引引发发一一系系列列病病理理过过程程，所所以以有有机机体体在在长长久久进进化化过过程程中中必必定定产产生生一一些些物物质质能能去去除除体体内内自自由由 基基，这这 些些 物物 质质 就就 统统 称称 为为 自自 由由 基基 去去 除除 剂剂（scavenger）。）。第44页 自自由由基基去去除除剂剂与与抗抗氧氧化化剂剂亲亲密密相相关关，在在某某种种程程度度上上属属于于同同义义词词，在在最最广广泛泛意意义义上上，抗抗氧氧化化剂剂能能抑抑制制各各种种物物质质氧氧化化变变性性，比比如如食食物物中中不不饱饱和和脂脂肪肪酸酸酸酸败败过过程程，这这种种氧氧化化性性变变质质反反应应包包含含自自由由基基链链锁锁反反应应各各个个阶阶段段，即即自自由由基基引引发发阶阶段段、扩扩展展阶阶段段和和终终止止阶阶段段，抗抗氧氧化化剂剂能能降降低低链链锁锁反反应应中中扩扩展展阶阶段段效效率率，这这是是经经过过它它去去除除作作用用降降低低活活泼泼自自由由基基中中间间体体浓浓度度而而实实现现，所所以以这这里里抗抗氧氧化剂是名副其实自由基去除剂。化剂是名副其实自由基去除剂。第45页但但有有时时，有有些些抗抗氧氧化化剂剂是是经经过过去去除除自自由由基基引引发发剂剂来来起起作作用用，比比如如去去除除一一些些能能引引发发自自由由基基金金属属离离子子（如如Fe2+或或Cu+）来来到到达达目目标标。从从这这个个意意义义上上讲讲，抗抗氧氧化化剂剂就就不不属属于于真真正正自自由由基基去去除除剂剂了了，但但它它却却直直接接阻阻止止了了自自由由基基产产生生，到到达达去去除除自自由由基基目目标标。所所以以，广广义义上上讲讲，凡凡含含有有直直接接去去除除自自由由基基作作用用，或或者者含含有有阻阻止止自自由由基基产产生作用一切物质都称为自由基去除剂生作用一切物质都称为自由基去除剂。第46页二、天然自由基去除剂二、天然自由基去除剂动动植植物物组组织织中中有有许许多多物物质质起起自自由由基基去去除除剂剂作作用用，不不过过往往往往在在正正常常生生理理浓浓度度时时不不起起作作用。这些物质可分为用。这些物质可分为水溶性水溶性和和脂溶性脂溶性两大类。两大类。第47页1 1水溶性去除剂水溶性去除剂 维生素维生素C(VitC)又又称称抗抗坏坏血血酸酸，水水溶溶性性，它它是是一一个个温温和和还还原原剂剂，在在体体内内能能有有效效抑抑制制脂脂类类过过氧氧化化作作用用。其其生生理理功功效效主主要要是是抗抗氧氧化化和和抗抗坏坏血血，含含有有抗抗辐辐射射、抗抗癌癌和和抗抗衰衰老老等等作作用用。VitC广广泛泛存存在在于于各各种种蔬蔬菜菜和和水水果果中中，其其中中含量最丰富是芒果和橙子。含量最丰富是芒果和橙子。第48页 抗抗坏坏血血酸酸在在空空氧氧中中易易被被氧氧化化，尤尤其其有有过过渡渡性性金金属属离离子子存存在在时时（比比如如：CuCu+、FeFe2+2+），但但在在整整体体或或水水溶溶液液中中不不易易被被破破坏坏。因因为为VitCVitC含含有有自自由由基基去去除除剂剂作作用用，所所以以常常被被加加入入食食物物中中以以预预防防氧氧化化性性变变质质。但但需需要要注注意意是是，外源维生素外源维生素C C不能过量摄入，不然会引发中毒。因为：不能过量摄入，不然会引发中毒。因为：VitC（大量大量）+O2-H+、Fe2+/Cu+H2O2+VitC（剧毒）（剧毒）第49页 含硫化合物含硫化合物 含含硫硫化化合合物物包包含含组组织织中中谷谷胱胱甘甘肽肽（GSHGSH）、麦麦角角硫硫因因、半半胱胱氨氨酸酸以以及及葱葱和和大大蒜蒜中中含含硫硫活活性性成成份份，通通式式为为R Rn n-SH-SH。它它们们都都是是有有名名自自由由基基去去除除剂剂。其其中中有有些些含含有有较较高高防防辐辐射射能能力力，如如GSHGSH和和半半胱胱氨氨酸。酸。第50页 GSH是是一一个个由由谷谷氨氨酸酸、半半胱胱氨氨酸酸和和甘甘氨氨酸酸缩缩合合而而成成小小分分子子肽肽，含含有有很很强强还还原原活活性性，广广泛泛存存在在于于各各种种动动物物组组织织中中，是是机机体体中中主主要要还还原原力力，是是细细胞胞必必要要成成份份之之一一，所所以以它它是是维维持持生生命命所所绝绝对对必必需需。其其主主要要功功效效是是给给机机体体提提供供还还原原力力，保保护护机机体体其其它它主主要要组组织织或或成成份份免免受受自自由由基基氧氧化化。许许多多蔬蔬菜菜和和嫩嫩芽芽中中都都含含有有丰丰富富含含硫硫化化合合物物。在在正正常常情情况况下下，机机体体本本身身可可合合成成生理水平生理水平GSH。第51页 Rn-SH可可经经过过给给氢氢过过程程而而抑抑制制自自由由基基扩扩展反应：展反应：Rn-SH+RRn-S+R-H而新形成自由基而新形成自由基Rn-S却不能催化链锁反应：却不能催化链锁反应：2Rn-SRn-S-S-Rn第52页 2脂溶性去除剂脂溶性去除剂天天然然脂脂溶溶性性去去除除剂剂主主要要有有：维维生生素素E、维维生生素素A、胡萝卜素类和泛醌。胡萝卜素类和泛醌。维生素维生素E（VitE）又又称称生生育育酚酚，其其主主要要生生理理功功效效是是抗抗衰衰老老和和抗抗不不育育。蜂蜂蜜蜜、鸡鸡肉肉、蘑蘑菇菇、香香蕉蕉、花花生生和和木木瓜瓜中中广广泛泛含含有有。VitE缺缺乏乏可可引引发发皮皮肤肤癌癌和和乳乳腺腺癌癌，甚甚至至造造成成孕孕妇妇流流产。产。第53页 VitE是是脂脂溶溶性性，可可有有效效去去除除膜膜内内过过氧氧化化脂脂类类自自由由基基。而而VitC是是水水溶溶性性，存存在在于于细细胞胞外外液液和和细细胞胞质质中中，起起电电子子传传递递作作用用，主主要要去去除除细细胞胞外外液液和和细细胞胞质质内内自自由由基基。两两种种维维生生素素亲亲密密配配合合，有有效效地地去去除除细细胞胞内内外外自自由由基基，抑抑制制了了细细胞胞中中脂脂类类过过氧氧化化作用，维持其正常生理状态。作用，维持其正常生理状态。第54页必必须须指指出出是是，尽尽管管整整体体动动物物试试验验已已经经证证实实了了VitE和和VitC是是一一个个主主要要自自由由基基去去除除剂剂，但但在在生生理理浓浓度度人人体体离离体体试试验验时时未未发发觉觉其其保保护护作作用用。所所以以，在在商商业业上上把把维维生生素素E加加到到面面部部化化装装品品中中和和作作为为抗抗衰衰老老药药品品使使用用，其其效效果是值得怀疑。果是值得怀疑。第55页 泛醌类泛醌类泛泛醌醌是是哺哺乳乳动动物物肝肝线线粒粒体体呼呼吸吸链链中中组组成成之之一一，含含有有抗抗氧氧化化作作用用，能能有有效效预预防防因因氧氧化化代代谢谢所所产产生生自自由由基基对对细细胞胞膜膜不不饱饱和和脂脂肪酸攻击。肪酸攻击。第56页 维生素维生素A（VitA）存存在在于于谷谷物物及及其其皮皮中中，其其生生理理功功效效与与上上皮皮组组织织发发育育相相关关，含含有有抗抗氧氧化化和和保保护护视视力力作作用用。VitA缺缺乏乏可可造造成成上上皮皮细细胞胞角角质质化化，皮肤变得粗糙、干燥，甚至衰老。皮肤变得粗糙、干燥，甚至衰老。第57页 胡萝卜素类胡萝卜素类胡胡萝萝卜卜素素广广泛泛存存在在于于萝萝卜卜、胡胡萝萝卜卜和和各各种种海海藻藻中中，含含有有很很强强抗抗氧氧化化能能力力。-胡胡萝萝卜卜素素由由2个个VitA分分子子单单体体组组成成，裂裂解解后后可可取取得得2分分子子VitA。-胡胡萝萝卜卜素素可可有有效效去去除除由由光光辐辐射射产产生生OH自自由由基基，所所以以含含有有保保护护视力和抗衰老功效。视力和抗衰老功效。第58页三、外源性自由基去除剂三、外源性自由基去除剂食品中抗氧化剂食品中抗氧化剂 罐罐头头食食品品中中常常加加入入低低浓浓度度丁丁化化羟羟基基甲甲苯苯，没没食食子子丙丙酯酯或或乙乙氧氧基基喹喹作作为为抗抗氧氧化化剂剂（或或防防腐腐剂剂），以以预预防防食食物物氧氧化化性性变变质质（主主要要是是去去除除自自由由基基或或阻阻断断其其引发反应，抑制脂类过氧化作用）。引发反应，抑制脂类过氧化作用）。在在食食品品管管理理法法中中对对这这些些添添加加剂剂用用量量控控制制都都有有严严格格要要求求，这这么么可可防防止止其其有有害害作作用用。比比如如：在在苹苹果果和和李保留中，乙氧基喹最高允许量为李保留中，乙氧基喹最高允许量为3ppm。第59页食食品品保保留留中中所所用用抗抗氧氧化化剂剂（AH2）主主要要都都是是经经过过供供氢氢来来发发挥挥作作用用。AH2对对脂脂类类过过氧氧化化作作用用抑抑制制是是因因为为过过氧氧化化自自由由基基从从抗抗氧氧化化剂剂得得到到氢氢而而毁毁灭灭了了自自由由基本身。其作用机理以下：基本身。其作用机理以下：R-O-O+AH2R-OOH+AH2AHAH2+AR-O-O+AHR-OOH+A第60页四、中药自由基去除作用四、中药自由基去除作用近近年年来来发发觉觉许许多多中中药药含含有有去去除除自自由由基基作作用用，如如甘甘草草能能去去除除O2-，含含有有抗抗脂脂类类过过氧氧化化作作用用；柚柚皮皮有有很很强强抗抗氧氧化化能能力力；五五味味子子和和女女贞贞子子含含有有保保肝肝护护肝肝作作用等等。用等等。以以酒酒精精为为例例，当当它它进进入入血血液液后后，可可被被活活性性氧氧氧氧化成乙醇自由基，其过程以下：化成乙醇自由基，其过程以下：第61页CH3CH2OH+OHCH3CHOH 当当乙乙醇醇自自由由基基进进入入到到肝肝脏脏时时，能能快快速速诱诱发发生生物物膜膜脂脂类类过过氧氧化化作作用用，或或与与肝肝细细胞胞大大分分子子如如蛋蛋白白质质和和脂脂类类进进行行共共价价结结合合，破破坏坏膜膜结结构构和和功功效效完完整整性性，造造成成肝肝细细胞胞坏坏死死，胞胞浆浆中中可可溶溶性性酶酶释释放放入入血血液液，使使血血清清中中转转氨氨酶酶升升高高。中中药药五五味味子子和和女女贞贞子子能能快快速速去去除除血液和肝脏中乙醇自由基，所以含有保肝护肝作用。血液和肝脏中乙醇自由基，所以含有保肝护肝作用。第62页五、常见水果蔬菜中抗氧化能力五、常见水果蔬菜中抗氧化能力我我们们日日常常生生活活食食用用许许多多水水果果和和蔬蔬菜菜都都含含有有一一定定自由基去除作用，简明介绍以下：自由基去除作用，简明介绍以下：（1）未未经经煮煮沸沸豆豆角角、韭韭菜菜、茄茄子子、香香蕉蕉、油油菜菜、土土豆豆和和四四季季豆豆汁汁抗抗氧氧化化力力强强，一一经经煮煮沸沸则则效效果果减减弱；弱；第63页（2）黄黄瓜瓜、葡葡萄萄和和番番茄茄汁汁经经煮煮沸沸后后，效效果果反反而而增强；增强；（3）陈陈皮皮、大大枣枣、山山楂楂、生生姜姜、大大蒜蒜和和茶茶叶叶水水提物有较强抗氧化作用；提物有较强抗氧化作用；（4）在在以以下下7种种常常见见蔬蔬菜菜和和水水果果汁汁中中，抗抗氧氧化化能能力力大大小小依依次次为为：茄茄子子汁汁豆豆角角汁汁青青椒椒汁汁黄黄瓜瓜汁汁（煮煮沸沸）葡葡萄萄汁汁（煮煮沸沸）番番茄茄汁汁桃桃汁。汁。第64页六、活性氧去除六、活性氧去除需需氧氧生生物物时时刻刻不不停停地地利利用用氧氧气气进进行行呼呼吸吸代代谢谢，而而氧氧分分子子被被还还原原成成水水过过程程中中产产生生了了大大量量活活性性氧氧自自由由基基，反反过过来来对对机机体体本本身身又又造造成成致致命命伤伤害害。需需氧氧生生物物一一面面需需氧氧，同同时时又又受受到到氧氧损损伤伤，机体怎样处理这一矛盾呢？机体怎样处理这一矛盾呢？第65页所所幸幸是是，为为了了维维持持正正常常生生命命活活动动，需需氧氧生生物物在在漫漫长长生生物物进进化化过过程程中中已已演演化化出出一一整整套套完完整整能能快快速速去去除除因因氧氧代代谢谢而而产产生生活活性性氧氧系系统统，即即活活性性氧氧去去除除酶酶系系统统。主主要要由由超超氧氧化化物物岐岐 化化 酶酶（SOD）、过过 氧氧 化化 氢氢 酶酶（CAT）、谷谷 胱胱 甘甘 肽肽（GSH）和谷胱甘肽过氧化酶和谷胱甘肽过氧化酶（GP）组成。组成。SOD能能去去除除O2-，同同时时生生成成H2O2。H2O2又又可可被被CAT去去除除，生生成成H2O和和O2。除除CAT外外，GP也也可可去去除除H2O2，而而且且还还可去除脂类过氧化自由基可去除脂类过氧化自由基RO2及及ROOH（ROOH）。）。第66页活性氧去除机制以下活性氧去除机制以下 ：O2-+O2-SODH2O2+O2H2O2H2O+O2R-OOH+GSHGPR-OH+GSSG+H2OCATGP第67页第四章第四章自由基生理功效自由基生理功效 一、吞噬作用一、吞噬作用二、凝血作用二、凝血作用三、生殖过程三、生殖过程四、肝脏解毒作用四、肝脏解毒作用五、果实成熟和植物组织创伤影响五、果实成熟和植物组织创伤影响六、其它六、其它第68页生生物物机机体体内内各各种种不不一一样样自自由由基基产产生生和和去去除除应应处处于于动动态态平平衡衡之之间间。自自由由基基过过多多或或不不足足都都对对机机体体不不利利。自自由由基基产产生生过过多多或或去去除除过过慢慢当当然然会会促促进进机机体体衰衰老老，引引发发各各种种疾疾病病。假假如如生生物物机机体体不不能能维维持持一一定定量量自自由由基基水水平平，也也会会给给生生命命活活动动带带来来不不利利影影响响，甚甚至至不不能能进进行行正正常常代代谢谢活活动动，或或者者发发生生另另外外一一些些类类型型疾疾病病。所所以以认认为为自自由由基基总总是是对对机机体体有有害害观观念念是是错错误误。本本章章主主要要阐阐述述一一些些自自由由基基对对生生物物机机体体有有益方面，即自由基生理功效。益方面，即自由基生理功效。第69页一、吞噬作用一、吞噬作用动动物物细细胞胞白白细细胞胞碰碰到到细细菌菌及及其其它它微微生生物物时时会会把把它它们们包包围围起起来来并并吞吞入入细细胞胞内内，这这一一过过程程称称为为吞吞噬噬作作用用（phagocytosis）。机机体体受受病病毒毒或或病病菌菌入入侵侵后后，就就会会发发炎炎。在在发发炎炎晚晚期期，单单核核白白细细胞胞（成熟白细胞前体）就进入发炎区。（成熟白细胞前体）就进入发炎区。第70页它它们们代代谢谢率率和和吞吞噬噬功功效效原原来来都都比比较较小小，但但一一旦旦进进入入发发炎炎区区后后，这这些些单单核核白白细细胞胞就就会会受受到到病病菌菌刺刺激激而而变变成成巨巨噬噬细细胞胞（成成熟熟白白细细胞胞一一个个）。这这时时，巨巨噬噬细细胞胞代代谢谢率率和和吞吞噬噬功功效效都都大大大大地地增增加加，从而能大量地吞噬病菌。从而能大量地吞噬病菌。第71页 吞吞噬噬作作用用整整个个过过程程为为：当当病病菌菌碰碰到到巨巨噬噬细细胞胞时时，细细胞胞膜膜首首先先凹凹陷陷，然然后后把把整整个个病病菌菌包包围围，并并形形成成吞吞噬噬体