SOD与氧自由基

除了地球上的厌氧生物外,所有动植物和好氧生物都离不开氧气。 毫无疑问,氧气是所有生命活动的基本物质之一。 但是,当氧气参与生命活动时,也会产生氧自由基,从而导致细胞损伤和疾病。 因此,研究氧和氧自由基在生命活动中的作用是生物化学和自由基生物学的主要内容。
1、氧自由基的特性
包含不成对电子的原子或原子团称为自由基。 所谓的非成对电子是指与原子轨道或分子轨道中的其他电子不成对且仅占据轨道的电子。 为了清楚地表明自由基的未配对电子,可以使用氯原子自由基表示它们,也可以使用甲基自由基表示它们。
2、自由基的性质
自由基的定义表明,自由基具有三个不同的特征。 一种是强反应性,另一种是顺磁性,第三种是寿命短。
自由基的基本特征是它们具有不成对的电子。 在所有分子的键合过程中,电子趋于成对。 因此,未成对的自由基电子也倾向于成对。 大多数自由基具有很高的活性,高反应性,并能反应形成稳定的分子。 这是自由基的非常重要的性质。 例如,羟基自由基可以攻击细胞成分,例如膜脂质,蛋白质,酶和核酸。 这是自由基生物学和医学的重要组成部分。
自由基的不成对电子具有自旋磁矩,并且是顺磁性的。 这是研究自由基电子自旋共振(EPR)技术的理论基础。 EPR是研究自由基的最直接,最有效的方法。 但是,大多数自由基的寿命很短,例如,羟基自由基的寿命只有10-6秒,因此很难进行EPR测量。 大多数自由基具有很高的反应性,并且寿命很短,但是有些自由基的反应性较低,寿命很长并且非常稳定。 它是一种广泛用于生物学和医学领域的自由基。 近年来有自旋痕迹。
3、产生自由基的方法
一般都是通过分子的均裂而得到,加氢和抽氢也可以产生自由基,常用的方法有以下几种:
(1)辐射诱导均裂。辐射(可见光、紫外光、X射线、α射线)可提供分子均裂所需的能量,产生裂变。
α和γ射线辐射水,可产生和自由基。
(2)共价键的热均裂。通过提高温度,共价键可以从热能得到能量而裂解,生成自由基。应用最多的是石油裂解,生成各种自由基,这些自由基再相互结合生成各种小分子物质。
(3)同金属离子偶合的氧化还原裂解。凡是能够单电子氧化还原的金属离子都可以同过氧化氢反应,使其发生分裂,产生自由基,这就是很有名的Fenton反应。
实验室中使用最多的是Fe2+,Fe2+和H2O2反应是一个复杂的过程,根据所用Fe2+和H2O2的浓度不同,产生的自由基也不同。
(4)通过氢化和萃取产生的自由基。 这是生物非常重要的过程。 最典型的例子是线粒体呼吸链中黄素辅酶的氧化和还原过程中黄素半醌自由基的形成。
在金属离子的存在下,在半醌自由基,醌和氢醌之间形成稳定的平衡系统。
本文摘自:《超氧化物歧化酶》——普通高等教育十三五规划教材 袁勤生