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什么是自由基

编辑:在职研究生

    自由基,机体氧化反应中产生的有害化合物,具有强氧化性,可损害机体的组织和细胞,进而引起慢性疾病及衰老效应。众多权威研究表明,负离子能够消减自由基,减缓人体衰老,增强人体免疫力。

    形成及反应

  自由基又称游离基,是具有非偶电子的基团或原子,它有两个主要特性:一是化学反应活性高;二是具有磁矩。

    在一个化学反应中,或在外界(光、热等)影响下,分子中共价键分裂的结果,使共用电子对变为一方所独占,则形成离子;若分裂的结果使共用电子对分属于两个原子(或基团),则形成自由基。

    有机化合物(Organic compounds)发生化学反应时,总是伴随着一部分共价键(covalent bond)的断裂和新的共价键的生成。例如酪氨酸自由基(tyrosine radical),共价键的断裂可以有两种方式:均裂(homolytic bond cleavage)和异裂(heterolyticcleavage)。键的断裂方式是两个成键电子在两个参与原子或碎片间平均分配的过程称为键的均裂。两个成键电子的分离可以表示为从键出发的两个单箭头。所形成的碎片有一个未成对电子,如H·,CH·,Cl·等。若是由一个以上的原子组成时,称为自由基(radical)。因为它有未成对电子,自由基和自由原子非常的活泼,通常无法分离得到。不过在许多反应中,自由基和自由原子以中间体的形式存在,尽管浓度很低,存留时间很短。这样的反应称为自由基反应(radical reactions)。

    自由基,化学上也称为“游离基”,是含有一个不成对电子的原子团。由于原子形成分子时,化学键中电子必须成对出现,因此自由基就到处夺取其它物质的一个电子,使自己形成稳定的物质。在化学中,这种现象称为“氧化”。我们生物体系主要遇到的是氧自由基,例如超氧阴离子自由基、羟自由基、脂氧自由基、二氧化氮和一氧化氮自由基。加上过氧化氢、单线态氧和臭氧,通称活性氧。体内活性氧自由基具有一定的功能,如免疫和信号传导过程。但过多的活性氧自由基就会有破坏作用,导致人体正常细胞和组织的损坏,从而引起多种疾病。如心脏病、老年痴呆症、帕金森病和肿瘤。此外,外界环境中的阳光辐射、空气污染、吸烟、农药等都会使人体产生更多活性氧自由基,使核酸突变,这是人类衰老和患病的根源。

    对自由基的研究现状

  比起细菌学、病毒学等很多学术领域来说,自由基还是一门比较年轻的学科。人类对自由基的研究开始于二十一世纪初,最初的研究主要是自由基的化学反应过程,随后自由基知识渗透到生物学领域。虽然在二十世纪六十年代人们已经认识到自由基与疾病的密切关系,但由于受到技术方法的限制,研究进展缓慢。近年来,研究短寿命自由基的技术有了新的突破,推动了生物学的迅速发展,形成了一个以化学、物理学和生物医学相结合的蓬勃发展的新领域即自由基生物学、医学领域。这是一个跨学科的边缘学。

    人类对自然界的认识总是随着科技手段的发展而逐渐深入的。80年代人类认识焦油对人体的攻击与危害后运用了大量的科技手段进行阻断.进入二十一世纪。对自由基的认识也  自由基
毫不例外的需要依靠先进的技术手段。由于含有一个不成对电子的自由基很活跃,大多数自由基的寿命都非常短,常以毫秒或微秒记,因此,对自由基研究的难度可想而知。借助与电子自旋共振技术和自旋捕集剂,国内外的科学家们已经捕捉到了一部分自由基。但在成千上万种自由基中,被直接捕捉到的自由基还有限。

    自从发现自由基对人类健康的危害后,如何能更接近生命现象,进一步研究自由基的反应机理和损伤的分子机理就成为这个领域国际上期待解决的前沿课题。从国内外的大量报纸看,很多自由基的反应规律和损伤机理中的一些关键问题至今尚在研究中。

    随着对自由基研究的逐步深入,科学家们越来越清楚地认识到,清除多余自由基的措施有益于某些疾病的预防和治疗,而自由基清除剂的研究对人体健康的意义便显得更为重大。因此,开发和利用高效无毒的天然抗氧化剂------自由基清除剂,已成为当今科学发展的趋势。

  科学家们相信,在21世纪,人类一定能认识和控制自由基,使我们的生命质量再实现一个新的飞跃。

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