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自由基与健康 浅谈自由基与健康 青海师范大学 生命与地理科学学院 学号：20101911111 班级：10生物科学 姓名：安春玲 目录 浅谈自由基与健康10 生物科学 安春玲摘要：对人体来说，自由基是一把双刃剑。总体而言，生命是离不开自由基活动的。我们机体每一瞬间都在燃烧着能量，而负责传递能量的搬运工就是自由基。它们不仅可帮助传递维持生命活力的能量，也可以被用来杀灭细菌和病毒，还能参与排除毒素。人体具有一整套清除过量自由基的抗氧化防御系统，以及修复受损伤细胞、组织、器官的自我修复系统，并由此而使自由基处在受控状态。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，而机体的抗氧化防御系统和自我修复系统应付不了，大量的自由基失去控制时，生命的正常秩序就会遭受破坏，给我们的生命带来伤害，疾病尤其是退行性疾病也就随之而来。关键词：自由基 健康 危害On Radicals and HealthAbstract:On the human body, free radicals are a double-edged sword. Overall, life is inseparable from free radical activity. Every moment in our bodies burning energy, and is responsible for transferring energy porters radicals. They not only help maintain the vitality of the energy transfer can also be used to kill bacteria and viruses, but also to participate eliminate toxins. The human body has a set of clear excess free radicals antioxidant defense system, as well as repair the damaged cells, tissues, organs, self-healing system, and thus leaving the radicals in a controlled state. Controlled radical is beneficial to the human body. But when the body of free radicals exceeds a certain amount, while the bodys antioxidant defense system and self-repair system can not cope with a large number of free radicals out of control when the normal order of life will be destroyed, bring harm to our lives , diseases, especially degenerative diseases will follow.Keywords: Radical Health Hazard 自由基是指带有未成对电子的分子,原子或离子。由于未成对电子总是有成对的趋向,因此自基很容易发生失去或得到电子的反应而显示出较活泼的化学性质。在生物体系中,电子转移是一个基本变化。自由基是人体正常的代谢产物,正常情况下人体内的自由基是处于不断产生与消除的动态平衡中。人体内存在少量的氧自由基不但对人体够不成威胁,而且还可以帮助传递维持生命力的能量,促进细胞杀灭细胞,消除炎症,分解毒物等。但如果人体内自由基的数量过多,就会破坏细胞结构,引起脂质过氧化,干扰人体的正常代谢活动,引起疾病,加速人体衰老进程。1自由基的产生 自由基的形成可用无所不在来形容,日光照射,空气污染物质,辐射线,臭氧等等。都会促成自由基的生成,在日常生活中,当你烹制美味的菜肴或当你点燃一支香烟醉心于吞云吐雾时,自由基就悄悄地蔓延开了。在人体中氧自由基是最多的。氧分子可以通过单电子接受反应依次转变为O2、 -OH、H2O2等中间产物。由于这些物质都是直接或间接地由分子氧转化而来,而且具有较分子氧活泼的化学反应性,遂通称为活性氧。其中O2、-OH为氧自由基。如果自由基是由于氧原子缺乏电子所致就叫“氧自由基活性氧”,广义的活性氧是指含氧所反应性高的所有化合物。机体内氧的某些代谢产物(O2、-OH、H2O2)及其衍生物的活性物质(如过氧化脂质)与单线态氧等。均含有氧且具有较高的氧反应性。机体内氧自由基的形成因素有物理因素,化学因素和生化因素。2. 自由基对人体健康的危害R. Strand博士（美）作了个很形象的比喻。线粒体是人体细胞中的产能中心，生命活动所需要的能量ATP就在这里产生。它就像是一座熊熊燃烧中的“壁炉”，不断地为人体提供能量。这一过程在98%的情况下都是精确无误的，只是偶尔会蹦出一个火星，落在壁炉前的地毯上，烧出一个小洞。仅仅一两个火星不会带来很大的威胁，但如果日复一日、年复一年地持续不断“偶尔蹦出”，这块地毯就会变得千疮百孔。炉火中蹦出的火星代表自由基，地毯代表我们的身体。无论身体的哪一部分受到自由基伤害，都有可能发展为退行性疾病。如果是眼睛，就有可能发生黄斑变性或白内障；若是关节，就可能得关节炎；若是血管，就可能引发心脏病或中风；如果是大脑，就可能患阿尔茨海默症或帕金森综合症。随着时间的推移，受损的机体也会像炉火前的地毯一样千疮百孔。自由基导致的氧化应激使人体健康受损，是各种退行性疾病，乃至衰老过程的根本原因。人类的机体是一个十分完美、极其复杂的系统。生命活动过程中必然会产生自由基，它们除了参与细胞能量转移、输送外，还在人体免疫系统中发挥重要作用，实际上免疫系统是通过制造自由基形成氧化应激来破坏外来的入侵者。在受控的状态下，这也是氧化应激的有利一面。对于过剩的自由基，机体可通过自身的抗氧化系统来中和自由基，使它变成无害。超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和谷胱甘肽过氧化酶是该系统中的主要成员。同时机体又有一套精细的修复系统，可使机体受损的细胞蛋白质、脂肪、细胞壁、乃至DNA得到修复。在正常情况下，整个过程处于可控状态，机体不至于受到明显伤害。然而，当自由基数量大大超过抗氧化物质数量时，防御系统就会被突破，氧化应激就会出现，受损机体也得不到及时、正确的修复。于是损伤的蛋白质就会对细胞功能产生一系列有害的影响；损伤的脂肪可能导致细胞膜脆化；氧化的胆固醇会导致动脉硬化；未被修复的DNA可导致细胞突变，甚至诱发癌症和老化。事实上，我们人体已几乎处在自由基的包围之中。人们自身过量的、不适当的运动，不健康的饮食，不良的生活习惯，过度的工作和生活压力等等，都会产生大量的自由基。化学制剂的大量使用、汽车尾气和工业生产废气的增加、还有核爆炸，空气、食物和水的污染，紫外线辐射，不恰当的用药和治疗等等，更给人们带来大量外加的自由基。由此引发的氧化应激远远超过了正常人体的承受能力。骤然增加的自由基，早已超过了人以及生命所能正常保持平衡的范围，人类健康面临着前所未有的严峻挑战。 人类生存的环境中充斥着不计其数的自由基，我们无时无刻不暴露在自由基的包围和进攻中。离我们生活最近的，例如，炒菜时产生的油烟中，就有自由基，这种油烟中的自由基使经常在厨房劳作的家庭妇女、餐馆厨师肺部疾病和肿瘤的几率远远高于其他人；此外，还有吸烟直接产生自由基。最新研究表明，吸烟中自由基的危害要远远大于烟碱（尼古丁）。自由基被吸入人体后，就会直接或间接损伤细胞膜或直接与基因结合导致细胞转化等，从而引起肺气肿、肺癌、肺间质纤维化等一系列与吸烟有关的疾病。 通过呼吸系统吸入的自由基决不仅仅来自炒菜和吸烟，象汽车尾气、工业生产废气等等环境污染产生的大量自由基也会在人们日常生活中被无防备的吸入。 人们使用的化妆品也会产生自由基，它会直接攻击人的皮肤，从表皮细胞中抢夺电子，使皮肤失去弹性，粗糙老化产生皱纹。 自由基对人体的攻击，既在最深层引起突变，又在最表层留下痕迹。可以说，人类被包围在自由基的内外夹击中。例如，在血液流动的过程中，人体内大量的低密度脂蛋白（LDL）可在细胞内皮的作用下进入血管腔内，由于自由基的大量存在，它与低密度脂蛋白结合形成氧化型的低密度脂蛋白（Ox-LDL），氧化型的低密度脂蛋白在血管壁内就会被当成异己存在，而被巨噬细胞、单核细胞、内皮细胞和平滑肌细胞吞噬掉。平滑肌细胞和巨噬细胞吞噬大量的氧化型的低密度脂蛋白就变成为泡沫细胞，大量的泡沫细胞堆积，使血管壁向外凸出（此时做血管造影还看不出血管壁有任何改变）形成粥样硬化斑块，进而导致动脉粥样硬化。血管内皮细胞吞噬氧化型的低密度脂蛋白后，还能造成血管内壁的损坏，血管内壁间隙增大，在血管内由于T细胞释放的干扰素，使泡沫细胞破裂，内容物就会从血管内壁间隙增大处流入血管腔内，由于血管的应激作用就会将渗出的内容物包裹，形成血栓斑块。当这种血栓在心脏部位产生就形成心梗，在脑部产生就形成脑梗。因此，低密度脂蛋白被自由基氧化是心血管疾病发生的关键所在。 过量的氧自由基（-0）、羟基自由基(-OH)会氧化细胞膜中的不饱和脂肪酸引起脂质过氧化,并交联、聚合成脂褐素(一种难以消除的惰性废物)，它堆积在细胞内毒害细胞，阻止细胞内物质和信息的传递。脂褐素在皮肤细胞中堆积，形成老年斑；在脑细胞中堆积，则会引起记忆减退或智力障碍，甚至导致老年性痴呆症；在心肌细胞中堆积，心脏功能减退。当自由基与胶原蛋白聚合，则引起皮肤失去张力和弹性，皱纹增多，以及老年性骨质增生。 由自由基引发的氧化应激，可导致线粒体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，没有内含子，却有部分区域基因重复使用，因此任何突变都可能造成重要功能的病理性变化。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。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。 机体内的自由基主要产生于那些具有重要功能、活动性高、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。这些部位氧化应激的发生，可导致这些组织细胞内DNA、蛋白质、脂膜的损伤。诱导细胞凋亡，加速机体老化。自由基通过其强氧化作用对核酸进行氧化和交联，使发生断裂、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。总之，近年来大量的研究表明，由自由基引发的氧化应激过程，是70余种诸如心脏病、糖尿病、癌症、中风、阿尔茨海默症、帕金森综合症、黄斑变性等慢性退行性疾病的根源。3氧自由基的清除 自由基对生物体既有必需的一面,又有损伤的一面,所以生物体内的氧自由基是不断产生、不断利用又不断被消除的过程。但当氧自由基不断增值至消除不掉时,就会损害机体。因此机体内形成了一套抗氧化防御体系,其消除机制大致可分为酶抗氧化剂和非酶抗氧化剂。3. 1 酶抗氧化剂 生物体内的酶保护系统主要包括超氧化物歧化酶(SOD) 、过氧化氢酶(CAT) 、谷胱甘肽过氧化物酶(CSH2PX)等。SOD是一种具有特定生物催化功能的蛋白质,由蛋白质和金属离子组成,主要分布于胞液如线粒体基质中。SOD能催化O2发生歧化反应,从而消除体内的SOD合成员受O2 浓度影响,O2浓度高时, SOD生物合成能力也增高,有研究表明,人体的一些疾病反映在SOD与O2含量的变化上,对SOD减少或O2的增加的疾病可用SOD药物治疗。另外,SOD也有在护肤品中的成功应用,目的是消除生物体氧化产生的O2,起到保护细胞作用,对抗衰老及护肤养颜具有重要的应用价值。SOD消除O2过程中产生的H2O2,对机体亦有损害。H2O2是一种强氧化剂,可氧化抗坏血酸等有机物,并可直接使少数酶如CuZn2SOD失活。过氧化氢酶(CAT)可消除H2O2。但在细胞中,它主要存在于过氧化体中,而在线粒体及胞浆中产生的H2O2,常靠谷胱甘肽过氧化物酶(GSH2Px)消除。产生的GSSG在谷胱甘肽还原酶作用下又被还原为GSH ,继续参加消除活性氧的反应。3. 2 非酶抗氧化剂 生物体内用于消除活性氧的非酶抗氧化剂有脂溶性维生素E、水溶性维生素C ,尿酸、血浆铜蓝蛋白等。由于生物膜是疏水环境,O2在膜中溶解性比在水中好,因此脂溶性维生素E能清除O2、-OH ,防止脂类过氧化造成的损失;生物体内水溶性维生素C浓度较高时,可作OH的消除剂;人体血浆中的尿酸,它是OH的有力清除剂。血浆中还含有血浆铜蓝蛋白,也能消除O2，虽然其消除能力仅为SOD的1/ 30000 ,但由于它在血浆中的含量高,其作用也不容忽视。抗氧化剂是天然的自由基杀手,也是相当丰富且无处不在的,许多植物中就富含抗氧化剂。植物体内的抗氧化剂主要有2胡萝卜素、番红素、维生素C、E和黄酮类化合物等,因此人们必须从植物中获得足够的抗氧化剂,以满足自身的需要。富含抗氧化剂的植物主要是一些“有色”的蔬菜和水果。胡萝卜、南瓜、桃、杏、橘子等橙色植物中包含的抗氧化剂主要是2胡萝卜素。葡萄、柚、柠檬、荞麦等黄色植物中含的抗氧化剂主要是黄酮类化合物。菠菜、韭菜、无头甘蓝菜、空心菜、绿花椰菜、芥兰菜等绿色植物中包含的抗氧化剂主要是维生素C和维生素E。维生素C能与细胞中的过氧化物利用羟基自由基反应,使氧化连锁反应中止进而保护细胞的完整性。蕃茄(含番茄红素最丰富的食物) 、葡萄柚(红肉) 、西瓜等红色植物中包含的抗氧化剂主要是番茄红素。大蒜、包心菜、洋葱、韭菜、洋葱等植物中包含的抗氧化剂主要是丙烯基硫化物。3. 3 抗氧化剂如何工作 (1) 正常氧原子具有4对电子,机体正常代谢可使氧原子失去一个电子,这样就形成了氧自由基,氧自由基主要通过抢夺其它分子上的电子而使自己配对; (2) 当自由基从细胞膜上夺取一个电子后,就产生了另一个新的自由基,并开始了链反应; (3) 电子夺取链反应侵蚀细胞膜,导致细胞完整性的丧失,为癌症及其它疾病打开了方便之门; (4) 由于其特殊的分子结构,抗氧化剂能给出一个电子给自由基自身不会形成有害的能引发链式反应的危险物质。3. 4 避免自由基伤害的一些方法(1)拒绝抽烟。科学研究表明,抽烟是目前产生最快及最多自由基的方式,每吸一口烟就会制造十万个以上的自由基,会导致全身性癌症,甚至加速癌细胞生长,尤其是肺癌。它还会造成许多慢性病,例如,心血管病及糖尿病。(2)减少做菜时的油烟:色拉油是多元不饱和脂肪酸,很容易氧化成自由基。(3) 尽量少服不必要的药物:有些中西药是有毒性的,如抗生素、消炎化疗药物会产生自由基,不可以乱服药。(4) 避免农药的污染;农药会产生大量自由基,放置和高温处理可以减少农药的污染。(5)大量饮用干净的水: 2000 mL 以上的水可以帮助我们有效地消除自由基。各式饮料和含添加物的水是不好的水分补充。(6) 食用蔬菜水果。(7) 摄取动物高脂肪类食物:鱼蛋奶,豆类均含有丰富的蛋白质,适当摄取,不要吃烧烤食物。(8) 减少加工食物摄取:加工食物添入的色素、防腐剂及香料等会在身体内产生过多的自由基。研究自由基与人体健康的关系已是备受关注的新兴领域。虽然氧气及其化学性质早已被人们所熟悉,但对其活性氧的形成和消除过程中的动力学和动态学的研究有待深入。因此,在此基础上所进行的对预防及治疗由活性氧引起的细胞破坏和疾病的研究,则具有重要的学术意义和实际意义。4 对自由基危害的防控对人类来说，无论是体内的还是体外的，自由基还在不断地，以前所未有的速度被制造出来。与自由基有关的疾病发病率也呈加速上升的趋势。自由基是客观存在的，既然人类无法逃避自由基的包围和夹击，那么就只有想方设法降低自由基对我们的危害。 研究表明，自由基从产生到衰亡的过程就是电子转移的过程，在生命体系中，电子的转移是一种最基本的运动。氧捕获电子能力很强，生物体内的许多反应都与氧有关。损害人体健康的罪魁祸首几乎都与活性氧自由基相关，由此引发的氧化应激过程是人体健康受损的根本原因。因此，要降低自由基的损害，就要从抗氧化做起。 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。 近年来，对抵御氧化应激，使机体免受自由基伤害的机制研究有不少进展，归纳起来大致有以下几方面：I 酶促机制 (1) 超氧化物歧化酶Superoxide dismutases (SOD) :催化把两个氧自由基转变为H2O2和O2的反应，抗氧化能力来自其所含之镁、铜、或锌，其浓度可被诱导而提高。 (2)过氧化氢酶(Catalase):催化H2O2转变为H2O和O2的反应。 (3) 谷胱甘肽过氧化物酶(Glutathione peroxidases ):大部分含硒，也是催化H2O2转变为H2O和O2的反应。此外还可以把有机的过氧化物转变为酒精。) (4) 除了上述酶之外，谷胱甘肽转移酶，血浆铜蓝蛋白，血红素加氧酶及其他的一些酶类可能参与非酶主导的控制自由基及其代谢产物的过程. II 非酶促机制 (1) 维生素 E (脂溶性，把细胞膜上产生的过氧自由基的电子接收，让自己暂时成为一自由基。) (2) 维生素 C (水溶性，可让Vitamin E自由基恢复其抗氧化能力。) (3) 谷胱甘肽(细胞内最重要的抗氧化物，其巯基(-SH)可以接收自由基的电子。) (4)除了这三大抗氧化剂之外， 机体内还存在为数众多的小分子抗氧化剂.如胆红素，尿酸，类黄酮，类胡萝卜素等。 研究表明，我国一些特有的食用和药用植物中，含有大量的酚类物质，这些物质的特点是有着很容易被自由基夺走的电子，而它们在失去电子后就会成为一种对人没有伤害的稳定物质。从目前的研究来看，天然植物抗氧化剂绝大部分都是多酚类物质，其中应用得较多的有茶多酚、葡萄籽提取物、迷迭香提取物等。5 对自由基危害的保健措施由R. Strand博士（美）在大量研究和临床实践基础上提出的“细胞营养”理论及实施方案，已被实践证明十分有效。当给机体提供每日需求量的营养即“细胞营养”时，人体的天然防御系统就能得到优化，为人体重新控制氧化应激创造了条件。不仅可使机体的天然免疫系统得到优化，而且，机体的天然抗氧化系统和天然修复系统也得到了优化。从而使机体呈现出神奇的自愈能力。下表概括了R. Strand博士提出的细胞营养方案。他的细胞营养补充方案有几个鲜明的特点：l 营养剂的种类丰富多样，几乎涵盖了细胞营养所需的各个方面。R. Strand博士认为，各种细胞营养剂的协同作用是营养补充取得成效的重要条件。l 营养剂的用量很大。远超过RDA标准的推荐量。而大量研究和临床实践证明这是必需的、有效的。l 体现了R. Strand博士有关细胞营养理论的一个重要内容：细胞营养只是为细胞提供最佳剂量的所有营养成分，细胞自己能判断它的需求。因为自由基引发的氧化应激瞬息变化，我们不可能判定细胞在某一瞬间的需求，只需提供最佳剂量的所有这些重要的营养成分，而让细胞自己去决定。 基本营养补充建议抗氧化物质你的抗氧化物质种类和数量越多越好。维生素A我不建议直接服用维生素A，因为它可能造成中毒。我们应该补充各种混合的类胡萝卜素。我们的身体会在必要时把类胡萝卜素转换成维生素A避免中毒。类胡萝卜素很重要的一点是应该服用各种类胡萝卜素的混合物而不是仅限用b-胡萝卜素。l b-胡萝卜素10000-15000个国际单位l 番茄红素 1-3毫克l 叶黄素/玉米黄质 1-6毫克l a-胡萝卜素 500-800毫克维生素C将维生素C与其他营养成分混合服用非常重要，尤其是混合了钙、钾、锌和镁的抗坏血酸，它对消除氧化应激更为有效。l 1000-2000毫克维生素E很重要的一点是应该服用天然维生素E的混合物：d-alpha维生素E、生育醇和三烯生育酚。l 400-800个国际单位生物类黄酮抗氧化复合物生物类黄酮也是一类强效的抗氧化物质，它们对营养补充很有帮助。虽然数量各异但是主要包括如下种类：l 芸香苷l 槲皮（黄）素l 椰菜l 绿茶l 十字花科蔬菜l 越橘l 葡萄籽精华素l 菠萝蛋白酶 硫辛酸l 15-30毫克辅酶Q10l 20-30毫克谷胱甘肽l 10-20毫克l N-乙酰-L-半胱氨酸 50-75毫克维生素B族（辅助因子）l 叶酸 800-1000微克l 维生素B1（硫胺） 20-30毫克l 维生素B2（核黄素） 25-50毫克l 维生素B3（烟酸） 30-75毫克l 维生素B6 25-50毫克l 维生素B12（钴胺素） 100-250微克l 维生素H 300-1000微克其他重要的维生素l 维生素D3（胆钙化甾醇） 450-800国际单位l 维生素K 50-100微克矿物质复合物l 钙 800-1500毫克l 镁 400-800毫克l 锌 20-30毫克l 硒 200微克是理想剂量l 铬 200-300微克l 铜 1-3毫克l 锰 3-6毫克l 钒 30-100毫克l 碘 100-200微克l 钼 50-100微克l 微量元素混合物其他有助骨骼健康的营养成分l 硅 3毫克l 硼 2-3毫克其他重要且必需的营养成分调节三甲基甘氨酸含量和大脑功能l 胆碱 100-200毫克l 三甲基甘氨酸 2