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活性酸素（かっせいさんそ、英: Reactive Oxygen Species, ROS）とは、大気中に含まれる酸素分子が、より反応性の高い化合物に変化したものの総称である[1]。一般的にスーパーオキシドアニオンラジカル（通称スーパーオキシドイオン）、ヒドロキシルラジカル、過酸化水素（ペルオキシドイオン）、一重項酸素の4種類とされる[1]。
活性酸素は、酸素分子が不対電子を捕獲することによって、スーパーオキシド、過酸化水素、ヒドロキシルラジカル、という順に生成する[2]。スーパーオキシドは酸素分子から生成される最初の還元体であり、他の活性酸素の前駆体であり、生体にとって重要な役割を持つ一酸化窒素と反応してその作用を消滅させる[3]。活性酸素の中でもヒドロキシルラジカルは、極めて反応性が高いラジカルであり、活性酸素による多くの生体損傷は、ヒドロキシルラジカルによるものとされている[4]。
過酸化水素の反応性はそれほど高くなく、生体温度では安定しているが、金属イオンや光により容易に分解して、ヒドロキシルラジカルを生成する[5]。活性酸素は1 日に細胞あたり約10 億個発生し、これに対して生体の活性酸素消去能力（抗酸化機能）が働くものの活性酸素は細胞内のDNAを損傷し、平常の生活でもDNA 損傷の数は細胞あたり一日数万から数10 万個になるが、DNA 損傷はすぐに修復される（DNA修復）[6]。 活性酸素には、フリーラジカルとそうでないものがある。スーパーオキシドアニオンラジカルやヒドロキシルラジカルはフリーラジカルである。過酸化水素や一重項酸素はフリーラジカルではない。広義の活性酸素には一酸化窒素、二酸化窒素、オゾン、過酸化脂質を含む。
活性酸素の種類
ラジカル (+)[7]
スーパーオキシド O 2 ⋅ − {\displaystyle {\ce {O2^{\cdot -}}}} ヒドロキシルラジカル OH ⋅ {\displaystyle {\ce {OH^{\cdot }}}} ヒドロペルオキシラジカル HOO ⋅ {\displaystyle {\ce {HOO^{\cdot }}}} ペルオキシラジカル LOO ⋅ {\displaystyle {\ce {LOO^{\cdot }}}} アルコキシラジカル LO ⋅ {\displaystyle {\ce {LO^{\cdot }}}} 二酸化窒素 NO 2 {\displaystyle {\ce {NO2}}} 一酸化窒素 NO {\displaystyle {\ce {NO}}} チイル/ペルチイルラジカル RS ⋅ / RSS ⋅ {\displaystyle {\ce {RS^{\cdot }/RSS^{\cdot }}}} 1重項酸素 O 2 1 Σ g + {\displaystyle {\ce {{}^1O2 \Sigma g+}}}
ラジカル (-)[7]
過酸化水素 H 2 O 2 {\displaystyle {\ce {H2O2}}} 1重項酸素 O 2 1 Δ g + {\displaystyle {\ce {{}^1O2 \Delta g+}}} 膜質ヒドロペルオキシド LOOH {\displaystyle {\ce {LOOH}}} 次亜塩素酸 HOCl {\displaystyle {\ce {HOCl}}} オゾン O 3 {\displaystyle {\ce {O3}}} ペルオキシ亜硝酸 ONOO − {\displaystyle {\ce {ONOO-}}}