1、 人体组织中重要的自由基人体组织中重要的自由基 李晓华 陈文健 自由基自由基(FR)自由基与其它的分子反应导致新的自由基生成.自由基是具有未成对的原子、原子团自由基是具有未成对的原子、原子团或分子。或分子。1.由共价键的断裂产生由共价键的断裂产生 异裂产生离子 均裂产生自由基 2.由电子捕获产生由电子捕获产生 R +X R+X R XR :X O2+e O2n自由基的产生：自由基的产生：自由基链反应自由基链反应 H +H H2 H +Cl HCL Cl +Cl Cl2 Cl +H2 HCl+H H+Cl2 HCl+Cl链引发链引发链增长链增长链终止链终止light Cl2 2 Cl 损伤Fre
2、e Radical 自由基参与生命过程的各种反应自由基参与生命过程的各种反应 保护保护 代谢代谢 当自由基的数量和地点不正常时，或超过了调节和保护能力时，可以引起 组织损伤。放射损伤放射损伤动脉硬化动脉硬化衰老衰老生理学作用 疾 病 一把双刃剑一把双刃剑 1.组织中的主要自由基和它们的生理作用组织中的主要自由基和它们的生理作用 1.组织中的主要自由基组织中的主要自由基(1)氧自由基氧自由基 (OFR,oxyradical)(2)氮自由基氮自由基(NFR)(3)半醌自由基半醌自由基 O2H2O2OH在线粒体的细胞色素氧化酶在线粒体的细胞色素氧化酶,分子氧的连续单价还原成水的反应如下：分子氧的连续
3、单价还原成水的反应如下：4CytC2+e e+2H+e+H+e+H+O2 H2O H2O 4Cyt C3+12%这是产生这是产生 O2.和其它和其它 OFR.的基本反应的基本反应 H2O2O2OH4e+4H+24Cyt 1)超氧阴离子自由基超氧阴离子自由基(O2)O2 产生的途径：微粒体微粒体 细胞色素 P 450,营养、药物和毒物代谢是O2 的主要的来源 线粒体线粒体 电子转移链中的电子泄漏 巨噬细胞巨噬细胞 呼吸爆发(oxidative burst)黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶(XO)次黄嘌呤 XO 黄嘌呤+H2O2+O2 XO 尿酸+H2O2+O2 2)过氧化氢过氧化氢(H2O2)H2O2
4、本身不是自由基,但含有一个很弱的 OO 键，可以产生高度反应性的自由基(OH).-(ROS)H2O2 主要由两个途径形成主要由两个途径形成:酶的反应酶的反应 单胺氧化酶(MAO)(儿茶酚胺的代谢)黄嘌呤氧化酶(XO)尿酸氧化酶(UAO)由超氧化物歧化酶催化的歧化反应由超氧化物歧化酶催化的歧化反应 SOD O2.+O2.+2H+-H2O2+O23）羟基自由基羟基自由基(OH )OH 是最活泼和最强的 OFR，它由 O2和 H2O2.反应产生：O2+H2O2-O2+OH+OH Haber-Weiss reaction O2 Fe3+OH+OH Fenton type (iron ion catal
5、yzed)O2 Fe2+H2O2 Haber-Weiss reaction 反应中铁离子起到电子传递的作用。单线态氧是一种激发态氧，其氧分子两个外层轨单线态氧是一种激发态氧，其氧分子两个外层轨道中的一个电子发生反向自旋改变，使外层道中的一个电子发生反向自旋改变，使外层轨道两电子自旋方向相反，氧分子的反应能轨道两电子自旋方向相反，氧分子的反应能力大大增加。这种氧分子在紫外光谱中呈现力大大增加。这种氧分子在紫外光谱中呈现一条单线，故称为单线态氧。正常的氧属于一条单线，故称为单线态氧。正常的氧属于三线态氧，外层轨道上有两个自旋方向相同三线态氧，外层轨道上有两个自旋方向相同的未配对电子；如果受到激发，
6、这两个电子的未配对电子；如果受到激发，这两个电子的自旋方向变成相反，形成两种类型的单线的自旋方向变成相反，形成两种类型的单线态氧。态氧。D型单线态氧外层轨道上没有未配对型单线态氧外层轨道上没有未配对电子，不是氧自由基，但属于活性氧，电子，不是氧自由基，但属于活性氧，S型型单线态氧外层轨道上有未配对电子，是氧自单线态氧外层轨道上有未配对电子，是氧自由基。由基。4）单线态氧单线态氧(1O2)1D DgO2 1S SgO2 .产生单线态氧的途径 1O2 自由基反应 O2 +OH 1O2+OH WBC 呼吸爆发呼吸爆发 OCl+H2O21O2+Cl+H2O 光敏作用 光敏剂例如核黄素(Vit B2),
7、黄素蛋白(FMN、FAD)，胆红素,在光的作用下成为激发态，传递能量给O2,使氧成为单线态氧 1O2。1)一氧化氮一氧化氮(NO)一氧化氮在体内是一种信号分子，分子量小，能够通过生物膜扩散。是一种天然的气态自由基。是一种天然的气态自由基。外层轨道有一个未成对的电子。NO 在体内产生的途径:O2 NOS L-精氨酸 L-瓜氨酸+NO NADPH NADP+2)过氧化氮阴离子过氧化氮阴离子(ONOO )由 NO 和 O2.反应产生 NO+O2 ONOO 它本身不是一个自由基，但具有很强的氧化能力，,因它在酸性条件下倾向于自动降解:ONOO N O2 +OH +H+H2O (Both N O2 an
8、d OH are very active FR)它们在线粒体中起到重要的生理作用它们在线粒体中起到重要的生理作用,在氢供体和细胞色素间起到桥梁作用。在氢供体和细胞色素间起到桥梁作用。1)黄素蛋白(FP)黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD and FADH)黄素单核苷酸(FMN and FMNH)2)辅酶 Q(CoQ)是一个对苯醌的衍生物是一个对苯醌的衍生物,也称泛醌。也称泛醌。2.自由基损伤自由基损伤(对核酸、蛋白质和脂质对核酸、蛋白质和脂质)1.自由基对核酸的损伤自由基对核酸的损伤 可以损伤碱基对，脱氧核糖核酸，磷酸二酯键 导致基因突变,凋亡。(1)DNA 骨架损伤(2)碱基修饰 突变(3)DNA-
9、DNA、DNA-蛋白交联 染色体损伤,细胞死亡 FR,特别是 OH,能损失核酸 这种类型的损伤包括:2.自由基对蛋白质的损伤自由基对蛋白质的损伤可导致 氨基酸修饰 交联 肽链断裂 蛋白质变性修饰蛋白质的活性区域(失活)聚合或断裂蛋白质分子(变性)蛋白质是自由基攻击的主要目标自由基对蛋白质损伤的主要影响:3.自由基对脂质的损伤自由基对脂质的损伤(1)破坏膜的结构破坏膜的结构 流动性下降流动性下降受体和离子通道功能紊乱受体和离子通道功能紊乱,通透性下降。通透性下降。(2)损伤蛋白质分子损伤蛋白质分子 (聚合、变性等)(3)蛋白质由羰基引起交联。蛋白质由羰基引起交联。生物膜中含有丰富的不饱和脂肪酸，它们是自由基攻击的对象。脂质的过氧化反应通常以自由基链反应的方式发生，产生一系列的脂质自由基，进一步加剧了自由基损伤。脂质过氧化可能导致各种细胞损伤。损害细胞功能蛋白质变性蛋白质变性损伤核酸损伤核酸脂质过氧化脂质过氧化自由基自由基
