活性氧物質
氧氣是一種可以幫助我們獲取能量的有用物質。呼吸的目的就是為了吸取氧氣，以便進行反應產生能量。除了少數的厭氧菌之外，地球上的生物幾乎全都是利用氧氣取得能量。氧氣是生物生存不可或缺的要素。氧氣經過反應之後，最終會形成水，但氧分子轉換為水分子的過程中，會有一瞬間處於反應性極強的狀態，這是進行化學反應時的必然現象。這種高反應性的氧稱為活性氧物質。
➡➡氧會形成反應性強的狀態。
● 自由基
除了氧氣之外，還有一類氧化作用很強的化學分子稱為自由基。實際上活性氧、活性氧物質、基（radical）、自由基等名詞各有不同的定義。不過為了便於學習，現在先記得它們都是和氧氣類似、反應性極高的物質就可以了。本書中會統一使用自由基這個名詞進行說明。去除居家黴斑時使用的漂白水（除黴劑），或是自來水、游泳池消毒時添加的次氯酸都屬於自由基的一種。人體內也有自由基，可以想像成體內也有類似殺黴菌漂白水的物質。
➡➡自由基的反應性極強。
生物以巧妙的方式利用自由基。例如白血球和巨噬細胞就能產生大量的自由基，消化吞噬進入細胞內的異物（入侵人體的病毒、細菌，或是癌細胞等）。使用細胞內的自由基殺死吃進來的細菌。清除浴室牆壁上的黴菌時，噴上消毒水之後可以觀察到黴斑漸漸消失。白血球細胞中發生的也是類似的反應。
➡➡白血球的殺菌作用與自由基有關。
● 自由基造成的損傷
既然自由基可以殺死細菌，如果作用在自己體內的細胞，也會引起各式各樣的細胞損傷。比較知名的例子包括細胞膜成分中的正常脂質發生過氧化反應造成的損傷，或是蛋白質或核酸（DNA或RNA）遭到變性分解等。除了直接的損傷之外，有許多情況下物質與自由基反應後，會形成另一種作用更強的物質，引發二次傷害。有非常多疾病或癌症的產生，或是老化，都和自由基有很深的關係。除黴清潔劑接觸皮膚，或是誤食時，會造成很嚴重的傷害，各位想像在人體中也會發生類似的反應就可以知道其嚴重性了。
➡➡自由基作用在自己身上會引起各式各樣的損傷。
各位應該知道放射線會引起遺傳物質的異常吧。原因就是細胞內的氧被放射線轉換為自由基，自由基造成遺傳物質變性。農藥中毒（巴拉松中毒）是因為巴拉松在肺臟中和氧氣反應，產生大量自由基，引起重度的肺臟損傷。即使沒有接觸放射線或巴拉松中毒，生物只要使用氧氣就一定會產生自由基，有理論認為這些自由基是造成老化或細胞癌化的原因。
➡➡自由基與老化和癌化有關。
自由基對生物危害的防禦機制：使用氧氣必定會產生自由基。生物雖然具備自由基的防禦機制，但各部位的能力強弱有別。用營火作為譬喻，如果把燃燒的柴火當作氧氣，那麼噴出的火星就是自由基。
呼吸困難的時候會給予氧氣作為治療。但是長時間使用高濃度的氧氣反而會造成肺部損傷。人類如果持續呼吸百分之百的氧氣，只要幾天肺臟就會完全喪失功能。因為高濃度氧氣會產生大量自由基，傷害肺組織。因此，如果必須長期使用人工呼吸器時，要儘量避免高濃度的氧氣。
➡➡呼吸百分之百的氧氣，形成的自由基會造成肺部損傷。
脂質通常很容易受到自由基影響而被氧化，氧化後的脂質稱為過氧化脂質。細胞膜由脂質構成，如果其中的脂質變成過氧化脂質，細胞膜的構造會很容易被破壞，使得細胞整體受損，引起器官損傷。過氧化脂質也會進入血液，造成血管病變和其他器官的損傷。
➡➡被自由基氧化的脂質稱為過氧化脂質。
● 對自由基的防禦機制
然而，生物也不會完全放任自由基產生危害，生物體內具有完善的自由基防禦機制。第一種機制是抑制自由基產生，第二種機制可捕捉產生出來的自由基，然後讓自由基變安定，第三種則是修復已經造成的損傷。
➡➡生物具有對自由基防禦機制。
捕捉自由基使其變得安定的主要方式是使用還原劑（也就是抗氧化劑）。最著名的是過氧化氫酶（將過氧化氫分解為水和氧）、過氧化物歧化酶（去除過氧化物的活性，簡稱SOD）等酵素，維生素C和維生素E也具有還原劑的作用。除了還原劑之外，血液中的血紅素、膽紅素、尿酸、白蛋白等物質也能夠去除自由基。紅酒中含的多酚類物質也具有還原作用，因此理論上來說，紅酒可以抑制自由基的損傷，預防癌症或老化。但也不可以武斷地光憑這一點就下結論認為只要喝紅酒就能長壽。
➡➡具有還原作用的物質可以減輕自由基的傷害。