谷胱甘肽是一种三肽，由谷氨酸（Glutamate）、半胱氨酸（Cysteine）和甘氨酸（Glycine）组成。它是细胞内最重要的抗氧化物质之一，参与多种氧化还原反应，并在维持细胞内氧化还原平衡中发挥重要作用。

谷胱甘肽具有强抗氧化性，能够捕捉自由基并中和其活性。自由基是一类高度不稳定的分子，其产生与氧化应激有关。氧化应激是指细胞内外环境中产生过多的自由基，而细胞对其无法进行有效抵御，导致细胞受损甚至死亡的过程。谷胱甘肽通过捕捉自由基，保护细胞免受氧化应激的伤害，维护细胞的正常功能。

谷胱甘肽还参与多种重要的氧化还原酶系统，在这些酶的催化下，谷胱甘肽能够在氧化还原反应中不断地转化为其还原形式（GSH）和氧化形式（GSSG）。其中最重要的酶系统为谷胱甘肽还原酶系统（GR）、谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）和谷胱甘肽-S-转移酶（GST）。

谷胱甘肽还原酶系统由谷胱甘肽还原酶（GR）和谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）组成。当细胞中存在过多的氧化物质时，GPx将谷胱甘肽的还原形式（GSH）与过氧化氢等氧化物质反应，生成氧化的谷胱甘肽（GSSG）。而GSSG可通过谷胱甘肽还原酶（GR）的催化，再次还原为GSH。这种氧化还原反应能够不断地循环进行，维持细胞内谷胱甘肽的还原形式的稳定水平。

谷胱甘肽-S-转移酶（GST）是一类酶，能够将谷胱甘肽与其他化合物结合，形成谷胱甘肽-S-转移酶底物结合物（GSX）。这种底物结合物具有较低的毒性，能够转运和排除细胞内的有害代谢产物。谷胱甘肽-S-转移酶的活性和表达水平与细胞内氧化应激状态密切相关，它们的协同作用能够保护细胞免受有害物质的侵害。

除了直接参与氧化还原反应外，谷胱甘肽还能够通过调节其他抗氧化酶的活性来发挥抗氧化作用。例如，谷胱甘肽能够通过与谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）相互作用，提高GPx的催化效率。谷胱甘肽还能够促进抗氧化酶超氧化物歧化酶（SOD）的活性，从而加强对细胞内超氧阴离子的清除能力。