目录 1
1 自由基的产生与特性（郑荣梁、黄中洋） 1
1.1 自由基的定义及特性 1
1.2 在体外的自由基 3
1.2.1 加热产生自由基 3
1.2.2 电磁辐射产生自由基 3
1.2.3 氧化还原过程产生自由基 4
1.3 与自由基有关的疾病及农业问题 5
参考文献 6
2 活性氧（郑荣梁、黄中洋） 7
2.1 活性氧的由来 7
2.2 活性氧在细胞中的产生 9
2.2.1 黄嘌呤氧化酶 9
2.2.2 髓过氧化物酶 9
2.2.3 还原型辅酶Ⅱ氧化酶 9
2.2.4 蛋白激酶C 9
2.2.5 一氧化氮合酶 9
2.3 活性氧的性质 10
2.4.1 不饱和脂肪酸 11
2.4 活性氧对生物分子的损伤 11
2.4.2 蛋白质 12
2.4.3 碳水化合物 13
2.4.4 核酸 14
2.5 生物分子受损后产生更多的活性氧 14
参考文献 15
3 活性氮（邱嵘） 17
3.1.2 与其他自由基发生复合反应 18
3.1 一氧化氮（NO）的主要理化性质及活性氮的生成 18
3.1.1 与O2发生反应 18
3.1.3 与过渡金属离子发生加成反应或氧化还原反应 19
3.2 生物体内NO？的合成 19
3.3 NO？生物合成的调控 20
3.3.1 cNOS基因表达及其酶活性的调控 21
3.3.2 iNOS基因表达和酶活性的调控 21
3.4.1 NO？对生物体的生理调节作用 22
3.4 NO？的生物学效应及其分子基础 22
3.3.4 中药对NO？生成和释放的影响 22
3.3.3 调节NO？生物合成的其他因素 22
3.4.2 NO？对细胞的生理调节作用 23
3.5 NO？的检测方法 26
3.5.1 NO？的直接测量法 26
3.5.2 NO？的间接测量法 27
参考文献 27
4 自由基的清除及自由基性损伤的修复（黄中洋、郑荣梁） 33
4.1 第一道防线：细胞色素氧化酶使氧直接还原成水 33
4.2 第二道防线：抗氧化酶 34
4.3 第三道防线：清除剂（抗氧化剂） 37
4.3.1 内源性清除剂 37
4.3.2 外源性清除剂 39
4.3.3 间接清除剂 40
4.3.4 O？、？OH和LOO？的清除剂及清除效率 42
4.4 第四道防线：自由基性损伤的修复 43
4.4.2 DNA的降解和修复 44
4.4.1 蛋白质的降解和修复 44
4.4.3 脂类的降解和修复 45
4.5 第五道防线：凋亡 45
参考文献 45
5 清除剂间的相互作用及复杂性（黄中洋、郑荣梁） 48
5.1 互相配合 48
5.2 互相保护 49
5.4 适应性诱导反应 50
5.3 互相代偿 50
5.5 抗氧化剂常起促氧化作用 51
5.6 清除剂的理想标准 53
参考文献 53
6 自由基的有益作用和清除过度的危害（张红、郑荣梁） 56
6.1 杀菌作用 56
6.2 杀癌作用 57
6.3 调节细胞生长 58
6.4 使精子获能和超激动性运动 58
6.6 使卵泡闭锁 59
6.7 参与黄体萎缩和溶解 59
6.5 保障男性生育力 59
6.8 使胚胎正常发育 60
6.9 卵泡内NOS的分布及对卵子成熟和排卵的调节 61
6.10 NO对妊娠的有益作用 61
6.10.1 抑制妊娠期子宫收缩 61
6.10.2 诱导分娩期子宫颈成熟 62
6.10.3 NO合成不足是先兆子痫的发病因素之一 62
6.10.4 NO合成不足造成胎儿宫内生长发育迟缓 62
6.11 NO的广泛生理作用 63
6.12 自由基生成与防御间的新平衡观 63
6.13 过度清除自由基的危害 64
参考文献 64
7 自由基对DNA的损伤及其修复（赵晨阳） 68
7.1 损伤方式和损伤产物 68
7.2 损伤与突变的差别 71
7.3 损伤的修复 71
7.3.2 间接修复 72
7.3.1 直接修复 72
7.3.3 线粒体DNA损伤及修复 77
7.4 DNA损伤的后果 77
参考文献 79
8 酶催化中的蛋白质自由基（苏海翔） 80
8.1 概述 80
8.1.1 蛋白质中的氨基酸自由基 80
8.1.2 氨基酸和修饰氨基酸自由基的生成 81
8.2.1 Ⅰ类核苷酸还原酶 83
8.1.3 酶催化中产生的蛋白质自由基的共性 83
8.2 核苷酸还原酶 83
8.2.2 Ⅱ类核苷酸还原酶 84
8.3 丙酮酸甲酸裂合酶 87
8.3.1 甘氨酰自由基的生成 88
8.3.2 催化机制 88
8.4 细胞色素c过氧化物酶 90
8.4.1 CcP中的高铁血红素／色氨酸阳离子自由基 90
8.4.2 色氨酸自由基在电子传递中的可能作用 91
8.5.1 结构中的外露酪氨酸残基 92
8.5 前列腺素H合酶 92
8.5.2 酪氨酸自由基的生成及其在催化中的作用 93
8.6 半乳糖氧化酶 94
8.6.1 半乳糖氧化酶的不同氧化还原状态 94
8.6.2 结构中被半胱氨酸修饰的酪氨酸残基 95
8.6.3 催化机制 95
8.7 醌蛋白 96
8.7.1 铜依赖的胺氧化酶 97
8.7.2 甲胺脱氢酶 100
8.8 其他酶催化过程中产生的蛋白质自由基 102
8.8.1 牛肝过氧化氢酶 102
8.8.2 DNA光复活酶 103
8.8.3 多巴胺β加氧酶 104
参考文献 105
9 活性氧对细胞分裂、分化和基因的调控（郑荣梁、康九红、王振华） 113
9.1 活性氧对细胞分裂的调控 113
9.1.1 现象 113
9.2 活性氧是细胞分裂和死亡的信号 115
9.1.2 机理 115
9.3 脂类过氧化物对细胞分裂的调控 116
9.4 活性氧对细胞分化的调控 118
9.5 活性氧对基因转录和表达的调控 119
9.5.1 活性氧对NF-kB的活化 120
9.5.2 活性氧对活化蛋白-1的活化 121
9.5.3 活性氧与激酶的活化 122
9.5.4 活性氧与植物抗性基因活化 122
参考文献 123
10.1.1 活性氧参与细胞稳态的调节 128
10 活性氧的信号传导功能（邱嵘） 128
10.1 活性氧信号传导作用的证据 128
10.1.2 活性氧参与调节心血管功能 131
10.1.3 活性氧参与免疫反应和艾滋病病毒感染过程 131
10.1.4 活性氧对前列腺素合成的调节作用 132
10.2 活性氧的信号传导途径 132
10.2.1 调节鸟苷酸环化酶活性 133
10.2.2 调节蛋白激酶／磷酸酶活性 134
10.3 活性氧的信号传导机理 135
10.2.4 调节转录因子活性 135
10.2.3 激活Ca2+相关信号传导途径 135
10.4 活性氧的信号传导作用与细胞的氧化还原状态 136
10.5 活性氧信号传导模型 136
参考文献 137
11 自由基与癌（郑荣梁） 142
11.1 致癌物必须变成自由基后才起作用 143
11.1.1 苯并芘类 143
11.1.2 芳胺和偶氮染料类 145
11.1.3 硝基及亚硝基类 145
11.1.4 激素类 146
11.1.5 促癌物 146
11.2 活性氧引起正常细胞癌变 147
11.3 癌细胞常处于氧胁迫状态 147
11.4 SOD促进细胞分化 148
11.5 活性氧使癌逆转或凋亡 149
11.7 金属离子的致癌作用归因于活性氧 150
11.6 活性氧参与癌细胞侵袭和转移 150
11.8 慢性炎症致癌归因于活性氧 151
11.9 活性氧清除剂对癌的防治 151
11.10 高浓度活性氧杀癌 152
11.11 DNA的自由基性损伤与修复 153
11.12 快速修复DNA损伤与癌逆转 153
11.13 限食抑癌归因于修复能力的增强 154
11.14 活性氧使染色体不稳定 155
11.15.1 高浓度NO的致癌作用 156
11.15 NO与癌 156
11.15.2 低浓度NO的杀癌作用和抑制转移作用 157
11.16 小结 157
参考文献 159
12 自由基与衰老（郑荣梁） 164
12.1 引言 164
12.2 活性氧是衰老的决定性因素 165
12.2.1 抗氧化力越强，寿命越长 167
12.2.2 活性氧损伤线粒体使之产生更多活性氧 171
12.3.1 DNA氧化性损伤引起衰老 172
12.3 活性氧损伤DNA引起衰老 172
12.3.2 活性氧使线粒体DNA丢失引起衰老 174
12.3.3 活性氧使DNA破碎引起细胞凋亡 175
12.3.4 活性氧加速染色体端粒缩短引起细胞衰老 175
12.4 活性氧使蛋白质氧化引起衰老 176
12.5 活性氧使脂类过氧化引起衰老 177
12.6.1 外加抗氧化剂的延寿作用 178
12.6.2 降低耗氧量可延寿——合理锻炼 178
12.6 延寿的有效措施 178
12.6.3 限食竟是最有效的延寿措施！ 180
12.7 为什么妇女的寿命总较高？ 182
12.8 活性氧与老年性疾病 182
12.8.1 自由基引起的拟脑老化效应 183
12.8.2 老年痴呆 183
12.8.3 早老性痴呆 183
12.8.4 帕金森氏病 184
12.8.5 白内障 184
12.8.6 糖尿病 185
12.8.7 动脉粥样硬化 186
12.9 活性氧引起皮肤老化 187
12.9.1 皮肤中自由基的生成 187
12.9.2 皮肤防御自由基的能力不强 188
12.9.3 活性氧引起皮肤损伤及老年斑 188
12.9.4 抗氧化剂保护皮肤 188
12.10 小结 189
参考文献 190
13.1 自由基与病毒感染（总论） 199
13 自由基与病毒感染（魏亚明） 199
13.2 自由基与RNA病毒感染 200
13.2.1 RNA病毒感染后宿主细胞产生自由基的能力 200
13.2.2 RNA病毒感染对宿主细胞促／抗氧化平衡的影响 201
13.2.3 抗氧化剂治疗RNA病毒感染的效果 201
13.3 自由基与DNA病毒感染 201
13.3.1 DNA病毒感染后宿主细胞产生自由基的能力 201
13.3.2 DNA病毒感染对宿主细胞促／抗氧化平衡的影响 201
13.4 自由基与逆转录病毒感染 202
13.4.1 逆转录病毒感染后宿主细胞产生自由基的能力 202
13.3.3 抗氧化剂治疗DNA病毒感染的效果 202
13.4.2 逆转录病毒感染对宿主细胞促／抗氧化平衡的影响 203
13.4.3 自由基对逆转录病毒的作用 203
13.4.4 抗氧化剂治疗逆转录病毒感染的效果 203
13.5 抗氧化剂治疗病毒感染的前景 203
参考文献 204
14 缺氧-复氧性损伤的自由基机制（常城） 206
14.1 缺血再灌损伤现象 206
14.2 缺血再灌损伤中活性氧的生成 207
14.3 活性氧促进白细胞聚集 210
14.4 脂类过氧化与损伤的关系 210
14.5 NO缓解缺血再灌损伤 211
14.5.1 NO降低活性氧引起的白细胞的粘着和募集 211
14.5.2 NO改善内皮屏障功能紊乱 212
14.5.3 NO与超氧阴离子自由基共同调节缺血再灌性损伤 212
14.5.4 NO用于心肌再灌性损伤的治疗 213
14.5.5 NO供体对心肌防护的机制 213
参考文献 214
14.6 反复缺血再灌的保护作用 214
15 植物抗逆性与自由基（徐仰仓、姚春娜） 217
15.1 干旱 217
15.1.1 干旱使植物细胞生成自由基 217
15.1.2 干旱胁迫对活性氧防御系统的影响 218
15.1.3 基因工程与植物抗逆性 219
15.2 酸雨 220
15.3 盐分 221
15.4 寒冷 222
15.5 光氧化 223
15.6 污染 224
15.6.1 大气污染 225
15.6.2 重金属污染 226
参考文献 226
16 植物体内自由基的产生及防御（赵志光、祭美菊） 231
16.1 植物光合作用中活性氧的产生、作用和防御 231
16.1.1 光合作用、光合电子传递链简介 231
16.1.2 光合作用中活性氧的产生 232
16.1.5 叶绿体中活性氧的清除 233
16.1.3 活性氧对光合作用的调节作用 233
16.1.4 活性氧对光合系统的损伤 233
16.2 植物的抗氧化力 234
16.2.1 可产生活性氧的植物细胞器 234
16.2.2 植物细胞中的抗氧化酶 235
16.2.3 抗氧化剂 235
16.2.4 基因工程改变植物的抗氧化能力 236
16.3 不同海拔高寒植物的抗氧化成分变化 236
16.4 活性氧与果实成熟 237
16.5 活性氧在植物抗病中的作用 237
16.5.1 氧化性爆发 237
16.5.2 H2O2的作用 237
16.6 植物衰老 238
16.6.1 植物衰老时脂类过氧化增加 239
16.6.2 活性氧促进植物衰老 239
参考文献 240
17.1 植物遭病原菌侵染中活性氧的产生 243
17.1.1 寄主植物-病原真菌相互作用过程中的活性氧 243
17 植物遭病原菌侵染中的活性氧（李红玉） 243
17.1.2 寄主植物-病原细菌相互作用过程中的活性氧 244
17.1.3 寄主植物-植物病毒相互作用过程中的活性氧 244
17.2 植物遭病原菌侵染中活性氧的产生机制 244
17.2.1 寄主植物-病原真菌相互作用过程中的活性氧产生的地点 244
17.2.2 寄主植物-病原菌相互作用过程中活性氧产生的信号调控途径 245
17.3 活性氧在植物防卫反应中的意义 245
17.3.1 参与植物的过敏反应 245
17.3.3 对植物细胞壁的强化作用 246
17.3.2 对病原菌的直接杀伤作用 246
17.3.4 诱导植物体内植保素的合成 247
17.3.5 对防卫基因表达的调控作用 247
17.4 各论 248
17.4.1 马铃薯晚疫病 248
17.4.2 稻瘟病 248
17.4.3 细菌病害中的过敏反应 249
参考文献 249
中文名词索引 253
英文名词索引 255