活性酸素
多くの好気性生物は、生命維持に必要なエネルギーを得るため、ミトコンドリアで絶えず酸素を消費している。これらの酸素の一部は、代謝過程において活性酸素と呼ばれる反応性が高い状態に変換されることがある。 呼吸鎖で活性酸素を生成するのは、主にミトコンドリア中の電子伝達系の複合体IIIにおける反応である。
ユビキノール+2シトクロムc+2Hin → ユビキノン+2シトクロムc+4Hout
ユビキノン(Q)は複合体I(NADH-CoQレダクターゼ)または複合体II(コハク酸-CoQレダクターゼ)によって還元されてユビキノール(QH2)となる。QH2は引き続いて1電子酸化を行ってユビセミキノン(・Q-)へ、さらにもう1電子酸化を行って元の酸化状態のユビキノン(Q)に戻るが、このときの不安定な中間体であるユビセミキノン(・Q-)は酸素と直接に反応してスーパーオキサイドアニオン(O2-)を生成しやすい。この活性酸素発生率は摂取する酸素量の1-3%であると言われている。このため人体では1日100リットル以上の活性酸素が発生していると言われている。しかし、実際の発生率は0.1-0.2%であるとも言われている。
発生した活性酸素・フリーラジカルは、様々な物質に対して非特異的な化学反応をもたらし、細胞に損傷を与え得るために、その有害性が指摘されている。それを防ぐために各組織には抗酸化酵素と呼ばれる、活性酸素・フリーラジカルを消去あるいは除去する酵素が存在する。その抗酸化酵素として、カタラーゼやスーパーオキシドディスムターゼ、ペルオキシダーゼなど、活性酸素を無害化する酵素がある。