1 脂褐素的形成
过量的·0和·OH氧化细胞膜中不饱和脂肪酸引起脂质过氧化、交联、聚合成脂褐素(一种难以消除的惰性废物)，它堆积在细胞内毒害细胞，阻止细胞内物质和信息的传递。脂褐素在皮肤细胞中堆积，形成老年斑；在脑细胞中堆积，则会引起记忆减退或智力障碍，甚至导致老年性痴呆症；在心肌细胞中堆积，心脏功能减退。胶原蛋白聚合则引起皮肤失去张力和弹性，皱纹增多以及老年性骨质增生。这些都是衰老的基本特征。
2 线粒体DNA突变
人类线粒体DNA(mtDNA)为一环状双链超螺旋DNA，存在于线粒体基质中。mtDNA具有极其经济的基因排列，没有内含子，却有部分区域基因重复使用，因此任何突变都可能造成重要功能的病理性变化。生殖细胞系mtDNA突变，可引起遗传性氧化磷酸化(OXPHOS)能力缺陷而导致过早发生退行性疾病。mtDNA片段缺失或点突变，可导致机体老化、心肌缺血、老年心衰等老年性心脏疾病的发生；衰老心肌中片段缺失和OXPHOS中酶活性下降可导致自由基介导的脂类过氧化反应加速，形成动脉粥样硬化斑块。
3 诱导细胞凋亡
细胞的衰老性死亡就是细胞凋亡。体内的自由基特别是·o2和·OH主要产生于那些具有重要功能、高度活动性、耗氧量高的组织细胞如脑细胞、神经细胞、心肌及内分泌细胞内，并造成过度堆积，它们通过氧化作用攻击生命大分子物质，导致这些组织细胞内DNA、蛋白质、脂膜的损伤。诱导细胞凋亡，加速机体老化。
4 蛋白质合成减少
自由基通过其强氧化作用对核酸进行氧化和交联，使发生断裂、突变 ，从而严重影响蛋白质遗传信息的正常转录和翻译，使蛋白质表达量降低甚至消失，或者产生突变蛋白质，而蛋白质合成减少正是老年性记忆减退、智力障碍及肌肉萎缩的重要原因。
如何降低自由基对人体的危害
自由基是客观存在的，对人类来说，无论是体内的还是体外的，自由基还在不断地，以前所未有的速度被制造出来。与自由基有关的疾病发病率也呈加速上升的趋势。既然人类无法逃避自由基的包围和夹击，那么就只有想方设法降低自由基对我们的危害。
随着科学家们对自由基研究的日渐深入，清除自由基，以减少自由基对人体的危害的方法也逐渐被揭示出来。
研究表明，自由基从产生到衰亡的过程就是电子转移的过程。在生命 体系中，电子的转移是一种最基本的运动，而氧是最容易得到电子的元素，因此，生物体内许多化学反映都与氧有关。科学家们发现损害人体健康的自由基几乎都与那些活性较强的含氧物质有关，他们把与这些物质相结合的自由基叫作活性氧自由基。活性氧自由基对人体的损害实际上是一种氧化过程。因此，要降低自由基的损害，就要从抗氧化做起。 既然自由基不仅存在于人体内，也来自于人体外，那么，降低自由基危害的途径也有两条：一是，利用内源性自由基清除系统清除体内多余自由基；二是发掘外源性抗氧化剂–自由基清除剂，阻断自由基对人体的入侵。
大量研究已经证实，人体内本身就具有清除多余自由基的能力，这主要是靠内源性自由基清除系统，它包括超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶、谷胱甘肽过氧化酶等一些酶和维生素C、维生素E、还原性谷胱甘肽、胡萝卜素和硒等一些抗氧化剂。酶类物质可以使体内的活性氧自由基变为活性较低的物质，从而削弱它们对肌体的攻击力。酶的防御作用仅限于细胞内，而抗氧化剂有些作用于细胞膜，有些则是在细胞外就可起到防御作用。这些物质就深藏于我们体内，只要保持它们的量和活力它们就会发挥清除多余自由基的能力，使我们体内的自由基保持平衡。
要降低自由基对人体的危害，除了依靠体内自由基清除系统外，还要寻找和发掘外源性自由基清除剂，利用这些物质作为替身，让它们在自由基进入人体之前就先与自由基结合，以阻断外界自由基的攻击，使人体免受伤害。
在自然界中，可以作用于自由基的抗氧化剂范围很广，种类极多。目前，国内外已陆续发现许多有价值的天然抗氧化剂。在这方面的研究中，中国的科学家们已经走在世界的前列。他们已经发现并证明了，我国一些特有的食用和药用植物中，含有大量的酚类物质，这些物质的 特点是，有着很容易被自由基夺走的电子，而它们在失去电子后就会成为一种对人没有伤害的稳定物质。
中国科学院生物物理研究所的专家历经八年时间从这些植物中研制出了天然抗氧化剂－－自由基清除剂配方。在与卷烟厂技术人员合作的对动物的急性毒性实验中证明，在高浓度香烟的毒害下，使用了自由基清除剂之后，小白鼠的寿命比没有使用自由基清除剂的小白鼠的寿命明显延长，最长的甚至可以延长将近一倍的寿命，并且，基因癌变率大大降低。
目前，吸烟烟气自由基清除剂已被应用于北京卷烟中，此项技术的应用处于国际领先水平。
这一成果与中国传统医、药学食、药同源的饿一贯主张相一致，从中草药和食物中研发自由基清除剂是具有中国特色的。我国的科研人员正在发挥传统药学的优势，寻找更多高效、无毒的自由基清除剂并使 它们在食品、药品、化妆品等更多领域得到应用，以造福于民。
当然，人类要想从根本上避免多余自由基的侵害，还要从增强环保意识，切实改善我们的生存环境做起。
对自由基的研究现状
比起细菌学、病毒学等很多学术领域来说，自由基还是一门比较年轻的学科。人类对自由基的研究开始于二十一世纪初，最初的研究主要是自由基的化学反应过程，随后自由基知识渗透到生物学领域。虽然在二十世纪六十年代人们已经认识到自由基与疾病的密切关系，但由于受到技术方法的限制，研究进展缓慢。近年来，研究短寿命自由基的技术有了新的突破，推动了生物学的迅速发展，形成了一个以化学、物理学和生物医学相结合的蓬勃发展的新领域即自由基生物学、医学领域。这是一个跨学科的边缘学。
人类对自然界的认识总是随着科技手段的发展而逐渐深入的。80年代人类认识焦油对人体的攻击与危害后运用了大量的科技手段进行阻断进入二十一世纪。对自由基的认识也 毫不例外的需要依靠先进的技术手段。由于含有一个不成对电子的自由基很活跃，大多数自由基的寿命都非常短，常以毫秒或微秒记，因此，对数自由基研究的难度可想而知。借助与电子自旋共振技术和自旋捕集剂国内、外的科学家们已经捕捉到了一部分自由基。但在成千上万种自由基中，被直接捕捉到的自由基还有限。
自从发现自由基对人类健康的危害后，如何能更接近生命现象进一步研究自由基的反应机理和损伤的分子机理就成为这个领域国际上期待解决的前沿课题。从国内外的大量报纸看，很多自由基的反应规律和损伤机理中的一些关键问题至今尚在研究中。
随着对自由基研究的逐步深入，科学家们越来越清楚的认识到，清除多余自由基的措施有益于某些疾病的预防和治疗，而自由基清除剂的研究对人体健康的意义便显的更为重大。因此，开发和利用高效无毒的天然抗氧化剂——自由基清除剂，已成为当今科学发展的趋势。
科学家们相信，在21世纪，人类一定能认识和控制自由基，使我们的生命质量再实现一个新的飞跃。
防止老化 清除自由基
人之所以会老化、体力衰退、皮肤失去光泽及弹性，除了年龄是无法抗拒的因素外，主要的即是体内自由基过多，年轻时体内有较好的中和系统来排除自由基，降低它所造成的伤害；然而随着年龄增长，人体修复自由基的能力也随之下降；若未能及时补充抗氧化物，细胞就开始损伤，疾病于是产生，越来越多的证据显示，体内自由基含量越高，寿命越短。
那什么时候开始抗老化治疗呢？原则上最好在身体器官尚未老化前或有衰老现象时即应开始治疗。除了接受健康专业咨询外，重要的还是要从自己的生活做起。由于不当的生活及饮食习惯会在体内制造自由基，此自由基会进一步破坏细胞之脂质，蛋白质及染色体中之核酸，而导致细胞突变成为癌细胞。
一、拒绝抽烟：
科学研究抽烟是目前产生最快及最多自由基的方式，每吸一口烟会制造十万个以上之自由基，会导致全身性的癌症，甚至加速癌症细胞生长。尤其是肺癌高达五十倍以上的危险率，还有它会造成许多慢性病，例如心血管病症及糖尿病，还有研究证实一手烟及二手烟伤害是一样的 。
二、减少做菜的油烟：
中国人做菜喜欢煎煮炒炸，大多数家庭主妇做菜是使用色拉油。色拉油是多元不饱和脂肪酸，很容易氧化成为自由基。最近研究较安全的油是含有单元不饱和脂肪酸大于50％的，如橄榄油含有百分之七十不饱和脂肪酸，是很好的食用油。还有尽量少食煎炸食物，所以为了您的健康，美式快餐店及中式自助餐店少去。
三、尽量少服不需要的药物：
有些药物包括中西药是有毒性的，例如抗生素，消炎痛剂，化疗药物是会产生自由基的，不要误信药物可以有病治病，无病保身。患病时应该找医生看病，应该服药才可以服药，不可以随便乱服药。
四、避免农药的污染：
农药会产生大量自由基。选择蔬果产品外观应不好看，甚至有虫咬过的农产品，是较安全及少农药的。另外一种降低农药残留方法是将蔬果放入冰箱一至二天才用，这样可以降低百分之八十至九十之农药残留量，还有应时常清洗冰箱。
五、大量饮用干净的水：
健康的饮水每日应饮用干净水2000毫升以上。台湾学者研究发现，台湾人身体中的重金属80％以上过量，最常见有汞、铅、镉等重金属。所以我们更要注意饮水健康，天然且检验合格的矿泉水是很很好的选择，用弱碱性电解水是很好的选择，现有的电解水机，大多都有过滤系统，可将重金属及水中细菌等滤除，弱碱性水中含有大量的电子，呈负电位，这些多余的电子可赋予自由基，去除其活性，进而清除自由基。罐装各式饮料含各种添加物是不好的水分补充，纯净的弱碱性电解水 是最好的水分补充物。
六、多食用蔬菜及水果：
健康的饮食应是每日蔬果及肉类比例为七比三，蔬果中含有天然抗自由基的维生素及黄酮素，还有增加肠蠕动的纤维素。实用蔬果最好生食，以免维生素及黄酮素流失，每天食用有三种颜色以上之蔬果，这样才能补充充足的维生素及黄酮素。
七、少摄取动物高脂肪类食物：
鱼、蛋、奶、豆类均含有丰富蛋白质，应适当摄取。研究发现高脂肪及蛋白食物经烟熏、烧烤过程中，肉类油脂滴入碳中，在高温下裂解，与炭火作用形成毒性强的致癌物－－多环芳烃，随烟熏挥发会回到食物中。高温烹调会使蛋白质及氨基酸裂解，产生胺类衍生物而致癌。
八、减少加工食物摄取：
食品加工过程中会添入色素，防腐剂及香料等，这些过多食入身体会产生过多自由基的。例如腌制食品含有硝酸盐，如在加工过程中添加过量，会在胃中与肉类，蔬菜中之胺类作用，造成硝酸胺，此为高致癌物。
运动与自由基
运动对于我们的身体好处是众人皆知的事, 除了可以让我们放松压力, 免除心血管疾病之苦,伸筋骨,可以说是百病良医,但是我们同时也知道,运动需要专业的辅助工具与适当的专业知识, 否则运动不足毫无效用,过度运动却又容易造成运动伤害,但除此之外,您知道运动还会产生自由基?
氧气是生命的基础,我们的生命基本上是一部氧化与还原的循环机器,我们吃下食物,然后吸收,再以氧化作用转变成我们可以利用的能量消耗它,这个过程无疑会意外地产生许多自由基,当我们年轻时,体内有非常好的自由基中和系统来为我们免除自由基造成的伤害,但是当我们日日年老,我们的自由基修补系统也随之老化效率下降,而未被中和的自由基就会慢慢累积,并且对们的身体攻击与伤害。
运动时会发生比平常多的自由基, 因为我们的身体在大量运用氧 气, 会意外地发生单电子氧自由基, 所以, 对于40岁以上的人, 因为自由基修补系统已经功能下降, 所以可能会发生自由基伤害, 我们也听说, 年长者更需要运动不是吗?如此一来不是很矛盾?
所以美国老化医学学会(amrican agingassociation)建议,40岁是一个关键的年龄,40岁以下的人因为自由基修补系统尚佳,无需顾虑运动的自由基问题,而40岁以上的人要避免做太过激烈的运动,以免产生的自由基伤害,而一方面也要多服用抗氧化物, 如常见的维它命c, e,β-胡萝卜素,虾青素(英文名称Astaxanthin，简称ASTA） 以及各种青菜水果, 来中和体内的自由基。
人体内重要的自由基包括:
1. Superoxide (O2−.)
2. Hydrogen peroxide (H2O2)
3. Hydroxyl radical (·OH)
4. Singlet oxygen (1O2)
5. Peroxyl radical (ROO．)
6. Nitric Oxide (NO)
7. Peroxynitrite (ONOO-)
8. Hypochlorous acid (HOCl)
由于特殊的电子排列结构，氧分子(O2)极容易形成自由基。这些由氧分子(O2) 形成的自由基统称为Reactive Oxygen Species(ROS)。上述的O2−.、H2O2、·OH、和1O2即为ROS。
人体内自由基的来源:
1. Autoxidation(体内一些分子例如catecholamines、hemoglobin、myoglobin、reduced cytochrome C、和thiol在氧化的过程会产生自由基。)
2. Enzymatic oxidation(一些经由酵素催化的氧化过程会产生自由基。)
3. Respiratory burst(吞噬细胞在清除外来微生物时会产生自由基。)
4. Drugs(例如某些抗生素、抗癌药物会在体内产生自由基，特别是在高氧状态。)
5. Radiation(电磁辐射和粒子辐射会在体内产生自由基。)
6. Tobacco smoking (吸烟会产生大量的自由基。)
7. Inorganic particles(吸入石棉、石英、或矽尘，吞噬细胞会在肺部产生自由基。)
8. Gases(臭氧会产生自由基。)
9. Others(发烧、使用大量类固醇、或甲状腺机能亢进等情况会提高体内的代谢速率而产生较多的自由基。空气中的工业废气、杀虫剂、麻醉气体、有机溶剂也会在体内产生自由基。)
人体内自由基的作用:
由于自由基含未配对的电子，所以极不稳定(特别是Hydroxylradical)，因此会从邻近的分子(包括脂肪、蛋白质、和DNA)上夺取电子，让自己处于稳定的状态。这样一来，邻近的分子又变成一个新的自由基，然后再去夺取电子…。如此连锁反应的结果，让细胞的结构受到破坏，造成细胞功能丧失、基因突变、甚至死亡。
但是少量并且控制得宜的自由基是有用的。例如白血球利用自由基(Superoxide,NitricOxide)来杀死外来的微生物，体内一些分解的代谢反应须要自由基来催化，血管的舒张和部分神经、消化系统讯号的传导要藉助于自由基(NitricOxide)，基因经由自由基的刺激而得以产生突变以更适应环境的变化。
免于受自由基伤害(抗氧化)的机制:
1. Enzymatic antioxidants
(1) Superoxide dismutases (SOD) (催化把两个O2−.转变为H2O2和O2的反应，抗氧化能力来自其所含之镁、铜、或锌，其浓度可被诱导而提高。)
(2) Catalase(催化H2O2转变为H2O和O2的反应。)
(3) Glutathione peroxidases (大部分含硒Selenium，也是催化H2O2转变为H2O和O2的反应。此外还可以把有机的过氧化物转变为酒精。)
(4) In addition to these enzymes,glutathionetransferase,ceruloplasmin,hemoxygenase and possibly severalotherenzymes mayparticipate inenzymatic control of oxygen radicalsandtheir products.
2. Non-enzymatic Antioxidants
(1) Vitamin E (脂溶性，把细胞膜上产生的过氧自由基的电子接收，让自己暂时成为一自由基。) (2) Vitamin C(水溶性，可让Vitamin E恢复其抗氧化能力。)
(3) Glutathione(细胞内最重要的抗氧化物，其free sulphydryl group (SH)可以接收自由基的电子。)
(4) In addition to these “big three”, there arenumeroussmallmoleculesthat function as antioxidants. Examplesincludebilrubin,uric acid,flavonoids and carotenoids.
抗氧化，消除自由基：
抗氧化的食物
1、番茄
番茄中含有丰富的茄红素，而茄红素的抗氧化能力是维他命C的20倍，可以说是抗氧化的超强斗士。其中小番茄的维他命C含量更高，可以让抗氧化的火力再猛一些。
另外，番茄应怎样食用才能对抗氧化更有效呢？那便是熟吃。虽然经烹调或加工过的番茄(番茄酱、番茄汁、罐装番茄)所含的维他命C会遭到破坏，但是茄红素的含量可增加数倍，抗氧化功能也更超强。
2、葡萄
葡萄籽中的花青配糖体，其抗氧化能力是维他命C的20倍、维他命E的50倍。用葡萄酿成的红酒因经过发酵，其抗氧化能力得以提高。因此，在吃葡萄的同时，再适量饮用些红酒，你容颜上的皱纹会降临得晚一些，肌肤老化迹象也会小得多。 抗氧化火力同样猛烈的绿茶同时还具有去油腻、清新口气的功能，所以你可坚持饮用，既抗老化，又有助于减肥，何乐不为？
3、鲑鱼
[1] 味美好吃的鲑鱼（是三文鱼的一种）中，因含有超强的omega-3多元不饱和脂肪酸，所以有强的抗氧化功效，当然，野生鲑鱼的火力绝对比养殖的鲑鱼更超强。鲑鱼体内红色物质为虾青素(英文名称Astaxanthin，简称ASTA），虾青素抗氧化能力是维他命E的1000倍，具有最全面的“高抗氧化”功效，其抗氧化过程非常完整。不像一般抗氧化剂只是简单的中和了体内的自由基，其会附属在自由基体上，永远的终止自由基的破坏性连锁反应。