活性氧物质的概念和功用

氧分子是强氧化剂，因而是一种理想的末端电子受体。但氧的还原过程涉及有潜在危害的中间体。虽然四个电子和四个质子的转移而将氧还原为水的反应是无害的，一个或两个电子的转移会产生超氧或过氧阴离子，这是危险的反应。

这些活性氧和它们的反应产物，如羟基自由基，对细胞非常有害，因为它们能氧化蛋白质并导致DNA突变。细胞的损伤可能会诱发疾病，并可能是导致老化的原因之一。

细胞色素c氧化酶复合体能高效地将氧还原为水，且只释放极少量的部分还原中间体；然而，电子传递链却会产生少量的超氧阴离子和过氧化物。其中尤为重要的是辅酶Q在复合体III中的还原过程，因为作为一种中间体，高活性的泛半醌自由基会在Q循环中生成。这种不稳定的物质可能会导致电子的“泄漏”，从而直接将电子传递到氧，形成超氧化物。由于在高膜电位时，这些质子泵复合物生成活性氧物质的速度最快，有人认为线粒体能调节自己的活动，使膜电位维持在一个狭窄的范围内，以此平衡氧化剂和ATP的生成。例如，氧化剂可以激活解偶联蛋白，从而降低膜电位。

为了清除活性氧，细胞有一套复杂的抗氧化剂体系，包括抗氧化维生素如维生素C和维生素E，抗氧化酶如超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和过氧化物酶，它们能消除活性物质的毒性，减小对细胞的损伤。