第二章活性氧的化学
氧是需氧生物生存所必需的，有时亦可
对机体造成损伤，一般氧的80%在线粒
体消耗，用于产生ATP，20%在微粒体
参与羟化反应，对非营养物质进行代谢，1-4%（1-2%、0.2%）产生活性氧(ROS)。
氧在体内的主要作用是生成水的同时为机体提供能量，在生成水时，氧需经四步接受4个电子才能还原成水，从而产生3个中间产物
超氧阴离子自由基（ O 2- · ） 过氧化氢（ H 2O 2 ）
羟自由基（ HO · ）
O 2 + e →O 2- · + e →H 2O 2 + e →H 2O + HO · + e →H 2O
2H + H +
H +
活性氧（ROS）：指氧在代谢过程中产生的，含有氧并具有较强活性的产物。
氧自由基：O2- · HO· LO· LOO·
氧自由基衍生物：H2O2 1O2 LOOH
一、超氧阴离子自由基（ O 2- · ）
（超氧自由基）（超氧化物） 是氧分子单电子还原的产物
O 2 + e O 2- ·
2O 2- · + 2H + O 2 + H 2O 2
单电子还原SOD
NADH →FMN →CoQ →Cytb →Cytc1→Cytc →Cytaa3→1/2O 2
（Fe-S ）（Fe-S ）
2H 2H +
↑→ 2e O 2-
↑
H 2O FAD
(Fe-S)
↑
琥珀酸
2.琥珀酸氧化呼吸链
1.NADH 氧化呼吸链
⑵非酶促反应
①蛋白质的自动氧化
Hb-Fe2+ + O2 Hb-Fe3+ + O2- ·
②低分子化合物的自动氧化
NAD+ FAD FMN
③较稳定自由基的自动氧化
VitK·
④水的辐射分解
2.超氧自由基的反应 ⑴氧化反应 O 2- · +Ａ O 2 +Ａ- ⑵还原反应 ⑶歧化反应 2O 2- · + 2H + O 2 + H 2O 2
自动歧化反应
酶促歧化反应
得电子还原得氢还原
SOD
3.超氧自由基的检测
⑴电子自旋共振法
⑵SOD法
二、过氧化氢（H2O2）
是氧分子进行二电子还原产生
O2 + 2e + 2H+ H2O2 H2O2 2HO·
2H2O2 2H2O+O2
CAT
2.H2O2的反应
⑴过氧化物酶催化
⑵过氧化氢酶催化
⑶碱性溶液中分解
⑷自动分解
3. H2O2的检测
⑴过氧化氢酶法
⑵荧光法:
莨菪亭 + H2O2 荧光物质
三、羟自由基（ HO·）
是氧分子进行三电子还原的产物O2 + 3e + 3H+ H2O + HO·
1. HO·的生成
⑴H2O2被过渡金属元素或O2- ·还原
H2O2 + Fe2+ + H+ HO· + H2O + Fe3+ 此反应称为Fenton反应
H2O2 + O2- ·+ H+ HO· + H2O + 1O2此反应称为Haber-Weiss反应
⑵水的辐射分解
⑶H2O2受紫外线的照射
2. HO·的反应
⑴电子转移（夺取电子）
HO·+O2- ·1O
+OH-
2
⑵夺取氢原子诱发脂质过氧化反应
⑶羟基化可以使苯、芳香族化合物羟基化
⑷加成反应破坏核酸
3. HO·的检测
⑴自旋捕捉法：
加入自旋捕捉剂（自由基捕捉剂）将不稳定自由基转变为稳定自由基进行检测
常用自旋捕捉剂：5.5-二甲基吡咯啶-N-氧化物⑵加羟自由基清除剂：
苯甲酸、甘露醇、果糖、肌醇等
四、单线态氧（1O 2）
空气中比较稳定的氧分子称为三线态氧（3O 2） 1O 2含能量高，比3O 2活泼 3O 2 1O 2
1O 2
3O 2 吸能放能
1. 1O 2 的生成
⑴化学反应生成1O 2
① H 2O 2 被氧化
② O 2- ·被氧化
H 2O 2 + NaCIO NaCI + 1O 2 + H 2O
碱性条件
髓过氧化物酶2H 2O 2 2H 2O + 1O 2 碱性溶液 O 2- · + A A - + 1O 2
O 2- · + O 2- ·
H 2O 2 + 1O 2自动歧化
2.1O2 的反应
⑴与二烯烃、芳香烃反应生成内过氧化物 2,5-二甲基呋喃
⑵与稀类反应生成氢过氧化物或二氧烷
四甲基乙烯
⑶1O2可把激发能转移给其他物质
1O2 + A A*+ 3O2
3. 1O2 的检测化学发光法
1O2 3O2 + hv（光子）（不可见光）
21O2 2 3O2 + hv（光子）（可见光）
①光子计数器测产生光子的数量
②加入1O2 清除剂测定化学发光受抑制程度
常用1O2 清除剂：水、类胡罗卜素（生物体内）
四甲基乙烯（TME）
（实验常用）
2.5-二甲基呋喃（DMF）
③测发光物质1O2 + 荧光素（蒽、鲁米诺）
3O2+ 发光物质
五、脂质过氧化物（Lpo）
不饱和脂肪酸发生过氧化反应的产物
氢过氧化物 (LOOH)
内过氧化物（LOOL）
（分子内过氧键很不稳定，易分解产生自由基）
1.脂质过氧化物的生成
⑴酶促反应
5-氢过氧基花生四烯酸
5-脂氧合酶
花生四烯酸
12-脂氧合酶
12-氢过氧基花生四烯酸
⑵非酶促反应
①1O2 的氧化
单线态氧可将不饱和脂肪酸氧化为脂质过氧化物花生四烯酸 + 1O2 5-氢过氧化物
（6-、8-、 9-、 11-、12-、14-、15-等8氢过氧化物）
②电离辐射、光、自由基引发脂质过氧化反应
不饱和脂肪酸 L· LOO· + LH
LH + R· RH + L·
LH + HO· H 2O + L·光、射线
自由基O 2LOOH +L·
③过渡金属离子作用于脂质过氧化物产生自由
基引发不饱和脂肪酸的自动氧化
LOOH + Fe2+ LO· + OH- + Fe3+
LOOH + Fe3+ LOO· + H+ + Fe2+
LO·、 LOO· + LH 引起脂肪酸自动氧化
在Fe2+ 存在下，形成连锁反应，产生L·、 LO·、LOO·、LOOH
2.脂质过氧化物的反应
⑴脂质过氧化物可分解生成醛、酮、醚、烷烃
丙二醛
⑵是强氧化剂
谷光甘肽过氧化物酶
2GSH + LOOH GS-SG + LOH+H2O
3.脂质过氧化物的检测
⑴测丙二醛
硫代巴比妥酸法
⑵检测共轭二烯
紫外光谱
⑶测挥发性烷烃
气相色谱法
O 2 O 2- · H 2O 2 HO · L · LOO · LOOH 1
O 2LH LH
习题：
1.何谓活性氧？包括哪几种？
2.简述超氧阴离子自由基的生成方式。
3.写出超氧化物歧化酶催化的反应。
4.简述羟自由基的生成方式。
5.简述脂质过氧化物的生成方式。