§5自由基学说PPT课件

1、吴钟琪吴钟琪(中南大学湘雅医院高压氧科中南大学湘雅医院高压氧科) （一）定义 自由基指含有未配对电子的原子、原子团或分子。 （二）自由基种类 1. 只要附合“定义”条件者都是自由基。 2. 人体内有许多种类的自由基，氧自由基O2是存在最多的一种，其它还有氮中心自由基（NO ）、半醌自由基等多种自由基。 3. 某些分子中虽然不存在不配对的电子，不是自由基，但其具有强烈的生物活性，也被与自由基同等看待。例如H2O2不是自由基，但在生化反应中极易生成羟自由基（OH），故被称为活性氧。（三）自由基的性质 1. 自由基在机体生化反应中不断生成，机体对体内的自由基有一套完整的调控系统。 2. 自由基具有高

2、度的化学活泼性，极易与相邻的物质发生电子的得、失交换，参与生化反应，自由基是一把双刃剑。 3. 自由基参与许多生命活动中的生化反应，如氧化还原反应、光合作用等，在维持生命正常活动中起着重要作用。 4. 当自由基生成的数量或时空定位出现异常，超出机体的调控能力时，自由基将造成组织的损伤，核酸、蛋白质、脂质等大分子物质最易受自由基破坏和攻击。 （四）自由基的生理意义 1. 参与重要化学反应：氨基酸的氧化脱氨，胶原蛋白合成过程，前列腺合成过程等，都有自由基反应。 2.自由基作为独立“分子”行使生理功能 （1）对蛋白质活性的调控：还原/氧化型谷胱甘肽（GSH/GSSG）起重要作用。 （2）作为信号分子

3、对基因转录的调控：自由基调控转录因子AP-1的激活，从而调控基因转录。 （3）氮自由基（NO）对血管松驰因子、神经信使分子、免疫效应分子进行调控。 （五）自由基损伤 自由基的生成通常是在机体的严格调控下进行的，当自由基的生成超出了机体的抗氧化防卫能力时，则会造成细胞的损伤。自由基损伤被认为是组织损伤的主要分子机制之一。 1.自由基对核酸的损伤：造成DNA损伤的主要自由基是OH，它对碱基、脱氧核糖、磷酸二酯键骨架都能造成损伤，依据损伤程度的不同，可引起突变、凋亡或坏死等。据有关专家估计，DNA的氧化损伤频率可达：1000次/每个基因组每个细胞每天。 2.自由基对蛋白的损伤 蛋白质是自由基攻击的主

4、要目标，特别是肽链中的蛋氨酸、酪氨酸、色氨酸、脯氨酸、半胱氨酸、苯丙氨酸等残基，更易受到攻击，引起氨基酸残基的修饰、交联、肽链断裂、蛋白质变性等等。 3.自由基对脂质的损伤 油脂久存以后会酸败，其本质即是脂质的过氧化。生物体内含有大量的脂质，特别是各种膜相结构含有丰富的不饱和脂肪酸，更易遭受自由基攻击，引起体内的脂质过氧化，从而造成一系列的生理、生化过程的紊乱。（六）自由基与疾病 1.自由基与放射损伤 放射损伤效应的主要机制即自由基损伤，因为各种分子的辐射分解是产生自由基的主要化学途径之一。自由基不仅在急性放射病的过程中起重要作用，而且在假愈期后的放射病极期内继续造成组织的损伤。 2.自由基与

5、缺血-再灌注损伤 组织经历一定时间的缺血后恢复血流供应，可能出现缺血性损伤进一步加重的现象，被称为缺血-再灌注损伤。再灌注损伤机的主要机制之一，既在于一定时间的缺血后再灌注会使氧自由基的生成明显增加。 缺血-再灌注损伤常发生在严重创伤、溶栓治疗、体外循环、休克等治疗过程中，它可引起心、脑、肾、肠等多脏器的损伤，成为影响缺血治疗效果的一个重要因素。 3.自由基与动脉粥样硬化 长期以来被认为是一种老年性、退行性疾病，但近年来对此有了全新的认识。现在认为本病实质上是大、中动脉内膜的慢性炎症性病变。炎症病变的主要原因之一是脂蛋白的氧化修饰和氧化应激对血管内皮细胞的损伤。 4.自由基与氧中毒：O2虽为生

6、命活动所必需，但0.5个大气压以上的氧却对细胞有毒性作用，引起氧中毒（oxygen intoxication）。一般认为氧中毒时细胞受损的机制与活性氧的毒性作用有关。氧中毒的发生取决于氧分压而不是氧浓度。吸入气的氧分压（PiO2）与氧浓度（FiO2)的关系为：PiO2=（PB47）FiO2，式中PB为吸入气压力（mmHg），47mmHg（6.27kPa）为水蒸气压。潜水员在深50m（PB4560mmHg）海水下作业时，虽然FiO2正常（0.21），PiO2却高达948mmHg，因而可导致氧中毒；相反，宇航员在1/3大气压环境中工作，即使吸入纯氧（FiO2=1)，PiO2也仅206mmHg，不会

7、出现氧中毒。 5.自由基与其他疾病 自由基与肿瘤、炎症和细胞凋亡关系也十分密切。如许多化学致癌物在体内经酶转化生成自由基而致癌；吞噬细胞呼吸爆发产生的O2是杀灭病原微生物的关键因子，但氧自由基产生过度也可以损伤组织；氧自由基也是引起细胞凋亡的病理性信号等。 ( (七七) )机体的抗氧化防御机制机体的抗氧化防御机制 需氧生物离不开氧,也就不得不面对活性氧的威胁和损伤,因此,需氧生物都有一整套抗氧化防御机制。人类的两大主要防御机制为：清除各种活性氧和自由基的酶系统，和提供还原当量的各种脂溶性、水溶性化合物。 1. 活性氧和自由基的清除酶系统 超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)、谷胱甘肽转硫酶(GST)、同蓝蛋白等酶内物质，均显示出重要的抗氧自由基特性。 2. 非酶性抗氧化剂：维生素E、葫萝卜素、维生