Азотен оксид - биология
Молекулярен компас за подравняване на клетките
Какво кара листата да стареят през есента
Демокрацията на лешоядите токачки
Околната среда на Ekembo: Хората също живееха в открити пейзажи
| Генетика | Земеделие, горско стопанство и животновъдство
Сортът пшеница е създаден чрез кръстосване на диви треви
| Генетика | Земеделие, горско стопанство и животновъдство
Ечемик Pangenom: Важен етап по пътя към стъкларския завод
С намален прием на храна, по-дълъг живот
Методът без животни прогнозира токсичността на наночастиците
Клетъчна миграция: новооткрита функция на известен протеин
Азотен оксид
безцветен газ без мирис [1] [2]
1,25 kg m −3 (15 ° C, 1 бара) [3]
60 mg l -1 във вода (20 ° C) [3]
Азотен оксид е безцветен и отровен газ с формула NO. Това е химично съединение, изградено от елементите азот и кислород и принадлежи към групата на азотните оксиди. NO е радикал.
характеристики
Азотният моноксид има моларна маса 30,01 g/mol, точката на топене е -163,6 ° C, точката на кипене е -151,8 ° C. Критичната температура за NO е -93 ° C, а критичното налягане е 6,4 MPa. Азотният оксид е слабо разтворим във вода. Под действието на кислород и други окислители NO се окислява много бързо до кафяв азотен диоксид, който непропорционално на азотна киселина и азотна киселина във вода. Освен йод, той реагира с халогени, образувайки нитрозил халогениди, напр. Нитрозил хлорид. Под въздействието на серен диоксид азотният оксид се редуцира до азотен оксид.
Поради бързото превръщане във азотен диоксид във въздуха, азотният оксид има дразнещ ефект върху лигавиците, а образуването на метхемоглобин има токсичен ефект. Образуването на метхемоглобинемия се основава на реакция на HbO2 със самия NO, при което се образуват нитрат и метхемоглобин, както и на реакцията с нитрит, образуван от NO. [7]
$ \ mathrm) -O-O ^ - + NO_2 ^ - + H_2O \ longrightarrow> $ $ \ mathrm) OH + NO_3 ^ - + OH ^ -> $ [8]
производство
В лабораторните технологии NO може да се получи чрез намаляване на около 65% азотна киселина с мед. Продуктът обаче е относително нечист. Предлага се чист азотен монооксид [9]
- от разтвор на калиев нитрит и калиев йодид във вода, в който се капва сярна киселина:
- от нитрозил хидроген сулфат и живак
- от натриев нитрит и сярна киселина:
- от железен (II) сулфат и смес от натриев бромид и натриев нитрит. Крайният продукт на тази проста реакция съдържа 98,8% NO и 1,2% N2.
Газът се получава промишлено чрез каталитично изгаряне на амоняк (процес на Оствалд). В миналото газът се е използвал и в индустриален мащаб от т.нар Изгаряне на въздуха получени от азот и кислород в електрическа дъга. Използваните процеси (процес на Birkeland-Eyde, процес на Schönherr, процес на Pauling) са насочени към възможно най-краткия контакт между газовете и силно нагрятата дъга на пламъка, за да се измести равновесието на реакцията към азотен оксид. Тъй като тук се изисква много електрическа енергия, процесите не са конкурентни на процеса на Оствалд и вече не се използват.
използване
Технически
Азотният оксид се появява като междинен продукт в техническото производство на азотна киселина и се използва заедно с азотен диоксид за получаване на нитрити. Най-чистият азотен оксид се използва като тестов газ за калибриране на измервателните уреди.
Медицински
Азотният оксид разширява кръвоносните съдове в белите дробове. Там, а също и при сепсис, протеин, ендотелна азотна оксидна синтаза (eNOS), която принадлежи към ензимното семейство на NO синтази, синтезира азотен оксид от аминокиселината L-аргинин.
Газовата смес INOmax от Linde AG е одобрена през 1999 г. от Администрацията по храните и лекарствата (FDA) в САЩ [10] и през 2001 г. от Европейската комисия в ЕС [11] за лечение на новородени с белодробна недостатъчност с високо кръвно налягане в белите дробове (хипоксична дихателна недостатъчност, "Белодробна хипертония"). Това е първият медицински газ в света, одобрен като лекарство и съдържа 100, 400 или 800 ppm (0,01%, 0,04% или 0,08%) азотен оксид като активна съставка, а останалата част е инертен азот. INOmax се продава като компресиран газ в алуминиеви бутилки за газ. За употреба се добавя към дъха, препоръчителната доза е 20 ppm. [11] [12]
Азотният оксид действа много бързо, което прави животозастрашаващите усложнения лесни за лечение. При сърдечна хирургия (болест на клапата, сърдечни трансплантации) NO може да се използва за лечение на повишено белодробно налягане. Не е доказан терапевтичен ефект на NO за лечение на ARDS, тежка белодробна дисфункция, която може да възникне след наранявания на белите дробове, възпаление и изгаряния с дразнещи газове. [13] [14]
Физиологично значение
Азотният оксид е биоактивна молекула, която може да влезе както в редокс, така и в адитивни реакции с други молекули. Поради малкия си размер, той може за кратко време да преминава през биологични мембрани и да изпълнява локално различни функции, някои от които са разрушителни за съответния организъм. Само в случай на архея е под въпрос дали азотният оксид има биологична функция. При животните това варира от трансдукция на сигнала в съдовата и нервната система до ролята му на реактивни азотни видове в неспецифичната имунна защита. И в растенията няколко процеса се контролират чрез NO сигнали. От деструктивна страна трябва да се спомене увреждането на протеините и ДНК, което е свързано с хронични възпалителни процеси при бозайници и произтичащото от това локално производство на NO. [15] Други газови предаватели са въглероден окис и сероводород. [16] [17]
история
В края на 70-те години фармакологът Ферид Мурад за първи път осъзнава физиологичните ефекти на азотния оксид (NO). При проучвания с органични нитрати - група вещества, които се използват за остра болка в гърдите - той открива, че те отделят NO, което кара кръвоносните съдове да се разширяват (вазодилатация). Фармакологът Робърт Ф. Фърчгот също е изследвал ефектите на лекарствата върху кръвоносните съдове. Той откри, че най-вътрешният съдов слой (ендотел) произвежда неизвестно вещество (фактор), което кара мускулния слой отдолу да се отпусне (отпусне). Тъй като не можа да определи веществото, той го нарече EDRF (релаксиращ фактор, получен от ендотел, фактор за съдовия мускулен релаксант, получен от ендотела). Едва през 80-те години беше възможно да се дешифрира неизвестното вещество EDRF. Louis J. Ignarro и Robert F. Furchgott независимо идентифицират EDRF като азотен оксид.
През 1998 г. Нобеловата награда за физиология и медицина е присъдена на американците Робърт Фърчгот, Ферид Мурад и Луис Дж. Игнаро. Изследователите успяха за първи път да демонстрират голямото значение на NO за кръвоснабдяването на органите и ролята му на пратено вещество в организма. Със знанията за NO се разкриват нови възможности за лечение на съдови заболявания и произтичащите от това увреждания на органи.
биосинтеза
NO се произвежда от аминокиселината L-аргинин чрез NO синтази (NOS), като се използват NADPH, тетрахидробиоптерин (BH4), флавин аденин динуклеотид (FAD), флавин мононуклеотид (FMN), хем и калций-свързващ протеин (CaM) и произведен кислород. Цитрулинът и водата се произвеждат като допълнителни крайни продукти. Днес са идентифицирани четири NOS изоформи, от които ендотелната NOS (eNOS) и невроналната NOS (nNOS) са конститутивно изразени, докато индуцируемата NOS изоформа (iNOS) е индуцируема на транскрипционно ниво. И четирите изоформи имат хомология с висока последователност на цитохром Р450 редуктазата и са локализирани в специфични клетъчни типове.
Физиологична адаптация
Като адаптация към живота в планините около 4000 метра, тибетците имат десет пъти повече NO в кръвта си, отколкото жителите на 200 метра надморска височина, което води до удвояване на кръвния поток в сравнение с ниските жители и по този начин до оптимизирано снабдяване с кислород. [18]