自由基生物學(xué)市公開(kāi)課金獎(jiǎng)市賽課一等獎(jiǎng)?wù)n件

1、自 由 基 生 物 學(xué) 與 人 體 健 康第一章 自由基產(chǎn)生及其化學(xué)性質(zhì) 第二章 活性氧 第三章 自由基去除劑 第四章 自由基生理功效 第五章 缺血重灌流自由基對(duì)組織損傷 第六章 自由基與癌癥第七章 自由基與衰老第1頁(yè)第一章 自由基產(chǎn)生及其化學(xué)性質(zhì) 一、自由基定義 二、自由基產(chǎn)生 三、自由基化學(xué)反應(yīng)第2頁(yè)一、自由基定義 如方程式（1）、（2）所表示，當(dāng)A與B兩個(gè)分子或原子間形成共價(jià)鍵時(shí)，能夠看作它們共享一對(duì)電子，這兩個(gè)電子既能夠是一個(gè)分子所提供，也能夠是每個(gè)分子各貢獻(xiàn)出一個(gè)電子，前者稱(chēng)為配位作用，后者稱(chēng)為共價(jià)結(jié)合。 A:- + B+ A:B （配位作用） （1） A. + B. A:B （共價(jià)

2、結(jié)合） （2）第3頁(yè) 逆過(guò)程： 當(dāng)一個(gè)共價(jià)鍵離解時(shí)，必須要供給能量（自由能）。反應(yīng)式（1）逆過(guò)程稱(chēng)為異裂，反應(yīng)式（2）逆過(guò)程稱(chēng)為均裂。在均裂時(shí)所產(chǎn)生分子或原子含有一個(gè)不配對(duì)電子，這種分子常含有高度化學(xué)活性氧化活性。正因?yàn)槿绱?，它們壽命也極短暫。這些能夠單獨(dú)存在含有一個(gè)或幾個(gè)不配對(duì)電子分子或原子就稱(chēng)為自由基（free radical），用R表示，即在分子式右上角加一個(gè)黑點(diǎn)作為自由基特征標(biāo)識(shí)，以表示存在著不配對(duì)電子。依據(jù)這個(gè)定義，我們可知道氯原子（Cl）、氧原子（O:）和OH等都是自由基。 第4頁(yè) 有些自由基即使在室溫溶液中也是穩(wěn)定，如氧原子（一個(gè)穩(wěn)定雙基）。有些自由基帶有負(fù)電荷或正電荷，所以叫做

3、離子自由基或離子基。這種自由基往往又是氧化還原反應(yīng)中間產(chǎn)物。在氧化還原反應(yīng)過(guò)程中，中性分子接收一個(gè)電子而變成負(fù)離子基，或失去一個(gè)電子而成為正離子基。第5頁(yè)二、自由基產(chǎn)生 普通而言，自由基是經(jīng)過(guò)共價(jià)鍵均裂而產(chǎn)生，但也可經(jīng)過(guò)電子俘獲而產(chǎn)生。 R + e- R 天然存在自由基普通都是有用自由基（如氧原子），或者是半衰期比較短自由基（如氯原子）。不過(guò)，因?yàn)橐恍┓肿樱绕涫枪矁r(jià)結(jié)合有機(jī)分子吸收外部能量而產(chǎn)生均裂時(shí)，所形成自由基是非常有害。共價(jià)分子發(fā)生均裂而形成自由基機(jī)制有：熱解、光解和氧化還原反應(yīng)。第6頁(yè)(1)熱解 很多化合物，尤其是含有弱鍵有機(jī)化合物能夠發(fā)生熱均裂反應(yīng)，生成活潑自由基。經(jīng)典例子是熱鍋炒

4、菜時(shí)，脂肪、蛋白質(zhì)和糖類(lèi)等有機(jī)營(yíng)養(yǎng)物發(fā)生熱均裂反應(yīng)；抽煙時(shí)，煙草不完全燃燒也產(chǎn)生大量自由基。第7頁(yè)(2)光解 電磁輻射（可見(jiàn)光、紫外線、X射線）或粒子轟擊（如高能電子）都可提供使共價(jià)鍵裂解能量而形成自由基。如紫外線照射可使水發(fā)生均裂而生成羥自由基（OH）: H2O 紫 外 線 H + OH羥自由基可與機(jī)體內(nèi)有機(jī)物發(fā)生一系列氧化還原反應(yīng)，造成機(jī)體損傷，突變，甚至死亡。這就是紫外線殺菌原理。第8頁(yè)（3）氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生電子轉(zhuǎn)移也可形成自由基。 機(jī)體生命活動(dòng)離不開(kāi)能量，這種能量主要由營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)來(lái)提供，生物體可將營(yíng)養(yǎng)物氧化還原而自控地提供能量，這一過(guò)程產(chǎn)生了大量電子，不過(guò)，電子可經(jīng)過(guò)生

5、物體電子傳遞鏈有序地傳遞而產(chǎn)生少許自由基中間產(chǎn)物，從而防止了大量自由基對(duì)機(jī)體本身傷害。第9頁(yè) 然而，有些時(shí)候機(jī)體中發(fā)生氧化還原反應(yīng)也可產(chǎn)生大量自由基，所以對(duì)機(jī)體造成極大傷害。比如，積食所造成食物不完全氧化，便秘或宿便所造成食物殘?jiān)粰C(jī)體回收利用等。第10頁(yè)三、自由基化學(xué)反應(yīng)（1）湮滅反應(yīng) 兩個(gè)自由基可發(fā)生自我湮滅反應(yīng)（self-annihilation）（又稱(chēng)復(fù)合反應(yīng)或復(fù)合作用）： R+R R-R 但在正離子基和負(fù)離子基之間未見(jiàn)到這種反應(yīng)，因?yàn)殡姾上嗤瑫r(shí)，二者因?yàn)殪o電相斥而發(fā)生排斥作用。 第11頁(yè)（2）奪氫反應(yīng) 這是非常普遍自由基反應(yīng)，也是自由基致衰老主要原因。 R + A-H R-H + A

6、第12頁(yè) 奪氫反應(yīng)在自由基去除劑反應(yīng)中也很主要，如硫醇類(lèi)有機(jī)物（大蒜、姜、蔥等含有辛辣味蔬菜中富有）含有-SH基團(tuán)，在溶液中可與自由基發(fā)生包含奪氫反應(yīng)在內(nèi)一系列反應(yīng)： R + X-SH R-H + X-S 2X-S X-S-S-X 由此可見(jiàn)，硫醇類(lèi)有機(jī)物在生物系統(tǒng)中是一個(gè)有效自由基去除劑（詳見(jiàn)第三章）。第13頁(yè)（3）耗氧反應(yīng) R + O2 RO2 RO2 + A-H R-OOH + A 這個(gè)反應(yīng)是自由基使機(jī)體產(chǎn)生老年斑主要原因。碘、硫和醌類(lèi)可代替氧發(fā)生這個(gè)反應(yīng)。 第14頁(yè)（4）歧化反應(yīng) 有時(shí)一個(gè)自由基可從另一個(gè)自由基碳上奪取一個(gè)質(zhì)子，變成安定化合物，另一個(gè)自由基則變成不飽和化合物，其結(jié)果與復(fù)合

7、作用一樣，使自由基毀滅，以終止自由基反應(yīng)，比如： 2CH3-CH2 岐 化 酶 CH2= CH2 + CH3-CH3第15頁(yè)（5）加成反應(yīng) X-C= C-X+R X-C- C-X R第16頁(yè)（6）鏈鎖反應(yīng) 有時(shí)，一個(gè)自由基反應(yīng)產(chǎn)物成為另一個(gè)自由基反應(yīng)底物，從而引發(fā)一系列自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，稱(chēng)為自由基鏈鎖反應(yīng)。自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)包含三個(gè)階段，即引發(fā)、增加和終止階段。其過(guò)程以下： A-A 2A （引發(fā)） A+ B-C A-B + C C+ A-A A-C + A （擴(kuò)展）第17頁(yè) 從總體來(lái)說(shuō)，反應(yīng)起始時(shí)，引發(fā)階段占主導(dǎo)地位，反應(yīng)體系中新生自由基形成許多鏈開(kāi)端，反應(yīng)底物濃度也很高。這時(shí)，反應(yīng)體系中以擴(kuò)展階段

8、為主體，假如起始時(shí)有n個(gè)引發(fā)自由基，那么在擴(kuò)展階段中就有n條反應(yīng)鏈。當(dāng)反應(yīng)到一定階段后，體系中非自由基底物越來(lái)越少，自由基本身相互碰撞機(jī)會(huì)也越來(lái)越多，于是終止階段也就到來(lái)：第18頁(yè) 2A A-A 2C C-C （終止） A + C A-C 當(dāng)然，假如反應(yīng)體系中從一開(kāi)始就有抗氧化劑（自由基去除劑）存在，那么它很快就捕捉住由引發(fā)產(chǎn)生自由基，使反應(yīng)不能擴(kuò)展，從而很快終止了自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。 抗氧化劑在生產(chǎn)上很主要，主要有硫、磷、酚類(lèi)、維生素E、維生素C、胡蘿卜素等。第19頁(yè)（7）脂類(lèi)過(guò)氧化作用 自由基鏈鎖反應(yīng)最好例子是脂類(lèi)過(guò)氧化作用。 生物膜中含有各種不飽和脂肪酸。如細(xì)胞膜、線粒體膜、溶酶體膜和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)

9、膜等，它們均含有種類(lèi)繁多不飽和脂肪酸，其特點(diǎn)是：當(dāng)有自由基和氧存在時(shí)，就發(fā)生氧化變質(zhì)，經(jīng)常伴有一股難聞酸敗氣味，而且使得食物不可口。這是食品過(guò)期變質(zhì)原理。第20頁(yè) 脂類(lèi)過(guò)氧化作用對(duì)于了解自由基對(duì)細(xì)胞損傷也是主要。 即R可從不飽和脂肪酸分子上奪走氫，使其變成自由基，不飽和脂肪酸自由基再吸收氧而形成敗酸。敗酸再和組織蛋白質(zhì)結(jié)合形成脂褐質(zhì)，俗稱(chēng)老年斑，即動(dòng)物和人神經(jīng)細(xì)胞、心臟、肝及皮膚在老年時(shí)出現(xiàn)點(diǎn)狀或彌散狀色素從容。其反應(yīng)通式如圖1-1：第21頁(yè)（-CH=CH-CH2-）+ R RH +（-CH=CH-HC-） O2 （-CH=CH-CH2-） + （-CH=CH-HCO2-） （-CH=CH-C

10、H-）（敗酸） O-OH圖1-1 老年斑形成過(guò)程第22頁(yè)第二章 活 性 氧 一、氧毒性 二、活性氧及其在生物體內(nèi)產(chǎn)生 三、活性氧毒性第23頁(yè) 一、氧毒性 大約21以前，地球上開(kāi)始出現(xiàn)氧氣，伴隨臭氧（O3）在高空出現(xiàn)，以及臭氧和氧把有害太陽(yáng)紫外線吸收掉后，才使較復(fù)雜陸生生物進(jìn)化成為可能。 氧氣是地球上一切需氧生物賴(lài)以生存必備條件，但恰好又是最終造成其衰老或死亡罪魁禍?zhǔn)住Ｔ蚴茄鹾卸拘?！?4頁(yè) 正常人靜脈血中氧含量為40mmHg，當(dāng)氧濃度增高時(shí)，就會(huì)發(fā)生中毒現(xiàn)象，主要表現(xiàn)為慢性中毒。比如，1940年發(fā)覺(jué)許多早產(chǎn)嬰兒眼晶體纖維化，到了1954年才知道這是因?yàn)榘言绠a(chǎn)嬰兒放在高氧濃度育嬰箱中造成。以

11、后認(rèn)真控制氧濃度后，這種病就不常見(jiàn)了。高濃度氧常能抑制視網(wǎng)膜血管生長(zhǎng)，當(dāng)回復(fù)到正常濃度時(shí)，血管就會(huì)過(guò)分生長(zhǎng)，有時(shí)會(huì)造成視網(wǎng)膜脫落，隨即失明。高濃度氧對(duì)內(nèi)分泌也有影響，使畸胎率增高。第25頁(yè) 二、活性氧及其在生物體內(nèi)產(chǎn)生 1活性氧定義 氧毒性不是因?yàn)檠醴肿颖旧矸磻?yīng)能力，它反應(yīng)能力相對(duì)來(lái)說(shuō)是微不足道。氧毒性是因?yàn)檠醴肿舆€原成水時(shí)產(chǎn)生許多中間產(chǎn)物，其中絕大部分都是自由基，所以，把這些中間產(chǎn)物統(tǒng)稱(chēng)為活性氧（active oxygen species），即氧分子被還原成水時(shí)所產(chǎn)生中間產(chǎn)物統(tǒng)稱(chēng)。第26頁(yè) 活性氧主要包含超氧陰離子O2- （superoxide anion）、羥自由基OH（hydroxyl

12、radical）、過(guò)氧化氫分子H2O2 （hydrogen peroxide）、烷氧基RO、烷過(guò)氧基ROO、氫過(guò)氧化物ROOH和氧分子O2本身等等。其中ROO和ROOH又稱(chēng)為脂類(lèi)過(guò)氧化物。 第27頁(yè)氧分子還原成水全過(guò)程以下： O2 + e- O2- O2- + e- 2H+ H2O2 H2O2 + e- H+ OH + H2O OH + e- H+ H2O第28頁(yè) 2活性氧產(chǎn)生 細(xì)胞在正常代謝過(guò)程中，或者受到高能輻射時(shí)，以及因?yàn)楦邏貉酰幤罚拱┧?、抗生素、殺蟲(chóng)劑、麻醉劑等）代謝、吸煙和受到光化學(xué)空氣污染物等作用都能產(chǎn)生活性氧。有氧代謝條件下都能產(chǎn)生活性氧。第29頁(yè)三、活性氧毒性 1羥自由基毒

13、性O(shè)H非常活潑，幾乎能與活細(xì)胞中任何分子發(fā)生反應(yīng)，且反應(yīng)速率極快。能反應(yīng)物質(zhì)遍布糖、氨基酸、磷脂、核酸和有機(jī)酸等。 OH是最活潑自由基之一，在活性氧中也是最活潑。它反應(yīng)可分為三大類(lèi)：奪氫、加成和電子轉(zhuǎn)移。其中奪氫和加成反應(yīng)是OH造成生物機(jī)體細(xì)胞損傷、衰老或死亡主要原因。第30頁(yè)奪氫反應(yīng)： OH可從醇類(lèi)上奪走一個(gè)氫原子，并與之結(jié)合生成水，使醇碳原子帶有一個(gè)不成對(duì)電子。以乙醇為例： CH3CH2OH + OH CH3CHOH + H2O 兩個(gè)碳自由基可經(jīng)過(guò)不成對(duì)電子組成共價(jià)鍵而生成非自由基產(chǎn)物：CH3CHOH + CH3CHOH CH3CHOHCH3CHOH第31頁(yè) OH與生物膜上卵磷脂就是經(jīng)過(guò)奪

14、氫反應(yīng)產(chǎn)生碳自由基而造成膜損傷。當(dāng)OH攻擊糖，比如DNA中脫氧核糖時(shí)，能產(chǎn)生許多不一樣產(chǎn)物，其中有些含有致突變作用。第32頁(yè)加成反應(yīng)：OH可與DNA中嘌呤或嘧啶-C=C-發(fā)生加成反應(yīng)，生成嘌呤或嘧啶自由基，這些自由基再發(fā)生一系列反應(yīng)，最終引發(fā)DNA鏈斷裂，嚴(yán)重?fù)p傷DNA，以至于不能修復(fù)，使細(xì)胞死亡。即使活著也會(huì)發(fā)生突變（或癌變）。第33頁(yè)電子轉(zhuǎn)移： OH可與無(wú)機(jī)物或有機(jī)物發(fā)生電子轉(zhuǎn)移。如： Cl- + OH Cl + OH- 以上各種反應(yīng)可見(jiàn)，OH假如在機(jī)體內(nèi)產(chǎn)生，那么它能夠立刻與周?chē)魏紊锓肿影l(fā)生反應(yīng)，生成活性各異次級(jí)自由基，從而造成機(jī)體不一樣程度損傷。第34頁(yè)2超氧陰離子毒性 O2- 是

15、氧分子被還原成水時(shí)所產(chǎn)生第一個(gè)活性氧自由基，其化學(xué)反應(yīng)性質(zhì)較OH弱，含有雙重性質(zhì)，既可作為電子供體（還原劑），又可作為電子受體（氧化劑）。第35頁(yè)當(dāng)其作為弱堿起作用時(shí)，能夠成為電子供體，即還原劑，比如它能還原細(xì)胞色素（一個(gè)含血紅素蛋白質(zhì)）和血紅蛋白，使血紅素中心Fe3+還原成Fe2+： 細(xì)胞色素C（Fe3+）+ O2- O2 + 細(xì)胞色素C（Fe2+） 血紅蛋白（Fe3+） + O2- O2 + 血紅蛋白（Fe2+） 第36頁(yè) 當(dāng)它作為電子受體起作用時(shí)，能夠成為弱氧化劑，能氧化抗壞血酸： 維生素C + O2- H+ H2O2 + 維生素C（劇毒） 也能使與NADH結(jié)合酶（如乳酸脫氫酶）形成NA

16、D自由基： 酶-NADH + O2- H+ H2O2 + 酶-NAD第37頁(yè)由此可見(jiàn)，因光化學(xué)和酶反應(yīng)所產(chǎn)生O2- 能使酶失活、使紅細(xì)胞溶血、殺菌、使DNA降解和破壞動(dòng)物細(xì)胞等。另外，O2-還可與細(xì)胞內(nèi)過(guò)分性金屬離子發(fā)生反應(yīng)，生成更活潑OH。第38頁(yè)3過(guò)氧化氫分子毒性 H2O2本身毒性很低，常溫下可自發(fā)生成水和氧氣。它是一個(gè)弱氧化劑，常被用作消毒劑，細(xì)菌對(duì)它十分敏感，它能使動(dòng)物細(xì)胞損傷。 H2O2能快速穿過(guò)細(xì)胞膜，而O2-不能。在細(xì)胞內(nèi)H2O2能與Fe2+或Cu+等過(guò)分性金屬離子生成毒性更大OH，這是H2O2含有毒性真正原因：第39頁(yè)Cu+ + H2O2 Cu 2+ + OH + OH-Fe2

17、+ + H2O2 Fe3+ + OH + OH-當(dāng)H2O2與紫外線結(jié)合使用時(shí)，對(duì)細(xì)菌和病毒殺傷能力比單獨(dú)使用時(shí)強(qiáng)。這是因?yàn)樽贤饩€可使H2O2發(fā)生均裂而生成OH原因： H2O2 紫 外 線 2OH 第40頁(yè)4脂類(lèi)過(guò)氧化物毒性 生物膜含有流動(dòng)性，這是因?yàn)槟ぶ泻懈鞣N多不飽和脂肪酸原因，其流動(dòng)性與脂肪酸不飽和程度相關(guān)，不飽和程度越大，流動(dòng)性就越大。假如多不飽和脂肪酸遭到破壞，則膜流動(dòng)性就下降，這對(duì)膜功效會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重影響，從而造成嚴(yán)重疾病，如高血壓、冠心病、腦血栓等。第41頁(yè) 生物膜損壞往往是因?yàn)樽杂苫裟ぶ蛊湫纬蛇^(guò)氧化物而致。脂類(lèi)過(guò)氧化物形成破壞了生物膜流動(dòng)性，造成細(xì)胞損傷、衰老或死亡。脂類(lèi)過(guò)

18、氧化物可使紅細(xì)胞膜失去變形能力，不再能擠過(guò)微血管，造成溶血，從而產(chǎn)生尿血癥。脂類(lèi)過(guò)氧化物深入和組織蛋白相結(jié)合、沉積，可造成功效蛋白失活、形成老年斑或產(chǎn)生腫瘤等。脂類(lèi)過(guò)氧化物本身還含有致癌作用，經(jīng)常食用含有脂類(lèi)過(guò)氧化物食品可造成食管癌或腸道癌發(fā)病機(jī)率增大。第42頁(yè)第三章 自 由 基 清 除 劑 一、定義 二、天然自由基去除劑 三、外源性自由基去除劑食品中抗氧化劑 四、中藥自由基去除作用 五、常見(jiàn)水果蔬菜中抗氧化能力 六、活性氧去除第43頁(yè)一、定義 自由基對(duì)生物膜和其它組織都有損傷作用，自由基也會(huì)引發(fā)一系列病理過(guò)程，所以有機(jī)體在長(zhǎng)久進(jìn)化過(guò)程中必定產(chǎn)生一些物質(zhì)能去除體內(nèi)自由基，這些物質(zhì)就統(tǒng)稱(chēng)為自由基

19、去除劑（scavenger）。第44頁(yè) 自由基去除劑與抗氧化劑親密相關(guān)，在某種程度上屬于同義詞，在最廣泛意義上，抗氧化劑能抑制各種物質(zhì)氧化變性，比如食物中不飽和脂肪酸酸敗過(guò)程，這種氧化性變質(zhì)反應(yīng)包含自由基鏈鎖反應(yīng)各個(gè)階段，即自由基引發(fā)階段、擴(kuò)展階段和終止階段，抗氧化劑能降低鏈鎖反應(yīng)中擴(kuò)展階段效率，這是經(jīng)過(guò)它去除作用降低活潑自由基中間體濃度而實(shí)現(xiàn)，所以這里抗氧化劑是名副其實(shí)自由基去除劑。 第45頁(yè) 但有時(shí)，有些抗氧化劑是經(jīng)過(guò)去除自由基引發(fā)劑來(lái)起作用，比如去除一些能引發(fā)自由基金屬離子（如Fe2+或Cu+）來(lái)到達(dá)目標(biāo)。從這個(gè)意義上講，抗氧化劑就不屬于真正自由基去除劑了，但它卻直接阻止了自由基產(chǎn)生，到

20、達(dá)去除自由基目標(biāo)。所以，廣義上講，凡含有直接去除自由基作用，或者含有阻止自由基產(chǎn)生作用一切物質(zhì)都稱(chēng)為自由基去除劑。第46頁(yè)二、天然自由基去除劑 動(dòng)植物組織中有許多物質(zhì)起自由基去除劑作用，不過(guò)往往在正常生理濃度時(shí)不起作用。這些物質(zhì)可分為水溶性和脂溶性?xún)纱箢?lèi)。第47頁(yè)1水溶性去除劑 維生素C ( VitC ) 又稱(chēng)抗壞血酸，水溶性，它是一個(gè)溫和還原劑，在體內(nèi)能有效抑制脂類(lèi)過(guò)氧化作用。其生理功效主要是抗氧化和抗壞血，含有抗輻射、抗癌和抗衰老等作用。VitC廣泛存在于各種蔬菜和水果中，其中含量最豐富是芒果和橙子。第48頁(yè) 抗壞血酸在空氧中易被氧化，尤其有過(guò)渡性金屬離子存在時(shí)（比如：Cu+、Fe2+），

21、但在整體或水溶液中不易被破壞。因?yàn)閂itC含有自由基去除劑作用，所以常被加入食物中以預(yù)防氧化性變質(zhì)。但需要注意是，外源維生素C不能過(guò)量攝入，不然會(huì)引發(fā)中毒。因?yàn)椋?VitC （大量） + O2- H+ 、 Fe2+ /Cu+ H2O2 + VitC （劇毒）第49頁(yè) 含硫化合物 含硫化合物包含組織中谷胱甘肽（GSH）、麥角硫因、半胱氨酸以及蔥和大蒜中含硫活性成份，通式為Rn-SH。它們都是有名自由基去除劑。其中有些含有較高防輻射能力，如GSH和半胱氨酸。第50頁(yè) GSH是一個(gè)由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸縮合而成小分子肽，含有很強(qiáng)還原活性，廣泛存在于各種動(dòng)物組織中，是機(jī)體中主要還原力，是細(xì)胞必要成

22、份之一，所以它是維持生命所絕對(duì)必需。其主要功效是給機(jī)體提供還原力，保護(hù)機(jī)體其它主要組織或成份免受自由基氧化。許多蔬菜和嫩芽中都含有豐富含硫化合物。在正常情況下，機(jī)體本身可合成生理水平GSH。第51頁(yè) Rn-SH可經(jīng)過(guò)給氫過(guò)程而抑制自由基擴(kuò)展反應(yīng)：Rn-SH + R Rn-S + R-H 而新形成自由基Rn-S卻不能催化鏈鎖反應(yīng)：2Rn-S Rn-S-S-Rn 第52頁(yè) 2脂溶性去除劑 天然脂溶性去除劑主要有：維生素E、維生素A、胡蘿卜素類(lèi)和泛醌。 維生素E（VitE） 又稱(chēng)生育酚，其主要生理功效是抗衰老和抗不育。蜂蜜、雞肉、蘑菇、香蕉、花生和木瓜中廣泛含有。VitE缺乏可引發(fā)皮膚癌和乳腺癌，甚

23、至造成孕婦流產(chǎn)。第53頁(yè) VitE是脂溶性，可有效去除膜內(nèi)過(guò)氧化脂類(lèi)自由基。而VitC是水溶性，存在于細(xì)胞外液和細(xì)胞質(zhì)中，起電子傳遞作用，主要去除細(xì)胞外液和細(xì)胞質(zhì)內(nèi)自由基。兩種維生素親密配合，有效地去除細(xì)胞內(nèi)外自由基，抑制了細(xì)胞中脂類(lèi)過(guò)氧化作用，維持其正常生理狀態(tài)。第54頁(yè) 必須指出是，盡管整體動(dòng)物試驗(yàn)已經(jīng)證實(shí)了VitE和VitC是一個(gè)主要自由基去除劑，但在生理濃度人體離體試驗(yàn)時(shí)未發(fā)覺(jué)其保護(hù)作用。所以，在商業(yè)上把維生素E加到面部化裝品中和作為抗衰老藥品使用，其效果是值得懷疑。第55頁(yè) 泛醌類(lèi) 泛醌是哺乳動(dòng)物肝線粒體呼吸鏈中組成之一，含有抗氧化作用，能有效預(yù)防因氧化代謝所產(chǎn)生自由基對(duì)細(xì)胞膜不飽和

24、脂肪酸攻擊。第56頁(yè) 維生素A（VitA） 存在于谷物及其皮中，其生理功效與上皮組織發(fā)育相關(guān)，含有抗氧化和保護(hù)視力作用。 VitA缺乏可造成上皮細(xì)胞角質(zhì)化，皮膚變得粗糙、干燥，甚至衰老。第57頁(yè) 胡蘿卜素類(lèi) 胡蘿卜素廣泛存在于蘿卜、胡蘿卜和各種海藻中，含有很強(qiáng)抗氧化能力。-胡蘿卜素由2個(gè)VitA分子單體組成，裂解后可取得2分子VitA。-胡蘿卜素可有效去除由光輻射產(chǎn)生OH自由基，所以含有保護(hù)視力和抗衰老功效。第58頁(yè)三、外源性自由基去除劑食品中抗氧化劑 罐頭食品中常加入低濃度丁化羥基甲苯，沒(méi)食子丙酯或乙氧基喹作為抗氧化劑（或防腐劑），以預(yù)防食物氧化性變質(zhì)（主要是去除自由基或阻斷其引發(fā)反應(yīng)，抑制

25、脂類(lèi)過(guò)氧化作用）。 在食品管理法中對(duì)這些添加劑用量控制都有嚴(yán)格要求，這么可防止其有害作用。比如：在蘋(píng)果和李保留中，乙氧基喹最高允許量為3ppm。第59頁(yè) 食品保留中所用抗氧化劑（AH2）主要都是經(jīng)過(guò)供氫來(lái)發(fā)揮作用。AH2對(duì)脂類(lèi)過(guò)氧化作用抑制是因?yàn)檫^(guò)氧化自由基從抗氧化劑得到氫而毀滅了自由基本身。其作用機(jī)理以下： R-O-O + AH2 R-OOH + AH 2AH AH2 + A R-O-O + AH R-OOH + A 第60頁(yè)四、中藥自由基去除作用 近年來(lái)發(fā)覺(jué)許多中藥含有去除自由基作用，如甘草能去除O2- ，含有抗脂類(lèi)過(guò)氧化作用；柚皮有很強(qiáng)抗氧化能力；五味子和女貞子含有保肝護(hù)肝作用等等。 以

26、酒精為例，當(dāng)它進(jìn)入血液后，可被活性氧氧化成乙醇自由基，其過(guò)程以下：第61頁(yè)CH3CH2OH + OH CH3CHOH 當(dāng)乙醇自由基進(jìn)入到肝臟時(shí)，能快速誘發(fā)生物膜脂類(lèi)過(guò)氧化作用，或與肝細(xì)胞大分子如蛋白質(zhì)和脂類(lèi)進(jìn)行共價(jià)結(jié)合，破壞膜結(jié)構(gòu)和功效完整性，造成肝細(xì)胞壞死，胞漿中可溶性酶釋放入血液，使血清中轉(zhuǎn)氨酶升高。中藥五味子和女貞子能快速去除血液和肝臟中乙醇自由基，所以含有保肝護(hù)肝作用。 第62頁(yè)五、常見(jiàn)水果蔬菜中抗氧化能力 我們?nèi)粘Ｉ钍秤迷S多水果和蔬菜都含有一定自由基去除作用，簡(jiǎn)明介紹以下：（1）未經(jīng)煮沸豆角、韭菜、茄子、香蕉、油菜、土豆和四季豆汁抗氧化力強(qiáng)，一經(jīng)煮沸則效果減弱；第63頁(yè) （2）黃瓜

27、、葡萄和番茄汁經(jīng)煮沸后，效果反而增強(qiáng)； （3）陳皮、大棗、山楂、生姜、大蒜和茶葉水提物有較強(qiáng)抗氧化作用； （4）在以下7種常見(jiàn)蔬菜和水果汁中，抗氧化能力大小依次為：茄子汁 豆角汁 青椒汁 黃瓜汁（煮沸） 葡萄汁（煮沸） 番茄汁 桃汁。第64頁(yè)六、活性氧去除 需氧生物時(shí)刻不停地利用氧氣進(jìn)行呼吸代謝，而氧分子被還原成水過(guò)程中產(chǎn)生了大量活性氧自由基，反過(guò)來(lái)對(duì)機(jī)體本身又造成致命傷害。需氧生物一面需氧，同時(shí)又受到氧損傷，機(jī)體怎樣處理這一矛盾呢？第65頁(yè) 所幸是，為了維持正常生命活動(dòng)，需氧生物在漫長(zhǎng)生物進(jìn)化過(guò)程中已演化出一整套完整能快速去除因氧代謝而產(chǎn)生活性氧系統(tǒng)，即活性氧去除酶系統(tǒng)。主要由超氧化物岐化酶

28、（SOD）、過(guò)氧化氫酶（CAT）、谷胱甘肽（GSH）和谷胱甘肽過(guò)氧化酶（GP）組成。 SOD能去除O2- ，同時(shí)生成H2O2。H2O2又可被CAT去除，生成H2O和O2 。除CAT外，GP也可去除H2O2，而且還可去除脂類(lèi)過(guò)氧化自由基RO2及ROOH（ROOH）。 第66頁(yè)活性氧去除機(jī)制以下 ： O2- + O2- SOD H2O2 + O2 H2O2 H2O + O2 R-OOH + GSH GP R-OH + GSSG + H2O CATGP第67頁(yè)第四章 自由基生理功效 一、吞噬作用二、凝血作用三、生殖過(guò)程四、肝臟解毒作用五、果實(shí)成熟和植物組織創(chuàng)傷影響六、其它第68頁(yè) 生物機(jī)體內(nèi)各種不一

29、樣自由基產(chǎn)生和去除應(yīng)處于動(dòng)態(tài)平衡之間。自由基過(guò)多或不足都對(duì)機(jī)體不利。自由基產(chǎn)生過(guò)多或去除過(guò)慢當(dāng)然會(huì)促進(jìn)機(jī)體衰老，引發(fā)各種疾病。假如生物機(jī)體不能維持一定量自由基水平，也會(huì)給生命活動(dòng)帶來(lái)不利影響，甚至不能進(jìn)行正常代謝活動(dòng)，或者發(fā)生另外一些類(lèi)型疾病。所以認(rèn)為自由基總是對(duì)機(jī)體有害觀念是錯(cuò)誤。本章主要闡述一些自由基對(duì)生物機(jī)體有益方面，即自由基生理功效。第69頁(yè)一、吞噬作用 動(dòng)物細(xì)胞白細(xì)胞碰到細(xì)菌及其它微生物時(shí)會(huì)把它們包圍起來(lái)并吞入細(xì)胞內(nèi)，這一過(guò)程稱(chēng)為吞噬作用（phagocytosis）。機(jī)體受病毒或病菌入侵后，就會(huì)發(fā)炎。在發(fā)炎晚期，單核白細(xì)胞（成熟白細(xì)胞前體）就進(jìn)入發(fā)炎區(qū)。第70頁(yè)它們代謝率和吞噬功效原

30、來(lái)都比較小，但一旦進(jìn)入發(fā)炎區(qū)后，這些單核白細(xì)胞就會(huì)受到病菌刺激而變成巨噬細(xì)胞（成熟白細(xì)胞一個(gè)）。這時(shí)，巨噬細(xì)胞代謝率和吞噬功效都大大地增加，從而能大量地吞噬病菌。第71頁(yè) 吞噬作用整個(gè)過(guò)程為：當(dāng)病菌碰到巨噬細(xì)胞時(shí)，細(xì)胞膜首先凹陷，然后把整個(gè)病菌包圍，并形成吞噬體轉(zhuǎn)移入細(xì)胞質(zhì)內(nèi)，這么細(xì)胞膜外表面就成了吞噬體內(nèi)表面。此時(shí)，巨噬細(xì)胞就象整個(gè)生命機(jī)體消化食物一樣，對(duì)吞噬體進(jìn)行徹底消化作用，這種消化作用需要消耗大量O2，這一現(xiàn)象稱(chēng)為呼吸暴發(fā)（respiratory burst）。 第72頁(yè)巨噬細(xì)胞消耗氧同時(shí)可在其胞內(nèi)產(chǎn)生大量活性氧自由基，從而到達(dá)對(duì)病菌殺滅作用。當(dāng)然，大量活性氧自由基對(duì)巨噬細(xì)胞本身也是致

31、命，所以，這一過(guò)程也是巨噬細(xì)胞（嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，應(yīng)該是白細(xì)胞）自殺性行為。這就是發(fā)炎部位往往化膿原因。第73頁(yè)二、凝血作用 凝血酶原是凝血酶前體。凝血酶可激活血中纖維蛋白原形成纖維蛋白，因而在凝血過(guò)程中起作用。 凝血酶原又是它前體凝血酶原前體在超氧陰離子氧化作用下才生成凝血酶原。在生成凝血酶原時(shí)，維生素K是必不可少因子。第74頁(yè)凝血過(guò)程作用機(jī)制以下：維生素K 維 生 素 K 還 原 酶 維生素K半醌維生素K半醌 + O2 維生素K還氧化物 + O2- 凝血酶原前體 超 氧 陰 離 子 凝血酶原 超 氧 陰 離 子 凝血酶 纖維蛋白原 凝 血 酶 纖維蛋白 （網(wǎng)狀交聯(lián)：凝血）第75頁(yè)三、生殖過(guò)程1受精

32、作用 受精作用是一個(gè)與活性氧相關(guān)有趣現(xiàn)象，其一系列改變與吞噬作用所引發(fā)改變很相同。當(dāng)受精作用進(jìn)行時(shí)，就會(huì)誘導(dǎo)氧消耗突發(fā)并在卵表面馬上形成一層受精膜，該膜含有大量交聯(lián)過(guò)氧化物。膜形成可阻止更多精子進(jìn)入，即排除多精受精現(xiàn)象。第76頁(yè)交聯(lián)是由存在于卵子中卵過(guò)氧化物酶催化完成。大部分額外吸收氧被用來(lái)生產(chǎn)上述反應(yīng)所需過(guò)氧化氫。所以，這種“呼吸暴發(fā)”含有另一個(gè)不一樣目標(biāo)。受精膜形成機(jī)制以下：2R-H + O2 過(guò) 氧 化 物 酶 2R + H2O2 2R + H2O2 過(guò) 氧 化 物酶 2R-OOH 第77頁(yè)2精子激活 人精液（堿性）含有SOD酶活性，它與精子活動(dòng)能力有直接關(guān)系，同時(shí)含有保護(hù)精子免受脂類(lèi)過(guò)

33、氧化作用。因?yàn)镾OD酶存在，所以正常情況下，精子游動(dòng)能力相對(duì)較弱。第78頁(yè)當(dāng)精液進(jìn)入女性生殖道時(shí)，SOD酶在生殖道酸性環(huán)境中失活，精子受到一定程度脂類(lèi)過(guò)氧化作用，此時(shí)精子活動(dòng)能力加強(qiáng)，游動(dòng)速度加緊，從而增加其受精機(jī)率作用，這一過(guò)程稱(chēng)為精子激活。精子被激活后，可繼續(xù)沿著輸卵管向卵巢方向快速游動(dòng)，直到受精為止。然后受精卵順著輸卵管回到子宮里定居，繼續(xù)進(jìn)行胚胎發(fā)育。這一過(guò)程稱(chēng)為“著床”。第79頁(yè)四、肝臟解毒作用 解毒作用實(shí)際上是肝細(xì)胞中細(xì)胞色素p450催化各類(lèi)“外來(lái)物質(zhì)”羥化作用?！巴鈦?lái)物質(zhì)”可包含許多不一樣種類(lèi)東西，從藥品到毒物，如各種藥品、抗生素、脂肪酸，各種致癌物質(zhì)，各種麻醉劑、殺蟲(chóng)劑、除草劑

34、、烷烴系列石油產(chǎn)品及其燃燒產(chǎn)物等等。這些“外來(lái)物質(zhì)”在一定劑量?jī)?nèi)可被羥化而排出體外，即被解毒。因劑量過(guò)大使機(jī)體忍受不住，就會(huì)中毒。第80頁(yè) 機(jī)體對(duì)“外來(lái)物質(zhì)”解毒作用主要在肝細(xì)胞中進(jìn)行，該過(guò)程需要超氧陰離子參加。其解毒過(guò)程以下：p4503+ + 底物（S） p4503+-S p4502+-S + O2 S-OH H2O 2H+ p4503+-SOH p4503+-S 圖4-1 肝臟解毒過(guò)程H+O2-第81頁(yè)五、果實(shí)成熟和植物組織創(chuàng)傷影響1果實(shí)成熟和老化 果實(shí)成熟和老化是一個(gè)嚴(yán)格控制氧化過(guò)程。在成熟過(guò)程中，水果或果實(shí)中游離-SH基團(tuán)降低，同時(shí)大量積累了H2O2和脂類(lèi)過(guò)氧化物。由此可見(jiàn)，成熟過(guò)程可

35、用增加水果中H2O2含量處理方法來(lái)進(jìn)行催熟。第82頁(yè)2植物對(duì)創(chuàng)傷“響應(yīng)” 植物組織中含有幾個(gè)特殊氧化酶類(lèi)，當(dāng)組織受傷時(shí)，這些酶被釋放出來(lái)，在氧作用下，氧化酶對(duì)受傷部位組織不飽和脂肪酸進(jìn)行過(guò)氧化作用，使它變成脂類(lèi)過(guò)氧化物及其降解產(chǎn)物醛類(lèi)物質(zhì)。 植物組織受破壞形成脂類(lèi)過(guò)氧化物和醛類(lèi)物質(zhì)在殺死企圖進(jìn)入傷口細(xì)菌和真菌方面起著主要作用。第83頁(yè)六、其它 自由基生理功效還有許多方面，如前列腺素合成，木脂素形成與毀壞，植物光合作用等。第84頁(yè)第五章 缺血重灌流自由基對(duì)組織損傷 一、缺血重灌流活性氧自由基產(chǎn)生機(jī)制二、缺血時(shí)間與重灌流組織損傷效應(yīng)三、缺血重灌流對(duì)組織器官損傷（實(shí)例）第85頁(yè) 缺血引發(fā)組織損傷是致

36、死性疾病主要原因，比如冠狀動(dòng)脈病和中風(fēng)。但有許多證聽(tīng)說(shuō)明僅僅缺血還不足以造成組織損傷，只有在一段時(shí)間后，血流又突然恢復(fù)（即重灌流）時(shí)才出現(xiàn)損傷。缺血組織重灌流時(shí)所造成微血管和實(shí)質(zhì)器官損傷主要是由活性氧起作用，這在各種器官損傷中已得到證實(shí)。如在創(chuàng)傷性休克、外科手術(shù)、器官移植、燒傷、凍傷和血栓等血液循環(huán)障礙時(shí)都出現(xiàn)缺血重灌流損傷。第86頁(yè)一、缺血重灌流活性氧自由基產(chǎn)生機(jī)制 黃嘌呤氧化酶是缺血重灌流時(shí)活性氧自由基產(chǎn)生主要原因。它存在于機(jī)體各種組織中。 機(jī)體在正常情況下所攝取食物普通不能直接提供能量，其中一部分能量直接轉(zhuǎn)化為熱能，以維持我們機(jī)體正常體溫，另外一部分則轉(zhuǎn)化為生物能，然后以生物能形式向各組

37、織提供所需能量，以維持機(jī)體正常生理功效。第87頁(yè) 這種能量轉(zhuǎn)化方式需要一個(gè)能量中轉(zhuǎn)載體，即ATP（三磷酸腺嘌呤核苷，簡(jiǎn)稱(chēng)三磷酸腺苷）。其供能方式以下： ATP 有 氧 ADP + Pi + 能量 當(dāng)機(jī)體缺血時(shí)，缺血組織處于暫時(shí)缺氧狀態(tài)，此時(shí)ATP供能方式為： ATP 缺氧 AMP + 能量 缺氧 腺嘌呤核苷 缺氧 次黃嘌呤核苷 缺氧 次黃嘌呤 第88頁(yè) 由此可見(jiàn)，機(jī)體缺血時(shí)組織中就會(huì)積累大量次黃嘌呤。當(dāng)血液恢復(fù)供給時(shí)（即重灌流），氧分子重新進(jìn)入組織，與組織中積累次黃嘌呤和黃嘌呤氧化酶發(fā)生反應(yīng)，生成大量活性氧O2- 、H2O2 和OH。這些含有細(xì)胞毒性自由基或活性氧使細(xì)胞膜脂類(lèi)過(guò)氧化，使組織中透

38、明質(zhì)酸和膠原蛋白降解，改變了細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功效，造成組織損傷。其全過(guò)程以下列圖所表示：第89頁(yè) ATP 組織損傷 AMP LOOH 腺嘌呤核苷 OH 次黃嘌呤核苷 Fe2+ 次黃嘌呤 黃 嘌 呤 氧 化 酶 尿酸 + O2- + H2O2 重 灌 流圖5-1 缺血重灌流造成組織損傷示意圖 LH缺血第90頁(yè)二、缺血時(shí)間與重灌流組織損傷效應(yīng) 由圖5-1能夠看出，缺血重灌流時(shí)活性氧自由基產(chǎn)生與組織中積累次黃嘌呤相關(guān)。即活性氧自由基主要由組織中積累次黃嘌呤和黃嘌呤氧化酶在有氧情況下發(fā)生反應(yīng)生成，而次黃嘌呤是缺血時(shí)組織中ATP代謝形成并積累在組織中。第91頁(yè)所以，組織缺血時(shí)間越長(zhǎng)，所積累次黃嘌呤就越多，當(dāng)血

39、液重新供給時(shí)，生成活性氧自由基也就越多，對(duì)組織損傷程度就越大。所以，組織損傷程度與其缺血時(shí)間成正比。當(dāng)然，當(dāng)組織長(zhǎng)時(shí)間缺血時(shí)，因?yàn)榧?xì)胞得不到氧氣而死亡，從而造成組織或器官壞死，這就談不上自由基損傷了。第92頁(yè)三、缺血重灌流對(duì)組織器官損傷（實(shí)例）1小腸和胃 例：猛烈運(yùn)動(dòng)后喝冷飲，空腹飲酒或饑餓后暴飲等，均可造成小腸和胃缺血重灌流損傷（慢性損傷）。2腦 例：飯后馬上沖涼，中風(fēng)（急性損傷），低血糖等。第93頁(yè)3心臟 例：冠心病、心肌梗塞、血管硬化、心力衰竭等（急性損傷）。4皮膚 最經(jīng)典例子是燒傷（急性損傷）。皮膚移植等。第94頁(yè)5肌肉 人在猛烈運(yùn)動(dòng)后會(huì)感到肌肉酸痛，即疲勞。當(dāng)注射SOD后，疲勞癥狀就

40、會(huì)減輕或消除。原因是運(yùn)動(dòng)過(guò)程中肌肉處于暫時(shí)缺氧狀態(tài)，當(dāng)停頓運(yùn)動(dòng)時(shí)，供氧得到恢復(fù)，這是一個(gè)經(jīng)典缺血重灌流，此過(guò)程中產(chǎn)生大量活性氧自由基會(huì)損傷肌肉，造成肌肉酸痛。因?yàn)镾OD是活性氧有效去除劑，所以注射SOD后可減輕運(yùn)動(dòng)后疲勞癥狀。第95頁(yè) 由此可見(jiàn)，在大運(yùn)動(dòng)量時(shí)，如及時(shí)供給維生素E、GSH或SOD等抗氧化劑可能解除疲勞或損傷。這對(duì)軍事和體育運(yùn)動(dòng)適宜運(yùn)動(dòng)量提出了質(zhì)疑。第96頁(yè)6肺 例：高原缺氧和肺氣腫。肺氣腫特點(diǎn)是支氣管和肺泡管破壞，肺泡面積縮小，造成氣體交換困難，血氧過(guò)少。第97頁(yè)7眼 眼是動(dòng)物唯一光感受器，它直接暴露于光和氧氣中，按理最易產(chǎn)生光氧化反應(yīng)，也最易遭受到氧化性損傷。但事實(shí)并非如此，這

41、與眼晶狀體生物化學(xué)特征相關(guān)。1、晶狀體無(wú)直接血液供給，所以氧濃度極低；2、晶狀體無(wú)線粒體，所以不能經(jīng)過(guò)氧化而自行產(chǎn)生活性氧自由基；第98頁(yè)3、晶狀體含有高濃度GSH，前房液中含有高濃度抗壞血酸。以上三點(diǎn)使得眼中氧化性代謝產(chǎn)物既難于生成，也難于積累。只有老年動(dòng)物光學(xué)功效才受到損傷，或是眼睛直接收到光輻射（如紫外線、射線輻射等）和暴露在光化學(xué)污染氣體中時(shí)才受到損傷。第99頁(yè) 白內(nèi)障是人類(lèi)致盲首位原因，據(jù)世界衛(wèi)生組織1982年調(diào)查，全世界每年有1 700萬(wàn)人因白內(nèi)障而失明。對(duì)白內(nèi)障發(fā)病機(jī)制當(dāng)前還未十分清楚（可能與長(zhǎng)久受光輻射、接觸光化學(xué)污染物和受病毒及病菌感染所致），而且也無(wú)特效藥防治。白內(nèi)障（特點(diǎn)

42、：角膜水腫，細(xì)胞通透性功效障礙）造成眼睛失明是由缺血重灌流產(chǎn)生活性氧自由基損傷眼角膜和晶狀體而造成。第100頁(yè) 許多眼藥水中均含有各種活性氧自由基去除劑，如SOD、甘露醇、GSH、叔丁基羥基茴香醚和-胡蘿卜素等。依據(jù)不一樣職業(yè)類(lèi)型、工作環(huán)境或生活習(xí)慣選取這類(lèi)眼藥水，或者直接經(jīng)過(guò)膳食或藥品適量地補(bǔ)充活性氧自由基去除劑，對(duì)眼睛會(huì)有一定保健作用。 第101頁(yè)8循環(huán)性休克及其治療 循環(huán)性休克是因?yàn)槊土倚D(zhuǎn)或高空嚴(yán)重失重狀態(tài)下產(chǎn)生周身血液循環(huán)紊亂而造成一個(gè)有活性氧參加病理過(guò)程。這是一個(gè)經(jīng)典缺血重灌流現(xiàn)象，所以自由基去除劑，尤其是活性氧去除劑都含有防治循環(huán)性休克作用。第102頁(yè)第六章 自由基與癌癥 一、自

43、由基致癌機(jī)制 二、致癌物和促癌物 三、吸煙致癌論 四、空氣中自由基 五、癌癥預(yù)防第103頁(yè) 長(zhǎng)久以來(lái)，人們?cè)鴱牟灰粯咏嵌葋?lái)探討癌癥發(fā)病原因，但未取得突破性進(jìn)展。自從自由基化學(xué)揭露了自由基高度活潑性，且能引發(fā)快速擴(kuò)展鏈鎖反應(yīng)后，人們才把自由基這些性質(zhì)與癌癥誘發(fā)及其快速生長(zhǎng)聯(lián)絡(luò)起來(lái)。今后，相關(guān)癌癥發(fā)病機(jī)制研究才取得長(zhǎng)足進(jìn)展。第104頁(yè)一、自由基致癌機(jī)制 一個(gè)正常細(xì)胞發(fā)生癌變必須經(jīng)歷兩個(gè)階段，即誘發(fā)和促進(jìn)階段，稱(chēng)為兩步致癌學(xué)說(shuō)。第105頁(yè)1、誘癌階段 癌癥誘發(fā)是由致癌物引發(fā)。致癌物要么直接損傷DNA，要么和DNA結(jié)合，使其發(fā)生結(jié)構(gòu)上不可逆改變，造成DNA結(jié)構(gòu)和功效發(fā)生紊亂，最終使細(xì)胞突變或死亡，這種

44、突變了細(xì)胞在屢次接觸致癌物（這種致癌物也含有促癌作用）或促癌物時(shí)會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)化，變成癌細(xì)胞，從而造成癌癥。這就是致癌物誘癌階段。第106頁(yè)2、促癌階段 誘癌階段是致癌所必需，但不是充分，如只停留在此階段普通不會(huì)發(fā)生癌癥，不過(guò)屢次重復(fù)受到促癌物作用時(shí)就轉(zhuǎn)變成癌癥。這就是癌癥促進(jìn)階段。比如，在小鼠身上涂小劑量致癌物不會(huì)使小鼠發(fā)生皮膚癌，但在此基礎(chǔ)上屢次重復(fù)使用一些非致癌物質(zhì)后（如酒精，含有促癌作用），就可制成小鼠皮膚癌模型。第107頁(yè) 促癌作用機(jī)理當(dāng)前不是十分清楚，但有些人認(rèn)為，這可能與促癌物質(zhì)誘發(fā)與DNA結(jié)合致癌物產(chǎn)生自由基相關(guān)。這種自由基化作用可繼續(xù)引發(fā)一系列自由基鏈鎖反應(yīng)，從而擴(kuò)大了受損DNA損

45、傷程度，加速細(xì)胞轉(zhuǎn)化作用。第108頁(yè)3、自由基致癌和促癌作用 自由基本身含有很強(qiáng)攻擊DNA能力，它能夠直接和DNA結(jié)合，使其發(fā)生結(jié)構(gòu)上不可逆改變，造成DNA突變，也能夠使DNA變成自由基，然后產(chǎn)生一系列自由基鏈鎖反應(yīng)，最終造成DNA損傷或突變，這就是自由基致癌作用。第109頁(yè)少許自由基對(duì)DNA損傷或突變作用是永久性，含有轉(zhuǎn)化成癌癥可能，即使暫時(shí)不得癌癥，但如屢次重復(fù)地受到一樣或其它自由基攻擊后，DNA損傷或突變作用就會(huì)增加，這時(shí)，受損細(xì)胞轉(zhuǎn)化成癌細(xì)胞可能性就會(huì)大大地提升，這就是自由基促癌作用。第110頁(yè)從這一意義上講，自由基促癌作用主要是經(jīng)過(guò)擴(kuò)大受損DNA損傷程度，增加細(xì)胞轉(zhuǎn)化可能來(lái)實(shí)現(xiàn)其致癌

46、作用。如經(jīng)常接收強(qiáng)日照會(huì)使人得皮膚癌，屢次重復(fù)接觸放射源（X射線、射線等）會(huì)引發(fā)白血病，習(xí)慣于油膩和烘烤飲食人得腸道癌機(jī)率會(huì)增加等等。第111頁(yè)二、致癌物和促癌物 凡能和DNA發(fā)生不可逆結(jié)合或直接損傷DNA，造成其產(chǎn)生永久性損傷或突變作用物質(zhì)，都含有致癌作用，我們把這些含有致癌作用物質(zhì)統(tǒng)稱(chēng)為致癌物。如化學(xué)性質(zhì)活潑自由基、脂類(lèi)過(guò)氧化物、苯并芘（a）、多環(huán)芳烴、芳胺、羥胺、各種農(nóng)藥、亞硝基和硝基化合物等。 第112頁(yè) 有些致癌物本身就是自由基，如脂類(lèi)過(guò)氧化物；大多數(shù)非自由基致癌物在體內(nèi)活化或分解后也產(chǎn)生危害性很強(qiáng)自由基，如苯并芘（a）、多環(huán)芳烴、芳胺、羥胺、亞硝基、硝基化合物、農(nóng)藥等等。但不論是哪

47、一類(lèi)致癌物，其致癌機(jī)制都是使DNA產(chǎn)生永久性損傷或突變，從而造成細(xì)胞轉(zhuǎn)化。第113頁(yè) 有些物質(zhì)本身不致癌，但屢次重復(fù)作用于已經(jīng)誘發(fā)細(xì)胞就會(huì)造成其轉(zhuǎn)化，從而引發(fā)癌癥。這類(lèi)能促使DNA受損細(xì)胞轉(zhuǎn)化而引發(fā)癌癥物質(zhì)稱(chēng)為促癌物。促癌劑種類(lèi)繁多，包含酒精、甲醛、巴豆油、巴豆脂、酚類(lèi)、脂酸甲酯、直鏈烷、表面活性劑（十二烷基磺酸鈉和吐溫60）、柑橘油、碘乙酸、未燃燒煙草提取物和香煙煙霧凝聚物等等。 第114頁(yè) 值得提出是，許多致癌物兼有致癌和促癌雙重作用，如自由基和含磷農(nóng)藥等，這類(lèi)物質(zhì)少許即可使DNA損傷或突變，大量接觸則可引發(fā)癌癥產(chǎn)生。第115頁(yè)三、吸煙致癌論1、吸煙致癌證據(jù) 1962年英國(guó)皇家內(nèi)科學(xué)院指出

48、“吸煙是肺癌主要原因”，1964年美國(guó)外科醫(yī)生咨詢(xún)委員會(huì)依據(jù)15個(gè)國(guó)家一百多個(gè)調(diào)查以及試驗(yàn)性研究指出“吸煙造成肺癌，其作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出其它病因”。第116頁(yè)1982年美國(guó)衛(wèi)生部提出“吸煙能引發(fā)各種癌癥”，“吸煙是當(dāng)前人類(lèi)健康最大威脅之一，然而是一個(gè)能夠防止死亡原因”，同時(shí)又指出“天天吸煙2包以上者，死于肺癌機(jī)會(huì)比不吸煙者高1520倍，不吸煙者因?yàn)楸黄任胛鼰熣邍姵鰺熿F而患肺癌機(jī)會(huì)正在上升。吸煙者咽、喉、食道、腎、膀胱和膽癌變率都高于不吸煙者。戒煙達(dá)12者肺癌發(fā)病率能夠降到不吸煙者水平”。第117頁(yè)這個(gè)匯報(bào)對(duì)吸煙者是個(gè)嚴(yán)重警告，對(duì)戒煙者是個(gè)勉勵(lì)。那些與吸煙者常靠近家庭組員和同事們都是受害者。1986

49、年中國(guó)衛(wèi)生部調(diào)查匯報(bào)表明，中國(guó)男人吸煙者達(dá)61%，名列世界各國(guó)之首，而且大多數(shù)在1524歲就開(kāi)始吸煙；婦女占7%。調(diào)查指出吸煙百分?jǐn)?shù)與受教育水平呈相反關(guān)系。我國(guó)每年死于肺癌者達(dá)10萬(wàn)人，如不采取戒煙辦法，到2025年預(yù)計(jì)將有200萬(wàn)人死于肺癌。第118頁(yè) 據(jù)世界衛(wèi)生組織匯報(bào)，工業(yè)化國(guó)家男女吸煙為30%，而第三世界國(guó)家里，男子吸煙者占50%，女子占5%。伴隨工業(yè)化國(guó)家反對(duì)吸煙運(yùn)動(dòng)勢(shì)頭增強(qiáng)，卷煙廠以鄰為壑正企圖向第三世界傾銷(xiāo)。反對(duì)吸煙最大障礙不是來(lái)自吸煙者，而是來(lái)自煙草工業(yè)驚人利潤(rùn)。第119頁(yè)1986年我國(guó)煙草業(yè)收入為432億元，僅次于石油工業(yè)收入。不過(guò)假如考慮到因吸煙而投入醫(yī)療費(fèi)用，以及因早逝而

50、喪失人才，那么發(fā)展煙草工業(yè)無(wú)異于飲鳩止渴。所以，宣傳戒煙，寓禁于征，降低煙毒都是明智方法。第120頁(yè) 把煙油涂到小鼠和兔子上皮組織上能致癌。讓田鼠生活在稀釋煙霧中（1:7）天天2次，每次10分鐘，共18個(gè)月以上，則胰腺癌發(fā)病率為30%、喉癌為10%、食道癌為5%。香煙煙霧顆粒可使小鼠皮膚、狗及大鼠支氣管上皮以及大鼠結(jié)締組織致癌。這些結(jié)果已被十多個(gè)國(guó)家100個(gè)以上研究機(jī)構(gòu)所證實(shí)。第121頁(yè)2、煙致癌物 香煙煙霧可分為氣相和顆粒相兩部分。氣相能經(jīng)過(guò)玻璃纖維濾膜，而顆粒相則吸附在膜上，直徑大于0.1m，稱(chēng)為焦油。氣相中致癌物以亞硝基化合物為主，如二甲基亞硝胺、二烷基亞硝胺、亞硝基吡咯烷、亞硝基哌啶等

51、；另外還含有各種促癌劑，如甲醛等。第122頁(yè)顆粒相（焦油）含有3 000種以上化合物，可分為中性和酸性成份，中性成份致癌，主要以甲基化多環(huán)芳烴類(lèi)化合物為主，如苯并芘（a）等；酸性成份本身不致癌，只能加強(qiáng)中性成份致癌作用（類(lèi)似于促癌劑，但不是促癌劑）。第123頁(yè)3、煙自由基 許多有機(jī)物在焦化時(shí)能產(chǎn)生大量種類(lèi)繁多自由基。如香煙點(diǎn)燃時(shí)，中心溫度達(dá)850900，邊緣達(dá)1200之高。下表列出了各種焦化物中自由基含量。第124頁(yè)焦化物中自由基含量（自由電子/克）家庭煙囪油煙51018柴油油煙21019香煙支流煙霧51014香煙主流煙霧11015第125頁(yè) 香煙自由基含量不因其價(jià)格、等級(jí)或有沒(méi)有過(guò)濾嘴而改變

52、。 在香煙自由基中，氣相中比固相中更易與細(xì)胞發(fā)生反應(yīng)，因?yàn)榻褂椭凶杂苫１惠^大顆粒緊緊地束縛著。香煙自由基對(duì)水和光及敏感，當(dāng)香煙煙霧經(jīng)過(guò)水過(guò)濾時(shí)，固相成份及自由基幾乎留在水中，此時(shí)經(jīng)過(guò)濾出來(lái)煙霧已幾乎沒(méi)有自由基。與此現(xiàn)象巧合是以色列也門(mén)旗埃洛亞人不吸香煙，只吸水煙，他們不患肺癌。第126頁(yè)4、香煙生物學(xué)作用 香煙生理作用是極為有害。香煙煙霧中自由基能夠直接攻擊DNA，也可把體內(nèi)O2還原成H2O2或O2- ，進(jìn)而生成活性更強(qiáng)OH去間接地攻擊DNA，最終造成DNA鏈損傷或突變。 第127頁(yè) 另外，香煙煙霧及其冷凝物中非自由基成份能夠和血紅素及肺組織中磷脂反應(yīng)，形成穩(wěn)定性自由基，從而造成血相異常及肺

53、功效損害。第128頁(yè)四、空氣中自由基 空氣飄塵中自由基主要起源于煙囪排出物、機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣和香煙煙霧。城市上空自由基占分子污染物總量110%，造成嚴(yán)重危害。工業(yè)城市光化學(xué)煙霧也是經(jīng)過(guò)自由基反應(yīng)形成。即在特定氣象及地理?xiàng)l件下，日光照射空氣污染物，發(fā)生光氧化反應(yīng)，形成光化學(xué)煙霧。 第129頁(yè) 光化學(xué)煙霧產(chǎn)生要求空氣中污染物必須到達(dá)一定濃度，當(dāng)?shù)乇砜諝鉁囟鹊陀谏蠈涌諝鉁囟饶鏈貙訔l件下，污染物不能經(jīng)過(guò)空氣流動(dòng)而自然稀釋?zhuān)鸵子诜e聚。 第130頁(yè) 工業(yè)和發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣中含有CO、NO和未燃盡烴類(lèi)，比如烷烴、烯烴和芳香類(lèi)化合物，以及烴類(lèi)不完全氧化物，如甲醛和乙醛等，在日光照射下，經(jīng)過(guò)光氧化反應(yīng)生成CO2、O3、N

54、O2、醛、酮、過(guò)氧硝酸乙酰酯RCOOONO2（PAN）以及烷基硝酸鹽。它們組成了光化學(xué)煙霧。 第131頁(yè)光化學(xué)煙霧在日光繼續(xù)照射下可發(fā)生一系列自由基鏈鎖反應(yīng)，這對(duì)身體健康造成極大傷害： NO2 + O2 hv O3 + NO 在潮濕大氣中亞硝酸光解可生成OH，烴氧化后也可生成OH，OH復(fù)合生成H2O2： HONO hv OH + NO 2OH H2O2第132頁(yè) PAN在日光照射下快速分解成過(guò)氧乙酰自由基，后者與NO反應(yīng)又可生成一個(gè)新自由基： RCO-OONO2 hv RCO0-OO + NO2 RCO-OO + NO RCOO + NO2第133頁(yè) NO和NO2本身就是有毒且穩(wěn)定自由基。所以

55、，光化學(xué)煙霧中含有活性氧、無(wú)機(jī)和有機(jī)自由基，輕易引發(fā)脂肪酸過(guò)氧化作用，從而產(chǎn)生一系列疾病。 蘭州市為我國(guó)化工中心之一，位于兩山夾峙河谷，風(fēng)力極小，雨量少，陽(yáng)光充分，有很厚逆溫層，這此綜合原因組成了生成光化學(xué)煙霧良好條件。第134頁(yè) 經(jīng)過(guò)對(duì)空氣自由基信號(hào)測(cè)量發(fā)覺(jué)，空氣中自由基含量為：工商業(yè)區(qū)文教區(qū)農(nóng)村南極，工商業(yè)區(qū)比農(nóng)村高13倍左右，農(nóng)村比南極高3倍左右。世界衛(wèi)生組織（WHO）曾作出以下結(jié)論：“汽車(chē)尾氣、工業(yè)和供熱系統(tǒng)煙可能是引發(fā)肺癌病因”。流行病學(xué)研究所也指出：“冶煉廠、石油化業(yè)廠和核工業(yè)區(qū)周?chē)用癜┧劳雎时绕渌摺薄５?35頁(yè)關(guān)于空氣負(fù)離子問(wèn)題： 空氣負(fù)離子含有殺菌和使空氣清新作用。這已廣為

56、人知，但至今不知其作用機(jī)理，甚至沒(méi)有確切定義。許多人提出空氣負(fù)離子可能與自由基有一定關(guān)系。Kellogg等人研究發(fā)覺(jué)，空氣負(fù)離子殺菌作用可因加入SOD而減弱，因而認(rèn)為超氧陰離子最少是空氣負(fù)離子組成之一。我國(guó)已經(jīng)有多個(gè)單位從事相關(guān)研究。第136頁(yè)五、癌癥預(yù)防1、保護(hù)DNA免受自由基攻擊 普遍認(rèn)為，生物體內(nèi)DNA損傷是造成癌變或突變分子基礎(chǔ)。物理化學(xué)原因常能誘發(fā)產(chǎn)生非?；顫娮杂苫?，致癌物（C）也能經(jīng)細(xì)胞活化生成自由基C，這些自由基都能使細(xì)胞DNA轉(zhuǎn)變?yōu)镈NA，隨即與C形成DNAC加合物，這種加合物可能是癌變誘發(fā)階段關(guān)鍵。 第137頁(yè) 我們構(gòu)想一下，假如某種非致癌物N與致癌物C競(jìng)爭(zhēng)而生成DNAN加合

57、物，保護(hù)DNA免受C攻擊，則可能阻止癌變。所幸是，自然界中有許多物質(zhì)都含有這種功效，如含氮抗癌藥品及全部自由基去除劑。第138頁(yè) 既然大量事實(shí)已經(jīng)說(shuō)明了自由基和活性氧在誘癌和促癌方面都起著主要作用，所以，防止自由基直接對(duì)DNA攻擊才是最有效癌癥預(yù)防辦法。第139頁(yè)2、提升機(jī)體組織抗氧化力 機(jī)體組織抗氧化力指是整個(gè)機(jī)體抗氧化能力總和。主要以自由基去除劑或抗氧化劑形式存在。如SOD、GSH、GP、CAT、NADPH、各種維生素和各種各樣自由基去除劑等。第140頁(yè)自由基去除劑或抗氧化劑含有去除自由基能力，所以，機(jī)體組織抗氧化力提升在某種程度上能夠預(yù)防或減輕自由基對(duì)DNA攻擊，甚至能夠修復(fù)已經(jīng)被自由基

58、損傷DNA，從而能夠預(yù)防癌癥發(fā)生。日常生活中，我們可經(jīng)過(guò)加強(qiáng)營(yíng)養(yǎng)和飲食調(diào)理方法來(lái)到達(dá)提升組織抗氧化力目標(biāo)，這是一個(gè)長(zhǎng)久而艱巨過(guò)程。第141頁(yè)第七章 自由基與衰老 一、自由基致衰老機(jī)制二、衰老直觀標(biāo)志老年斑三、生物抗氧化劑與壽命關(guān)系四、組織抗氧化力與壽命關(guān)系五、組織抗氧化力與衰老關(guān)系六、外加抗氧化力對(duì)衰老影響七、代謝率與衰老八、限食、性別與衰老第142頁(yè) 1955年，Harman第一次提出自由基與衰老和疾病相關(guān)（即衰老自由基學(xué)說(shuō)），接著于1957年發(fā)表了第一篇相關(guān)自由基與衰老研究論文，他用含有0.51%自由基去除劑飼料喂養(yǎng)小鼠，可使壽命增加。 第143頁(yè) 1980年cutler等經(jīng)一系列研究后指

59、出，需氧生物在進(jìn)行氧化代謝過(guò)程中產(chǎn)生氧自由基、醛類(lèi)和過(guò)氧化物都含有高毒性，可造成衰老。今后，相關(guān)衰老各種學(xué)說(shuō)相繼提出，但全部這些學(xué)說(shuō)幾乎都與自由基發(fā)生直接或間接聯(lián)絡(luò)。第144頁(yè)一、自由基致衰老機(jī)制1、脂類(lèi)過(guò)氧化作用 自由基攻擊生物膜中不飽和脂肪酸，引發(fā)自由基鏈鎖反應(yīng)，造成細(xì)胞損傷、衰老或死亡。其最終止果是引發(fā)整體組織或器官退行性死亡（或者說(shuō)慢性消耗性衰退）衰老（參見(jiàn)P3）。第145頁(yè)2、DNA損傷作用 DNA是遺傳物質(zhì)，主要由四種堿基組成，即腺嘌呤（A）、鳥(niǎo)嘌呤（G）、胞嘧啶（C）和胸腺嘧啶（T）組成共價(jià)多聚物。自由基對(duì)DNA損傷主要是經(jīng)過(guò)與DNA中胸腺嘧啶作用，生成過(guò)氧化物（即胸腺嘧啶過(guò)氧化

60、物TO2和TOOH），造成DNA損傷或突變，從而引發(fā)機(jī)體生理功效廣泛紊亂，最終造成衰老或引發(fā)癌癥（這種作用與引發(fā)癌癥機(jī)制是一樣）。 第146頁(yè)自由基損傷DNA機(jī)制： R R H2O H+ O2 T T T-OH TOOH + TO2 自由基并非只攻擊DNA中T，而是DNA四種堿基中，T對(duì)自由基比較敏感，敏感程度依次為T(mén)CAG，上式只代表DNA主要損傷方式。所以，當(dāng)自由基攻擊DNA時(shí)，DNA并不是受到點(diǎn)式損傷，而是整條鏈同時(shí)受到不一樣程度損傷。第147頁(yè)二、衰老直觀標(biāo)志老年斑 動(dòng)物和人神經(jīng)細(xì)胞、心臟、肝以及皮膚等組織在老年時(shí)出現(xiàn)點(diǎn)狀或彌散狀色素從容，這種色素稱(chēng)為脂褐質(zhì)，俗稱(chēng)老年斑。它是不飽和脂肪