自由基与酶 基础理论及其在生物学和医学中的应用PDF电子书下载

第一章 自由基的基本概念……方允中 1

第一节 自由基与不成对电子 2

一、核外电子运动基本规律 3

（一）电子运动的粒子性与波动性 3

（二）在运动中电子出现于核外空间的几率密度 3

（三）量子数 4

二、成对电子与不成对电子 5

第二节 自由基的产生 6

一、均裂法 6

（二）光解 7

（三）辐射分解 7

（一）热解 7

（四）金属离子偶联反应 8

（五）其他 8

二、电子俘获法 8

第三节 自由基的性质 8

一、自由基的化学性质 8

（一）不稳定自由基 9

（二）稳定性自由基 11

二、自由基的物理性质 11

参考文献 12

第二章 电子顺磁共振及其在有关酶反应的自由基研究中的应用……盛沛根 刘重光 13

第一节 电子顺磁共振总论 13

一、引言 13

二、基本原理 14

三、检测对象 15

四、EPR波谱仪简介 16

五、EPR波谱的特性 18

六、自旋标记法 25

七、自旋捕捉法 30

第二节 EPR在有关酶反应的自由基研究中的应用 36

一、引言 36

二、与酶结合的自由基中间物 37

（一）黄素酶类 37

三、底物自由基中间物 38

（一）过氧化物酶类 38

（二）其他酶 38

（二）抗坏血酸氧化酶 39

（三）酪氨酸酶 39

（四）漆酶 39

（五）血浆铜蓝蛋白 39

（六）依赖维生素B12的酶 40

（七）阴离子超氧化物自由基（O-2）的形成 40

四、自旋捕捉法的应用 40

参考文献 41

第三章 活性氧……方允中 44

第一节 基本概念 44

一、对于接受双电子，氧具有不活泼化学活性 44

三、活性氧与氧毒性 45

二、氧分子接受单电子的反应产物 45

第二节 超氧化物自由基 48

一、水溶液中O-i或Hoi的产生 48

（一）脉冲辐射分解 48

（二）紫外线光解 48

（三）电化学反应 48

（四）光化学反应 49

（五）化学法 49

二、非水溶剂中O-i与HOi的产生 50

三、O-i或HOi的理化性质 50

（一）物理性质 50

（二）化学性质 51

四、检测方法 53

（一）电子顺磁共振波谱分析 53

（二）酶学分析 53

第三节 羟自由基 53

一、·OH的产生 53

（一）脉冲辐射分解法 53

（二）Fenton型Haber-Welss反应 53

二、·OH的理化性质 54

（一）氢抽提 54

三、检测方法 55

（一）自旋捕捉法 55

（三）电子转移 55

（二）加成 55

（二）气相色谱法 56

（三）·OH清除剂 56

（四）羟化产物 57

（五）漂白试验 57

第四节 单线态氧 57

一、1O2的产生 58

（一）化学法 58

（二）光敏反应法 58

（二）化学性质 59

（一）物理性质 59

二、1O2的理化性质 59

（三）其他反应 59

三、1O2的检测 60

（一）1O2的清除剂 60

（二）D2O与H2O中化学反应性的相对比较 61

（三）化学发光 61

第五节 过氧化氢 61

一、H2O2的产生 61

二、H2O2的理化性质 62

三、H2O2的检测方法 62

第六节 脂类过氧化物 63

一、RO·、ROO·与ROOH的产生 63

二、RO·、ROO·与ROOH的理化性质 64

三、脂类过氧化的检测 65

第七节 活性氧的相互作用 67

参考文献 69

第四章 超氧化物歧化酶的性质……方允中 71

第一节 CuZn-SOD的性质 71

一、分子量、亚基数及其分子量和铜锌含量 71

二、氨基酸组成 72

三、电泳性质 75

四、吸收光谱 76

五、电子顺磁共振波谱 77

第二节 Mn-SOD的性质 78

一、分子量、亚基数及其分子量和锰含量 78

七、酶活性 78

六、电泳图谱 78

二、氨基酸组成 80

三、吸收光谱 80

四、顺磁共振波谱 82

五、酶活性 82

第三节 Fe－SOD的性质 82

一、分子量、亚基数及其分子量和铁含量 82

二、氨基酸组成 83

三、吸收光谱 84

五、酶活性 86

（一）温度 86

四、电子顺磁共振波谱 86

（二）pH 87

（三）H2O2 87

（四）其他试剂 87

参考文献 87

第五章 超氧化物歧化酶的测定与纯化……方允中 90

第一节 SOD测定 90

一、物理法 90

二、化学法 91

（一）一般化学法 92

（二）光化学法 99

（三）电化学法 100

四、免疫学法 101

（四）极谱氧电极法 101

三、电泳法 101

五、Mn- 、Fe-SOD的鉴别与活力测定 102

第二节 超氧化物歧化酶的纯化 104

一、CuZn-SOD的纯化 104

（一）从牛红细胞提纯 SOD 104

（二）从植物中提取 CuZn-SOD 105

二、Mn-SOD的纯化 106

三、Fe-SOD的纯化 107

四、SOD纯度的鉴定 108

参考文献 109

一、一级结构 111

第一节 分子结构 111

第六章 超氧化物歧化酶的结构与功能……李益新 111

二、三维结构 113

三、活性中心 114

四、结构稳定性 116

第二节 催化功能 118

一、亚基在发挥催化功能时的独立性 118

二、氨基酸残基与酶活性 119

三、金属辅基与酶活性 121

四、催化机理和反应动力学 123

五、酶的失活及其有关机理 125

参考文献 126

第七章 过氧化氢酶与过氧化物酶……方允中 129

第一节 过氧化氢酶 129

一、分子结构与理化性质 129

二、测定方法 132

三、生理作用 133

第二节 谷胱甘肽过氧化物酶 133

一、分子结构 133

二、化学反应性 135

三、作用机理 135

四、动力学 136

（一）清除脂类氢过氧化物 138

（二）清除H2O2 138

五、生物学作用 138

（三）减轻有机氢过氧化物对机体的损伤 139

（四）参与或调节前列腺素的生物合成 140

六、酶活力测定方法 140

第三节 谷胱甘肽转硫酶 140

一、分子结构 140

二、化学反应性 141

三、生物学作用 142

第四节 其他过氧化物酶 142

一、细胞色素c过氧化物酶 142

二、NADH过氧化物酶与氧化酶 142

三、“非专一性”过氧化物酶 143

四、氯过氧化物酶与溴过氧化物酶 144

五、抗坏血酸过氧化物酶 145

六、具有过氧化物酶活性的化合物 145

第五节 过氧化氢酶与谷胱甘肽过氧化物酶的协同作用 145

参考文献 146

第八章 生物体内自由基的产生和清除……方允中 147

第一节 生物体内自由基的产生 147

一、O-i的产生 147

二、·OH的产生 153

三、H2O2的产生 154

四、1O2的产生 155

五、脂类过氧化产物的产生 155

二、抗氧化剂 156

第二节 自由基的清除 156

一、酶对自由基的清除 156

第三节 自由基修复机理 160

一、防止自由基的产生 160

二、自由基的清除 160

三、自由基修复 160

参考文献 161

第九章 生物体内自由基的利用……李文杰 163

第一节 前列腺素的合成 163

一、前列腺素的发现及其生理作用 163

二、前列腺素的生成与自由基的关系 164

一、凝血酶原前体的羧化与维生素K的关系 167

第二节 凝血酶原的合成 167

二、凝血酶原的合成与氧自由基及“活性碳”的关系 169

第三节 胶原蛋白的合成 169

一、胶原蛋白的分子结构 169

二、胶原蛋白合成的胞内过程 172

（一）脯氨酰羟化作用 172

（二）赖氨酰羟化作用 173

（三）原胶原蛋白的糖基化作用 173

三、胞外过程 174

（一）有限的蛋白水解作用 174

（二）羟赖氨酰残基的修饰和交联 175

第四节 核糖核苷的还原 175

第五节 解毒作用 176

一、呼吸突发 177

第六节 吞噬细胞杀菌 177

二、髓过氧物酶中介的抗微生物体系 178

三、与MPO无关的抗微生物体系及其他抗微生物体系 179

四、羟自由基的形成 179

五、单线态氧的形成 179

六、吞噬细胞的杀菌机理 180

第七节 植物的光合作用 181

一、高等植物的叶绿体及其电子转运链 181

（一）叶绿体的结构 181

（二）类囊体中的电子转运链 181

（一）光合碳循环和二氧化碳固定的能量 183

二、光合羧化作用 183

（二）碳循环 184

三、光呼吸作用 186

（一）暗呼吸作用和光呼吸作用 186

（二）光呼吸作用的羟基乙酸途径 186

（三）光呼吸作用的生理机能 187

（四）二氧化碳与活性氧的相互作用 188

四、光合作用中叶绿素分子本身的激发态 188

第八节 植物果实成熟 189

第九节 植物组织的创伤响应 190

参考文献 191

二、环核苷酸的合成 191

一、海胆卵的受精作用 191

第十节 其他 191

第十章 自由基与疾病……李文杰 193

第一节 环境污染所引起的病理状态 193

一、臭氧和氮的氧化物（NO和NO2）的毒性 193

（一）大气污染与臭氧和氮的氧化物的生成 193

（二）臭氧和氮的氧化物的毒性 194

（三）臭氧和氮的氧化物毒性的化学机理 194

二、除草剂 196

（一）非选择性的除草剂 196

（二）百草枯和杀草快对人和动物的毒性 197

（三）百草枯和杀草快毒害的机理 197

三、吸烟 198

（一）烟油自由基 199

（二）气相烟中的自由基 199

（三）烟气中的NO*化学 199

（四）纤维素“香烟”和烟气中的受激物 200

第二节 药物、毒物与自由基的关系 200

一、四氯化碳、三氯甲烷和其他卤代碳化氢 200

二、乙醇的毒性 204

三、硝基化合物类药物的毒性 204

四、二羟苯丙氨酸衍生物类药物 206

五、扑热息痛和非那西汀 207

六、有溶血作用的药物 208

一、高压氧的临床应用 209

第三节 高压氧与氧中毒 209

二、氧中毒的类型及表现 210

三、肺型氧中毒——急性肺水肿 210

（一）急性肺水肿的发病机理 210

（二）肺性氧中毒时亚细胞组分酶系的变化 212

第四节 急性炎症和水肿 213

第五节 慢性发炎和自身免疫性疾病 213

一、慢性发炎 213

二、自身免疫性疾病 214

三、自身免疫性疾病和吞噬作用 215

二、两种蛋白酶抑制剂抑制弹性蛋白酶的机理和氧化性物质的效应 216

一、弹性蛋白酶及其抑制剂与自由基 216

第六节 肺气肿 216

三、香烟燃烧所产生的氧化性物质与肺气肿 217

四、抗蛋白酶在体外能被香烟烟气溶液失活 218

五、噬细胞代谢产生的氧化性物质 218

六、巨噬细胞H2O2与香烟烟气中的氧化性物质协同使肺α1pi失活 219

七、香烟烟气使肺中抗蛋白酶失活的体内证据 219

八、烟气对弹性蛋白的修复有抑制作用 219

第七节 小肠或心脏的缺血 220

一、活性氧与小肠缺血后重新灌注的关系 220

二、缺血时氧自由基形成的机理 221

一、白内障的形成与活性氧的关系 222

第八节 老年性白内障 222

三、其他组织缺血性损伤中氧自由基的作用 222

二、白内障形成的自由基机理 223

三、维生素E可阻止活体内白内障的形成 225

第九节 精神病与自由基的关系 225

第十节 其他疾病 227

一、糖尿病 227

二、肌肉萎缩 228

三、营养缺乏 228

（二）缺乏维生素，尤其是缺乏维生素A和维生素E以及维生素C 229

四、早熟衰老症 229

（一）缺乏微量元素，主要是缺乏铜、锌和硒 229

参考文献 230

第十一章 自由基与辐射损伤……方允中 232

第一节 电离辐射与物质分子的相互作用 233

一、物质分子对光能的吸收 234

二、X射线或γ射线使物质分子电离或激发 234

第二节 电离辐射对机体的原发反应 235

一、直接作用 235

二、间接作用 236

（一）自由基的产生 236

（二）稀释效应与氧效应对自由基损伤物质分子的影响 237

一、核酸大分子的损伤 238

第三节 电离辐射对生物大分子的损伤作用 238

二、蛋白质的损伤 239

三、其他生物分子的损伤 240

第四节 脂类过氧化与辐射损伤 240

一、辐射所致脂类过氧化 240

（一）全身照射 240

（二）离体照射 243

二、脂类过氧化与生物膜损伤 244

（一）维生素E 244

（二）谷胱甘肽 244

第五节 超氧化物歧化酶的辐射损伤 245

（三）抗坏血酸 245

一、整体照射时SOD的辐射损伤 246

二、离体照射对SOD的影响 247

（一）在空气中照射 247

（二）在N2中照射 248

第六节 超氧化物歧化酶的抗辐射作用与疗效 251

一、SOD对辐射所致脂类过氧化的防护作用 252

二、SOD对红细胞辐射损伤的防护作用 252

三、SOD对造血干细胞的辐射损伤的防治效果 253

（一）减轻CFU-S的辐射损伤 253

（二）减轻CFU-C的辐射损伤 254

四、SOD对整体照射动物血细胞变化的影响 255

五、SOD对全身照射小鼠存活率的影响 256

（一）使急性炎症减轻 258

六、SOD对放射治疗肿瘤病人的放射病综合征的疗效 258

（二）使慢性炎症减轻 259

参考文献 259

第十二章 自由基与癌……郑荣梁 261

第一节 研究历史回顾 261

一、开创阶段 261

二、低落阶段 261

三、发展阶段 262

第二节 活化作用中的自由基 263

一、多环芳烃 263

三、亚硝胺类 264

第三节 诱发与促癌作用中的自由基 264

二、芳胺、酰胺、胺、羟胺、亚硝基和硝基化合物 264

第四节 癌细胞中的活性氧 266

第五节 抗癌作用中的自由基 268

结束语 270

参考文献 270

第十三章 自由基与衰老……李文杰 272

第一节 自由基产生与消除失去平衡 272

第二节 衰老时自由基的损伤作用 273

一、脂类过氧化和生物膜的损伤 273

（一）多聚不饱和脂肪酸系统中的脂类过氧化作用 273

（二）生物膜损伤 275

（三）脂褐素的产生 276

（一）核酸含量的变化 278

二、核酸的损伤与变化 278

（二）核苷酸组成的变化 279

（三）DNA的损伤 279

三、胶原蛋白交联 279

（一）衰老与胶原蛋白 279

（二）胶原蛋白形成中的共价交联 281

（三）衰老时胶原蛋白的变化 284

四、与代谢有关酶类的性质变化 285

（一）酶水平的改变 285

（二）同工酶型的改变 286

（三）酶的诱导的变化 289

第三节 抗氧化剂与防衰老 291

（四）酶分子性质的变化 291

第四节 营养与防衰老 294

第五节 微量元素、金属螯合剂与防衰老 296

第六节 清除自由基的中药与防衰老 298

一、中医对衰老的见解 299

二、老年性气虚症与自由基反应的关系 299

三、清除自由基的中药 300

（一）灵芝的延年益寿作用 300

（二）延年益寿方剂及其单味药对自由基的清除作用 300

（三）补肾益脾方剂对自由基的清除作用 302

四、防治老年气虚与清除自由基 303

参考文献 303