Nitrogén-oxid - biológia
Molekuláris iránytű a sejtek igazításához
Mi teszi a levelek öregedését ősszel
A keselyű gyöngytyúk demokráciája
Ekembo környezete: Az emberek nyílt tájakon is éltek
| Genetika | Mezőgazdaság, erdészet és állattenyésztés
A búzafajtát vad füvek keresztezésével hozták létre
| Genetika | Mezőgazdaság, erdészet és állattenyésztés
Árpa Pangenom: Mérföldkő az üveggyár felé vezető úton
Csökkentett táplálékfogyasztással, hosszabb élettartammal
Az állatmentes módszer megjósolja a nanorészecskék toxicitását
Sejtvándorlás: egy ismert fehérje újonnan felfedezett funkciója
Nitrogén-oxid
színtelen és szagtalan gáz [1] [2]
1,25 kg m −3 (15 ° C, 1 bar) [3]
60 mg l –1 vízben (20 ° C) [3]
Nitrogén-oxid színtelen és mérgező gáz, amelynek képlete NO. Ez egy kémiai vegyület, amely nitrogén és oxigén elemekből áll, és a nitrogén-oxidok csoportjába tartozik. A NO radikális.
jellemzők
A nitrogén-monoxid moláris tömege 30,01 g/mol, olvadáspontja -163,6 ° C, forráspontja -151,8 ° C. Az NO kritikus hőmérséklete –93 ° C, a kritikus nyomás pedig 6,4 MPa. A nitrogén-oxid vízben alig oldódik. Az oxigén és más oxidálószerek hatására az NO nagyon gyorsan oxidálódik barna nitrogén-dioxiddá, amely aránytalanul salétromsavvá és salétromsavvá válik a vízben. A jód mellett a halogénekkel reakcióba lépve nitrozil-halogenideket, például nitrozil-kloridot képez. A kén-dioxid hatása alatt a nitrogén-oxid dinitrogén-oxiddá redukálódik.
A levegőben a nitrogén-dioxiddá történő gyors átalakulás miatt a nitrogén-monoxid irritáló hatást gyakorol a nyálkahártyára, a methemoglobin képződése mérgező hatású. A methemoglobinaemia kialakulása a HbO2 magával az NO-val való reakcióján alapul, amelynek során nitrát és methemoglobin képződik, valamint az NO-ból képződött nitrittel való reakción. [7]
$ \ mathrm) -O-O ^ - + NO_2 ^ - + H_2O \ longrightarrow> $ $ \ mathrm) OH + NO_3 ^ - + OH ^ -> $ [8]
Gyártás
A laboratóriumi technológiában NO-t úgy lehet előállítani, hogy a salétromsavat rézzel körülbelül 65 százalékkal redukálják. A termék azonban viszonylag tisztátalan. Tiszta nitrogén-monoxid áll rendelkezésre [9]
- kálium-nitrit és kálium-jodid vizes oldatából, amelybe kénsavat csepegtetnek:
- nitrozil-hidrogén-szulfátból és higanyból
- nátrium-nitritből és kénsavból:
- vas (II) -szulfátból, valamint nátrium-bromid és nátrium-nitrit keverékéből. Ennek az egyszerű reakciónak a végterméke 98,8% NO-t és 1,2% N2-t tartalmaz.
A gázt iparilag katalitikus ammóniaégetéssel nyerik (Ostwald-eljárás). Korábban a gázt ipari méretekben is ún Levegő égése nitrogénből és oxigénből nyert elektromos ívben. Az alkalmazott eljárások (Birkeland-Eyde-eljárás, Schönherr-eljárás, Pauling-eljárás) a gázok és a nagyon forró lángív közötti lehető legrövidebb érintkezést célozták meg annak érdekében, hogy a reakció egyensúlyát nitrogén-monoxiddá változtassák. Mivel ehhez nagy mennyiségű villamos energia szükséges, a folyamatok nem versenyképesek az Ostwald-folyamattal, és már nem használják őket.
használat
Technikailag
A nitrogén-oxid köztes termékként fordul elő a salétromsav technikai előállításánál, és nitrogén-dioxiddal együtt használják nitritek előállítására. A mérőeszközök kalibrálásához vizsgálati gázként a legtisztább nitrogén-monoxidot használják.
Orvosi
A nitrogén-monoxid kitágítja a tüdőben lévő ereket. Ott és a szepszisben egy fehérje, az NO-szintázok enzimcsaládjába tartozó endotheliális nitrogén-oxid-szintáz (eNOS) szintetizálja az nitrogén-oxidot az L-arginin aminosavból.
A Linde AG INOmax gázkeverékét 1999-ben az Egyesült Államok Élelmiszer- és Gyógyszerügyi Hatósága (FDA) [10], 2001-ben pedig az Európai Bizottság az EU-ban [11] hagyta jóvá tüdőhiányos újszülöttek kezelésére, magas tüdővérnyomás esetén (hipoxiás légzési elégtelenség, "Pulmonális hipertónia"). Ez a világon az első olyan orvosi gáz, amelyet gyógyszerként engedélyeztek, és 100, 400 vagy 800 ppm (0,01%, 0,04% vagy 0,08%) nitrogén-monoxidot tartalmaz hatóanyagként, a többi inert nitrogén. Az INOmaxot sűrített gázként értékesítik alumínium gázpalackokban. Használatához a lehelethez adják, az ajánlott adag 20 ppm. [11] [12]
A nitrogén-oxid nagyon gyorsan működik, ami megkönnyíti az életveszélyes szövődmények kezelését. Szívsebészetben (szelepbetegség, szívátültetés) az NO alkalmazható a megnövekedett tüdőnyomás kezelésére. A NO terápiás hatása nem bizonyított az ARDS kezelésében, amely súlyos tüdőfunkciós zavar, amely tüdősérülések, gyulladások és irritáló gázégések után jelentkezhet. [13] [14]
Élettani jelentőség
A nitrogén-oxid egy bioaktív molekula, amely más molekulákkal egyaránt képes redoxi és additív reakciókba lépni. Kis mérete miatt rövid idő alatt képes áthaladni a biológiai membránokon, és lokálisan különféle funkciókat lát el, amelyek némelyike romboló hatással van az adott szervezetre. Csak az archeákban kérdéses, hogy a nitrogén-monoxidnak van-e biológiai funkciója. Állatoknál ez a vaszkuláris és idegrendszeri jelátviteltől kezdve a nem specifikus immunvédelem reaktív nitrogénfajta szerepéig terjed. A növényekben is számos folyamatot irányítanak NO jelekkel. A pusztító oldalon meg kell említeni a fehérjék és a DNS károsodását, amely az emlősök krónikus gyulladásos folyamataival és az ebből eredő helyi NO-termeléssel jár. [15] Egyéb gázadók a szén-monoxid és a hidrogén-szulfid. [16] [17]
sztori
Az 1970-es évek végén Ferid Murad gyógyszerész először a nitrogén-monoxid (NO) élettani hatásaira lett figyelmes. Szerves nitrátokkal végzett vizsgálatok során - olyan anyagok csoportja, amelyeket akut mellkasi fájdalom esetén alkalmaznak - felfedezte, hogy ezek NO-t bocsátanak ki, ami az erek kiszélesedését okozza (értágulat). Robert F. Furchgott farmakológus a gyógyszerek erekre gyakorolt hatását is tanulmányozta. Megtudta, hogy a legbelső vaszkuláris réteg (endothelium) ismeretlen anyagot (faktort) termel, ami miatt az alábbi izomréteg ellazul (ellazul). Mivel nem tudta meghatározni az anyagot, EDRF-nek (endothelium-eredetű relaxációs faktor, az endotheliumból származó vaszkuláris izomlazító faktornak) nevezte el. Csak az 1980-as években sikerült megfejteni az ismeretlen anyagot, az EDRF-et. Louis J. Ignarro és Robert F. Furchgott egymástól függetlenül azonosította az EDRF-et nitrogén-oxidként.
1998-ban az élettani és orvosi Nobel-díjat Robert Furchgott, Ferid Murad és Louis J. Ignarro kapta. A kutatóknak először sikerült bemutatniuk a NO nagy jelentőségét a szervek vérellátásában és hírvivő anyagként a szervezetben. A NO-val kapcsolatos ismeretek új lehetőségeket nyitnak meg az érrendszeri betegségek és az ebből eredő szervkárosodások kezelésében.
bioszintézis
Az NO-t az L-arginin aminosavból állítják elő NO-szintázok (NOS) NADPH, tetrahidrobiopterin (BH4), flavin-adenin-dinukleotid (FAD), flavin-mononukleotid (FMN), hem és kalcium-kötő fehérje (CaM) fogyasztásával. és a termelt oxigén. További végtermékként a citullint és a vizet állítják elő. Ma négy NOS izoformát azonosítottak, amelyek közül az endoteliális NOS (eNOS) és a neuronális NOS (nNOS) konstitutívan expresszálódik, míg az indukálható NOS izoform (iNOS) transzkripciós szinten indukálható. Mind a négy izoformának nagy szekvenciájú homológiája van a citokróm P450 reduktázzal, és meghatározott sejttípusokban lokalizálódnak.
Élettani adaptáció
A felvidéki, 4000 méteres élethez való alkalmazkodásként a tibetiek vérében tízszer annyi NO van a vérben, mint a tengerszint feletti magasságban 200 méteres lakosokban, ami a véráramlás megduplázódásához vezet az alföldi lakosokhoz képest, és ezáltal az oxigén optimális ellátásához. [18]