人们知道大自然空气中含有百分之二十一的氧气，氧气也可以与很多物质直接反应并以氧化物形式广泛存在于自然界。氧是实现生命现象的基本性质-新陈代谢中的关键物质，是生命活动的第一需要。人们通过肺吸入体内的氧，由血红蛋白携带到机体内的组织细胞，参与生命活动。

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在生理条件下，细胞内生成少量的活性氧，在抗菌及消炎等维护身体健康方面具有重要意义。此外活性氧对信号转导通路中氧化还原敏感性蛋白激酶也具有一定的调节作用。但在疾病及身心疲劳等条件下会诱发活性氧的过量生成，导致体内抗氧化防御间平衡失调和形成氧化应激状态。过量生成的活性氧作用于生物膜及大分子物质发生脂质过氧化损伤，过量生成的活性氧也与多种疾病的发生密切相关。在生物内的活性氧主要是由线粒体和一些酶反应过程中生成，但也有少数来自于还原铁离子等非酶反应过程。其中，过氧化氢在金属离子触媒下生成的氢氧根离子（hydroxyl radical）是一种反应性强和危害性高的活性氧自由基。

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人们知道线粒体最重要的功能之一是向机体提供能源，生成腺嘌呤核苷三磷酸维持生命活动的需要。因此，通过呼吸进入体内90％以上的氧是被线粒体利用。至今为止的研究证明，在生理条件下线粒体在利用氧的过程中产生0.1-2％的活性氧，但随着机体的老化活性氧的生成会相应增多。

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活性氧自由基产生的主要场所是细胞内的线粒体，线粒体自身也是自由基攻击的主要靶标。人们知道线粒体内存在一氧化氮合酶能自身合成NO，而NO和•O2-反应生成•ONOO-，继而通过氧化反应破坏细胞结构和功能，同时也损伤线粒体呼吸链复合酶、线粒体膜及线粒体DNA等。生理条件下，•O2-在MnSOD作用下还原成H2O2，后者在谷胱甘肽芳基转移酶GPX作用还原成水，从而消除自由基。但人在身心疲劳状态下会加重细胞内的氧化应激状态，引起线粒体损伤和进一步破坏线粒体呼吸链功能，产生更多的自由基，从而形成氧化应激的恶性循环。