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호흡을 통해 인체로 들어온 산소는 영양분을 태우는 산화반응을 통해 에너지를 만든다. 이 산화작용이 지나치게 강해지면 인체에 독으로 작용할 수 있다. 독성있는 산소를 활성산소라고 한다.
활성산소는 (1) 산소원자로만 구성된 것과 (2) 산소원자외 다른 원자를 포함한 활성산소로 나눌 수 있다.
(1)에 속하는 종류는 1O2 (일중항산소),O2·(수퍼옥사이드아니온라디칼), 오존(O3) 등이 있고, (2)에는 과산화수소(H2O2), 히드록실라디칼(OH·),일산질소(NO),이산화질소(NO2) 등이 있다.
활성산소는 분자의 에너지 준위가 높고(고에너지), 상태가 불안정해서 반응성이 뛰어나다. 즉, 강한 산화작용을 한다. 위에서 나열한 활성산소 분자 중, 홑전자로 존재하는 라디칼을 반응성이 대단히 큰데, 이것이 인체내에서 독성의 원인이 된다.
체외에서의 대부분의 활성산소는 햇빛과 촉매물질이 존재하는 조건에서 발생하고, 대기오염과 흡연에 의해서도 발생한다.
인체내에서는 격한 운동이나 스트레스가 주된 원인이고, 노화에 의한 요인도 있다. 체내에서 발생한 활성산소는 보통 산호 혹은 항산화물질이라는 화합물에 의해 분해되어 안정화되는 과정을 통해 독성이 제거된다. 하지만, 처리용량을 초과하는 양이 존재하면 건강에 해를 끼친다.
이러한 산화작용은 인체에 유독하며 노화의 원인으로 알려져 있기도 하지만, 활성산소와 노화간에 상관관계가 없다는 주장도 있다. 하지만, 최소한 활성산소가 유익하다는 연구결과는 없으므로 주의하는 것이 중요하다.
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