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對(duì)于生物體的代謝有一種自相矛盾的情況，雖然大部分地球上的生物需要氧氣來(lái)維持生存，但同時(shí)氧氣又是一種高反應(yīng)活性的分子，可以通過(guò)產(chǎn)生活性氧物質(zhì)破壞生物體。所以生物體中建立了一套由抗氧化的代謝產(chǎn)物和酶構(gòu)成的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，通過(guò)有抗氧化作用的代謝中間體和產(chǎn)物與酶之間的協(xié)同配合使得重要的細(xì)胞成分比如DNA、蛋白質(zhì)和脂類(lèi)免受氧化損傷?？寡趸到y(tǒng)大體上通過(guò)兩種方式實(shí)現(xiàn)抗氧化作用，一種是通過(guò)阻止活性氧物質(zhì)的產(chǎn)生來(lái)實(shí)現(xiàn)的，另一種是在這些活性物質(zhì)對(duì)細(xì)胞的重要成分造成損傷之前清除它們來(lái)達(dá)到抗氧化作用的 。然而這些活性氧物質(zhì)也有重要的細(xì)胞功能，比如在生化反應(yīng)中充當(dāng)氧化還原信號(hào)分子。因此生物體中抗氧化系統(tǒng)的作用不是氧化性物質(zhì)地全部清除，而是將這些物質(zhì)保持在適當(dāng)?shù)乃健?/p>

在細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生的活性氧物種包括過(guò)氧化氫(H2O2)、次氯酸(HClO)、自由基例如羥基自由基(·OH)和超氧化物陰離子(O2) 。羥基自由基特別不穩(wěn)定，能無(wú)特異性地迅速與大多數(shù)生物分子反應(yīng)。這類(lèi)物種主要是由金屬催化過(guò)氧化氫還原（比如芬頓反應(yīng)）產(chǎn)生的 。這些氧化劑通過(guò)引發(fā)鏈反應(yīng)比如脂質(zhì)的過(guò)氧化反應(yīng)、或氧化DNA和蛋白質(zhì)破壞細(xì)胞。受到損害的DNA如果沒(méi)有得到修復(fù)會(huì)引起突變、誘發(fā)。對(duì)蛋白質(zhì)造成的損傷會(huì)使酶的活性受到抑制、蛋白質(zhì)發(fā)生變性或降解。

人體產(chǎn)生能量的過(guò)程中需要消耗氧氣生成活性氧物種。這個(gè)過(guò)程中，電子傳遞鏈的幾個(gè)步驟能產(chǎn)生副產(chǎn)物超氧化物陰離子。特別重要的是復(fù)合物III中的輔酶Q在被還原的過(guò)程中會(huì)變成了高活性的自由基中間體（Q·）。這種不穩(wěn)定的中間體會(huì)發(fā)生電子的“泄漏”（丟失電子），“泄漏”的電子跳出正常的電子傳遞鏈，直接將氧分子還原生成超氧負(fù)離子。過(guò)氧化物也可以由還原態(tài)的黃素蛋白比如復(fù)合體Ⅰ的氧化產(chǎn)生。然而，盡管這些酶會(huì)生成氧化劑，但是不清楚電子傳遞鏈相比其他同樣可以產(chǎn)生過(guò)氧化物的生化過(guò)程是否更為重要。在植物、藻類(lèi)和藍(lán)菌進(jìn)行光合作用的過(guò)程中尤其是在高輻照強(qiáng)度下，同樣會(huì)產(chǎn)生活性氧物種，但是類(lèi)胡蘿卜素作為光保護(hù)劑吸收過(guò)度強(qiáng)光保護(hù)細(xì)胞，藻類(lèi)、藍(lán)菌中所含的大量碘和硒也能抵消高輻照強(qiáng)度對(duì)細(xì)胞造成的氧化損傷,類(lèi)胡蘿卜素、碘和硒作為抗氧化劑通過(guò)與被過(guò)度還原的光合反應(yīng)中心反應(yīng)避免活性氧物種的產(chǎn)生。