Синглетно кислородная. Синглетный кислород: токсические эффекты для клеток

В норме О2 находится в стабильном состоянии, называемом триплетным и характеризующемся наименьшим уровнем молекулярной энергии. В определенных условиях молекула О2 переходит в одно из двух возбужденных синглетных состояний (*О2), различающихся степенью энергизованности и длительностью "жизни". У большинства живых клеток в темноте основным источником синглетного кислорода служит спонтанная дисмутация супероксидных анионов (см. " Супероксидный анион: токсические эффекты для клеток ", реакцию 3). Синглетный кислород может возникать также при взаимодействии двух радикалов:

О2- + ОН переходит в ОН- + *О2 (9)

Вероятно, любая биологическая система, в которой образуется О2-, может быть активным источником синглетного кислорода. Однако последний возникает и в темновых ферментативных реакциях в отсутствие О2-.

Давно было известно, что на свету токсичность молекулярного кислорода для живых организмов повышается. Этому способствуют находящиеся в клетке вещества, поглощающие видимый свет, - фотосенсибилизаторы . Многие природные пигменты могут быть фотосенсибилизаторами. В клетках фотосинтезирующих организмов активными фотосенсибилизаторами являются хлорофиллы и фикобилипротеины . Окисление биологически важных молекул под влиянием видимого света в присутствии молекулярного кислорода и фотосенсибилизатора получило название фотодинамического эффекта.

Поглощение видимого света приводит к переходу молекулы фотосенсибилизатора в возбужденное синглетное состояние (*Д):

Д + (h*нью) переходит в *Д,

где (h*нью) - квант света.

Молекулы, перешедшие в синглетное состояние, могут возвращаться в основное (Д) или переходить в долгоживущее триплетное состояние (тД), в котором они фотодинамически активны. Установлено несколько механизмов, с помощью которых возбужденная молекула (тД) может вызывать окисление молекулы субстрата. Один из них связан с образованием синглетного кислорода. Молекула фотосенсибилизатора в триплетном состоянии реагирует с О2 и переводит его в возбужденное синглетное состояние:

тД + О2 переходит в Д + *О2.

Синглетный кислород окисляет молекулу субстрата (В):

В + *О2 переходит в ВО2.

Фотодинамический эффект обнаружен у всех живых организмов. У прокариот в результате фотодинамического действия индуцируются повреждения многих типов: утрата способности формировать колонии, повреждение ДНК, белков, клеточной мембраны. Причина повреждений - фотоокисление некоторых аминокислот (метионина, гистидина, триптофана и др.), нуклеозидов, липидов, полисахаридов и других клеточных компонентов.

Клетки содержат вещества, выполняющие функцию тушения синглетного кислорода и понижающие возможность структурных и иных повреждений, вызываемых им. Одним из "тушителей" синглетного кислорода служат каротиноиды , защищающие фотосинтезирующие организмы от летальных эффектов, фотосенсибилизируемых хлорофиллом . Перехватчиками *О2 являются также различные биологически активные соединения: липиды, аминокислоты, нуклеотиды, токоферолы и др.

Энергетическая разница между самой низкой энергией O 2 в синглетном состоянии и наименьшей энергией триплетного состояния составляет около 11400 кельвин (T e (a 1 Δ g ← X 3 Σ g −) = 7918,1 см −1), или 0,98 эВ . Открыт Х. Каутским .

Строение молекулы

Молекулярный кислород отличается от большинства молекул наличием триплетного основного состояния, O 2 (X 3 Σ g −). Теория молекулярных орбиталей предсказывает три низколежащих возбуждённых синглетных состояния O 2 (a 1 Δ g ), O 2 (a′ 1 Δ′ g ) и O 2 (b 1 Σ g +) (номенклатура объясняется в статье Символы молекулярных термов). Эти электронные состояния отличаются только спином и занятостью вырожденных разрыхляющих π g -орбиталей. Состояния O 2 (a 1 Δ g ) и O 2 (a′ 1 Δ′ g ) - вырождены . Состояние O 2 (b 1 Σ g +) - очень короткоживущее и быстро релаксирующее в более низколежащее возбуждённое состояние O 2 (a 1 Δ g ). Поэтому обычно именно O 2 (a 1 Δ g ) называют синглетным кислородом.

Разница энергий между основным состоянием и синглетным кислородом составляет 94,2 кДж/моль (0,98 эВ на молекулу) и соответствует переходу в близком ИК -диапазоне (около 1270 нм). В изолированной молекуле переход запрещён по правилам отбора : спину, симметрии и по чётности . Поэтому прямое возбуждение кислорода в основном состоянии светом для образования синглетного кислорода крайне маловероятно, хотя и возможно. Как следствие, синглетный кислород в газовой фазе экстремально долгоживущий (период полураспада состояния при нормальных условиях - 72 минуты). Взаимодействия с растворителями, однако, уменьшают время жизни до микросекунд или даже до наносекунд.

Химические свойства

Мягкое красное свечение синглетного кислорода, полученного взаимодействием щелочного раствора пероксида водорода с газообразным хлором.

Прямое определение синглетного кислорода возможно по его очень слабой фосфоресценции при 1270 нм, которое не видимо глазом. Однако при высоких концентрациях синглетного кислорода может наблюдаться флюоресценция так называемых димолей синглетного кислорода (одновременная эмиссия двух молекул синглетного кислорода при столкновениях) как красное свечение при 634 нм.

В биологии млекопитающих синглетный кислород рассматривают как одну из особых форм активного кислорода. В частности, эту форму связывают с окислением холестерина и развитием сердечно-сосудистых изменений. Антиоксиданты на основе полифенолов и ряд других могут снижать концентрацию активных форм кислорода и предотвращать такие эффекты.

Наиболее интригующими оказались недавние заключения европейских исследователей о том, что молекулы синглетного кислорода могут оказаться важнейшими регуляторами клеточной жизнедеятельности, существенно определяющими механизм инициации

Четверг, 13 Фев. 2014

Воейков Владимир Леонидович доктор биологических наук, профессор кафедры биоорганической химии биологического факультета Московского Государственного Университета дает научное объяснения лечению перекисью водорода.

Меня зовут Воейков Владимир Леонидович. Я - доктор биологических наук, профессор кафедры биоорганической химии биологического факультета Московского Государственного Университета.

Я хотел бы рассказать сегодня о технике, которая появилась где-то 15-20 лет тому назад, об оздоровительной технике и технике, которая используется для лечения и которая основана на новейших принципах функционирования живого организма. Мой рассказ будет посвящён тому, как эта техника работает. Называется эта технология - использование энергии синглетного кислорода для повышения внутренней энергии организма, его адаптивности, его возможности противостоять различным факторам неблагоприятной окружающей среды. Вот моя лекция, я её назвал «Благотворное действие энергии синглетного кислорода».

Откуда пошла эта технология и эта техника? Здесь на рисунке вы видите фотографию очень симпатичного человека - Тони Ван дер Валка, с которым я познакомился лет 15 тому назад на одной из международных конференций. Тони Ван дер Валк - изобретатель принципа лечения энергией синглетного кислорода и изобретатель первого прибора, который даёт возможность получать энергию синглетного кислорода. А моя научная деятельность связана с тем, что я изучаю и исследую в целом механизмы благотворного действия активных форм кислорода. Моя докторская диссертация так и называется - «Регуляторные функции активных форм кислорода в крови и водных модельных системах». Поэтому, когда мы познакомились с Тони, у нас было много о чём рассказать друг другу.

Вообще, история Тони Ван дер Валка довольно, я бы сказал, драматична и просто очень интересна. Он сам - химик, который работал в области химии получения бумаги. И где-то в 80-е годы у него обнаружили рак мозга. В общем-то, считается, что это практически неизлечимое заболевание. И, тем не менее, в Германии (а сам он - голландец, который жил в Швеции) он нашёл врача из альтернативной медицины, который его излечил от рака мозга, используя различные нешироко распространённые и не всегда работающие приёмы. В частности, он его излечил с использованием перекисно-водородной терапии.

И тогда, Тони Ван дер Валк задумался о механизме действия перекисно-водородной терапии. Задумался о том, а каким образом можно усовершенствовать и шире распространить использование этого самого благотворного действия перекиси водорода или других активных форм кислорода.

Будучи химиком, он придумал, додумался, я бы сказал, до того, что на самом деле работает, по-видимому, не сама перекись водорода. Потому что перекись водорода распадается очень быстро, и в результате её распада получается так называемый синглетный кислород. И Тони Ван дер Валк изобрёл принцип лечения энергией синглетного кислорода и соответствующий генератор.

Начать я хотел бы просто, с самого банального высказывания: жизнь - это дыхание. Мы можем жить без воды, без еды в течение достаточно длительного времени. Стоит на 2-5 минут прекратить дыхание, и наступает смерть, по крайней мере, у человека. Есть, правда, животные, которые могут жить гораздо дольше, но, тем не менее, ни одно животное и, в общем-то, ни один живой организм не может жить без кислорода в окружающей среде. Аэробное дыхание - это основной источник энергии для всех живых организмов. Прекращается поступление кислорода в организм, - очень быстро прекращается жизнь.

То есть, от того воздуха, которым мы дышим, в общем-то, и зависит наша жизнедеятельность. Будем ли мы здоровы, активны, будем ли мы хорошо соображать и, так сказать, добиваться каких-то рекордов или просто себя чувствовать очень хорошо? Или же у нас будут развиваться хронические заболевания той или иной степени тяжести, которые, в результате, приведут к печальному концу? Это, в значительной мере, может быть, даже, в первую очередь, зависит от воздуха, которым мы дышим. Настолько он важен.

И я думаю, многие помнят, что в 2010 году, когда были в Подмосковье страшные пожары, Москва и Подмосковье были затянуты дымкой, дымом фактически, люди просто не могли дышать. И последствия этой катастрофы были очень тяжёлыми. И как вы, наверное, читали, знаете, что десятки тысяч людей погибли, в конце концов, от хронических заболеваний. Не просто задохнулись, а дыхание таким душным воздухом привело к тому, что у людей с уже подорванным здоровьем резко ускорились патологические процессы. И десятки тысяч людей погибли только за счёт этого фактора. То есть, душный воздух - это болезни, старение.

Это экстремальная была ситуация. Но, в конце концов, сегодня люди, которые живут в мегаполисе, они не могут не сталкиваться с нехорошим воздухом из-за интенсивного автомобильного движения. В офисах, в помещениях люди тоже далеко не всегда имеют возможность дышать хорошим воздухом. Ну, а душный воздух - это болезни и старение.

В противоположность ему есть свежий воздух - это здоровье, бодрость, антистарение. И вот, если многие продолжают считать, что душный воздух - это недостаток кислорода, а свежий воздух - это много кислорода в воздухе, то это - ошибочная точка зрения. Нужно сказать, что кислорода в воздухе в Москве в июле-августе 2010 года было ничуть не меньше, чем кислорода в воздухе леса, у ручья и т.д. Но качество этого воздуха чрезвычайно сильно разнилось, и это понимает каждый человек.

Что же такое свежий воздух и чем он отличается от душного воздуха? Ответ на этот вопрос был получен почти век тому назад, больше 80-ти лет тому назад, нашим крупнейшим физиологом, биофизиком и, кстати говоря, поэтом Александром Леонидовичем Чижевским. Он, узнав из литературы о том, что в воздухе могут содержаться аэроионы, которые могут оказывать влияние на качество воздуха, стал тщательно их изучать и пришёл к следующему выводу: кислород воздуха, не содержащего лёгких отрицательно заряженных аэроионов, биологически инертен. И он доказал экспериментально, что при длительном дыхании воздухом, обеднённым аэроионами, состояние здоровья человека и животных существенно ухудшается.

Ну, а на животных даже был поставлен такой эксперимент «Круцис», так называемый круциальный эксперимент, когда он помещал мышей или крыс в камеру, которая была соединена с окружающей средой через ватный фильтр. То есть химический состав воздуха в камере и в окружающей среде был фактически одинаков. Единственное, что через ватный фильтр не могли проходить заряженные частицы из воздуха окружающей среды. То есть воздух в камере был не ионизирован. И оказалось, что если посадить в эту камеру мышей, давать им воду, еду в достаточном количестве, чистить эту камеру от продуктов их жизнедеятельности, но так, чтобы не допускать туда смешивания воздуха камеры с воздухом окружающей среды, то мыши погибают с симптомами хронической гипоксии приблизительно через две недели, крысы живут на неделю дольше. Но все, несмотря на то, что в камере достаточное количество кислорода, они погибают с симптомами гипоксии или с симптомами удушья.

Оказалось, что если в этой камере начать искусственно ионизировать воздух, причём ионизировать так, чтобы там появлялись отрицательно заряженные ионы, то животные не погибают. Одного кислорода, выясняется, не достаточно для того, чтобы можно было им насытиться. Необходимо, чтобы качество кислорода было таким, чтобы в нём присутствовало ещё что-то, что позволяет его использовать. То есть, просто-напросто, сам по себе кислород - биологически инертное соединение. Нужно его активировать для того, чтобы можно было дышать.

Так вот, Чижевский называл эти частицы «отрицательно заряженные ионы», они придают кислороду живость. В то время, когда он проводил эти работы, ещё не знали о том, что существуют разные формы кислорода. А сейчас, уже 30-40 лет тому назад, стало известно, что отрицательно заряженные ионы - это, так называемые, представители большой группы активных форм кислорода.

В чём же дело? Что же происходит с кислородом для того, чтобы он смог усваиваться организмом? Молекулярный кислород, как здесь показано, - это бирадикал. Отмечу, что без элементарных знаний химии разобраться дальше будет невозможно, почему всё это работает.

Вот, берём обычную молекулу, не молекулу кислорода. Каждая молекула состоит из ядер, ядра окружены электронами. У большинства обычных молекул число электронов чётное, и каждый электрон имеет себе пару, что называется спаренные электроны. Что значит пара? Электрон - это отрицательно заряженная частица. Но можно ещё представить её как шарик, который вращается. Он может вращаться по часовой стрелке и против часовой стрелки. Так вот спаренные электроны - это два электрона, один из которых вращается по часовой стрелке, другой вращается против часовой стрелки. Это физически устойчивое состояние. То есть, это состояние, которое предпочитает природа - спаривать электроны так, чтобы они были подобны другим парам. Например, мужчина и женщина, когда они образуют пару, становятся менее возбужденными, и они обычно ищут себе пару, пока не найдут. Так вот и электроны тоже ищут себе пару.

Молекулы кислорода, которые нас окружают, являются уникальными в том смысле, что они содержат на своей внешней орбите электроны, которые могут вступать в химическую связь. Кислород содержит два неспаренных электрона. Это обычное состояние называется триплетным и это состояние, в большинстве случаев, химически неустойчиво. То есть, триплетная молекула так или иначе перейдёт в синглетное состояние, когда электроны спарятся. Но, кислород устроен таким образом, что это его состояние, когда он неактивен, является устойчивым состоянием. И в этом устойчивом состоянии кислород не способен вступать во взаимодействие, то есть, окислять молекулы, которые находятся в другом их устойчивом состоянии, в синглетном. Поэтому, кислород и неактивен.

Но, кислород можно перевести в активную форму. Для этого нужно подать, например, импульс энергии. И этот импульс энергии заставит раскручиваться один из электронов в противоположную сторону. И тогда, кислород станет как обычная молекула, но только в возбуждённом состоянии, потому что она получила импульс энергии и перешла из основного состояния в возбуждённое. Синглетный кислород - это активный кислород, который уже может вступать в химические реакции с обычными молекулами. А может и спустить этот импульс энергии и перейти в это своё основное состояние. Кроме того, химически активная форма кислорода может не вступить в химическую реакцию, а запасти какую-то энергию, а потом эту энергию отдать. Вот особенность синглетного кислорода.

Вот молекула кислорода с двумя неспаренными электронами: если к ней присоединится электрон, который взялся либо от какой-то другой молекулы, либо он оказался в окружающей среде, то получается, что два электрона спарились, а один остался неспаренным. В результате, мы получаем чрезвычайно активную химически частицу. Этот неспаренный электрон будет искать себе пару, следовательно, эта частица, которая называется «свободный радикал», будет стремиться закабалить себя с кем-то другим, то есть найти себе пару. И эти частицы будут соединяться друг с другом и давать, например, перекись водорода. Вот, собственно, здесь и заключаются основы этой химии и физики кислорода, которые обеспечивают его участие в химических реакциях.

О том, что активные формы кислорода, свободные радикалы, есть в окружающей нас среде, есть внутри организма, об этом сегодня, я думаю, что не знают только ленивые, кто совсем не читает медицинскую литературу, брошюры, листовки лекарственных препаратов, тому, кто не ищет антиоксидантов. Почему? Потому что принято считать, что активные формы кислорода - это вредные побочные продукты обмена веществ. И это действительно так. Это было обнаружено больше, чем полвека тому назад, когда стали интенсивно заниматься причинами смерти от ионизирующей радиации, лучевой болезни, когда было показано, что при облучении в организме появляется очень большое количество свободных радикалов и, в первую очередь, активных форм кислорода, которые возникают при действии радиации на воду в нашем организме. Свободные радикалы начинают беспорядочно взаимодействовать с органическими молекулами, повреждать белки, липиды, клеточные мембраны, структуры и так далее. И, если такое поражение оказывается очень тяжелым, то это приводит к смерти от лучевой болезни. Если оно не столь тяжкое, то приводит к очень серьёзным хроническим заболеваниям.

Ну, а дальше была следующая идея. Конечно, в окружающей среде всегда есть какие-то факторы, которые вызывают в организме появление активных форм кислорода. Дальше выяснилось, что многие токсические вещества также стимулируют появление в организме активных форм кислорода. А те, в свою очередь, начинают повреждать важные для нашей жизнедеятельности биологические молекулы. И стали считать, что активные формы кислорода - это вредные побочные продукты обмена веществ.

Эта точка зрения продолжает доминировать до сегодняшнего дня. Хотя древнейшее изречение Гиппократа говорит о том, что всё есть яд, и всё есть лекарство. Всё зависит только от дозы. И вот сегодня только самые фанатичные сторонники всеобщей токсичности активных форм кислорода продолжают придерживаться этой точки зрения. Хотя оказалось, что активные формы кислорода - это универсальные регуляторы всех процессов жизнедеятельности.

В нормальной физиологии эти активные формы кислорода исследуются как благотворные факторы, как факторы жизни. Даже развитие оплодотворённой клетки (когда сперматозоид оплодотворяет яйцеклетку) начинается с того, что эта клетка начинает в десять раз интенсивней потреблять кислород, который весь, практически, идёт на производство активных форм кислорода. Что это - самоубийство? Нет, - это необходимое условие дальнейшего развития клетки.

До сих пор в научной литературе доминирует идея, что из того кислорода, который мы вдохнули, на производство активных форм кислорода идёт лишь несколько процентов. И это считается какими-то упущениями, ошибками метаболизма. На самом же деле, более тщательные исследования показывают, что десятки процентов всего кислорода, который мы потребляем, идёт на производство активных форм кислорода.

Без производства активных форм кислорода нашим организмом, ферментами нашего организма, клетками нашего организма не возможен иммунитет. Приобретённый иммунодефицит, когда можно говорить о синдроме, - это либо неспособность нашего организма или пониженная способность нашего организма производить активные формы кислорода, либо, напротив, избыточное производство активных форм кислорода в ответ на те или иные факторы окружающей среды. Например, отёк Квинке или острая аллергия - это сверхинтенсивная продукция активных форм кислорода. Это плохо. Но если задавить продукцию активных форм кислорода в нашем организме, то это будет ничуть не лучше, потому что тогда любая бактерия, любой вирус в нашем организме получит благоприятные условия для собственного развития.

О воздухе мы уже говорили, что жизнедеятельность поддерживает лишь влажный воздух, содержащий не менее 300-500 штук в кубическом сантиметре молекул активных форм кислорода, супероксидных радикалов. И ценность питьевой воды зависит от присутствия в ней не просто кислорода, а активного кислорода. В общем, это и самоочистка воды, это и её ценность. Вот активные формы кислорода в нормальной физиологии.

Я уже не буду останавливаться на том, что нормальная физиология основана на нормальном функционировании всех клеток нашего организма. И биохимики, клеточные биологи, молекулярные биологи собрали уже достаточно большой материал, который говорит о том, что активные формы кислорода выступают в форме универсальных регуляторов самых разнообразных процессов жизнедеятельности, которые протекают на клеточном уровне.

Вот уже в 21 веке, начиная с 2000 года стали появляться работы, которые имеют даже такое название: «Активные формы кислорода - сигнал для жизни». Выяснилось, что без перекиси водорода или без супероксидного радикала невозможно деление нормальных клеток, а без деления клеток невозможно существование жизни, её развитие, продолжение, да и просто существование нашего организма.

С другой стороны, деление клеток может быть патологическим - это онкологические заболевания. И выяснилось, что активные формы кислорода, перекись водорода и другие активные формы кислорода, запускают механизм гибели или, что ещё более удивительно, дифференцировки злокачественных клеток. То есть злокачественные клетки в определённых условиях могут трансформироваться, возвращаться обратно в нормальное состояние. И для этого тоже нужны активные формы кислорода.

Что касается использования или применения активного кислорода в медицинской практике, да и просто в практике оздоровления, то эти подходы имеют довольно богатую историю. Я уже не буду говорить о том, что свежий воздух и свежая вода, которые содержат активные формы кислорода, намного лучше, чем спёртый воздух и дурная вода, которые не содержат активных форм кислорода. То есть, просто-напросто, для того, чтобы оставаться здоровым, нужно, чтобы мы получали эти активные формы кислорода из окружающей среды. Если же мы их получаем недостаточно или избыточно, за счёт облучения, например, то тогда с помощью активного кислорода можно и лечить. И есть такой термин - окситерапия или лечение активным кислородом.

Я думаю, что многие слышали о том, что существует перекисно-водородная терапия. Эта перекисно-водородная терапия не запрещена, но и не поддерживается пока достаточно широко в медицине. Но, тем не менее, есть врачи, которые её достаточно широко используют. Рекомендуется хотя бы такая простейшая вещь, как ополаскивание рта слабыми растворами перекиси водорода. Понятно, что это приведёт к снижению содержания бактерий в полости рта, но действие оказывается более выраженным и на другие функции организма. Существуют даже внутривенные вливания очень слабых растворов перекиси водорода. Они стали впервые применяться в конце 19 века, и до 30-х годов прошлого столетия очень широко использовались.

Аэроионизация. Все слышали о люстрах Чижевского. Другой вопрос - какого они качества, насколько эффективно они работают. Но это - улучшение качества воздуха, которым мы дышим.

Озонотерапия. В нашей стране очень широко используется озонотерапия как лечебный приём, который позволяет облегчить состояние больных и даже, в определённых случаях, излечить от весьма тяжёлых заболеваний. Озон - это, естественно, тоже активная форма кислорода.

И, наконец, синглетно-кислородная терапия. Следуя Ван дер Валку, singlet oxygen energy therapy, то есть терапия энергией синглетного кислорода, сокращённо - SOE. Что же это за синглетно-кислородная терапия? Откуда она берётся? И откуда, вообще говоря, берётся этот синглетный кислород в нашем организме? Я вам показывал химически способ получения синглетного кислорода, но откуда он берётся в нашем организме?

Дело в том, что в нашем организме непрерывно производятся такого рода супероксидные радикалы. Те радикалы, которые находятся в воздухе, называются отрицательно заряженными аэроионами. Они и в нашем организме производятся с помощью ферментов. Эти супероксидные радикалы производятся и тут же, очень быстро, взаимодействуют друг с другом потому, что эти две частицы чрезвычайно активны, в результате чего получается перекись водорода. И по этому уравнению должен высвободиться кислород. Когда две энергичные частицы провзаимодействовали друг с другом, то выделяется порция энергии, достаточно интенсивная для того, чтобы кислород выделился не в своём основном триплетном состоянии, а для того, чтобы он выделился в возбуждённом состоянии. Это возбуждённое состояние и есть синглетная форма кислорода.

Перекись водорода. Сама по себе перекись водорода - частица достаточно инертная. Мы можем пойти в аптеку и купить 3%-ную перекись водорода и, если мы её не будем держать в тепле и на свету, она будет довольно долго сохраняться. Но, при некоторых условиях, когда присутствуют катализаторы, перекись водорода очень быстро распадается. Достаточно в перекись водорода сунуть железный гвоздь, и вы сразу увидите, как оттуда пойдут пузыри кислорода, да ещё, к тому же, этот раствор очень быстро нагреется. Перекись водорода в присутствии катализаторов распадается, получается вода и, опять же, возбуждённый кислород, синглетный кислород.

Поскольку в нашем организме в норме несколько десятков процентов идёт на производство супероксидных радикалов, которые тут же исчезают с синглетным кислородом, перекись водорода, которая с помощью фермента каталазы тут же разваливается, и получается синглетный кислород, то продуктом этих свободно-радикальных реакций, которые непрерывно текут в нашем организме, является синглетный кислород. Но это очень неустойчивая форма кислорода, потому что она находится в возбуждённом состоянии, как бы как камень, который находится на вершине горы, на остром пике, он там долго удержаться не может, и он быстро свалится вниз, высвободив энергию электромагнитный волн, энергию электронного возбуждения. Это и есть энергия синглетного кислорода. Значит, в организме в норме, в здоровом состоянии всё время должен производиться синглетный кислород.

А что же такое вредное, патологическое действие активных форм кислорода? Их патологическое действие может возникать тогда, когда эта реакция не протекает чрезвычайно быстро, и активные частицы будут не друг друга аннигилировать, устраняться, а начнут вступать в химические реакции с ДНК, белками, липидами и так далее. И тогда, с одной стороны, супероксидные радикалы будут повреждать биоорганические молекулы, которые нужны нам для нашего существования, а с другой стороны, энергия синглетного кислорода в организме не будет появляться.

Перекись водорода, так или иначе, всегда вырабатывается. И если она не будет быстро устраняться, то она тоже может распадаться и вступать в химические реакции с другими веществами, и опять идёт повреждение, с одной стороны, органических молекул, а с другой стороны, энергия синглетного кислорода не вырабатывается.

Это с одной стороны. Правильно, что активные формы кислорода очень вредны. С другой стороны правильно, что активные формы кислорода абсолютно необходимы для жизнедеятельности. Они очень вредны, когда они выступают как химические вещества, убивающие нормальные молекулы. Они нужны для жизнедеятельности, когда идёт их поток, когда они производятся и тут же элиминируются, когда есть бурный поток.

Здесь можно привести такую аналогию. Например, быстрый горный ручей. Этот ручей даёт чистый свежий воздух, вода там прохладная и приятная. И вот этот ручей впал в какую-то ложбину, и вода остановилась там, и эта вода начинает освещаться, она начинает дурно пахнуть, всё та же самая вода. То есть произошло застойное явление. Если вода в горном ручье полезная для здоровья, то вода из лужи, куда часть этой воды попала, наверное, может вызвать какие-то неприятности, если мы будем потреблять её.

Что же, собственно, придумал Ван дер Валк? Откуда он взял энергию синглетного кислорода для того, чтобы можно было её использовать целенаправленно? Ван дер Валк отталкивался в своём изобретении от уже известного тогда принципа, который назывался фотодинамическая терапия рака. Каким образом можно обычный кислород превратить в синглетный кислород? Можно превратить с помощью химических реакций, о чём шла речь, но можно превратить обычный кислород в синглетный, возбудив его, зарядив квантом энергии.

Как можно зарядить квантом энергии этот кислород? Оказалось, что не всё так просто. Мы должны чрезвычайно интенсивно освещать обычный воздух, для того, чтобы там появился синглетный кислород. Это не очень легко получается. А вот если присутствуют вещества, которые называются фотодинамические красители, и если эти вещества поглощают свет из окружающей среды, то они при этом возбуждаются, переходят в заряженное состояние и передают свою энергию молекуле кислорода, а обычный кислород переходит в состояние синглетного кислорода.

Такого рода вещества, красители, в каком-то количестве есть в нашем организме. Те, кто знает немножко химию и биохимию, видят, что молекула этого фотодинамического красителя очень похожа на молекулу гемма, которая в нашем гемоглобине отвечает за перенос кислорода. Из гемма получаются другие вещества - парфирины, которые могут возбуждаться внешним светом и активировать кислород, переводя его в синглетное состояние.

Что же такое фотодинамическая терапия? Оказалось, что если человеку с онкологическим заболеванием ввести такого рода краситель, то этот краситель по каким-то причинам (это просто чистый факт, не имеющий пока своего объяснения) концентрируется в опухолевой ткани и почти не концентрируется в нормальных тканях. Краситель концентрируется в опухолевых тканях, и, если эта опухолевая ткань локализована, и её освещать с помощью лазера, например, с разных сторон, т.е. подводить энергию лазера к этой самой ткани, то в районе этой ткани кислород будет переходить в синглетное состояние. И его там будет настолько много, что опухолевая ткань рассосётся или частично погибнет, в общем, будет уничтожена.

Но существует некоторая проблема с фотодинамическими красителями, почему этот метод терапии, который обладает высокой очень эффективностью при определённых ситуациях, почему он не получил такого широкого распространения? Потому что, если опухоль находится, например, в печени, в глубине организма, то трудно достать туда с помощью луча лазера. Фотодинамическая терапия очень хорошо работает, если опухоли поверхностные или можно их подсветить, подвести с помощью световода энергию лазера.

Это с одной стороны. Но есть ещё и другие обстоятельства, не чисто технические, которые не дают возможности широко распространять эту терапию. В нашей стране, должен сказать, фотодинамическая терапия рака, учёные и врачи, работающие в этой области, пожалуй, имеют приоритет по сравнению с другими странами.

Почему я об этом заговорил? Я заговорил об этом для того, чтобы сказать, что существуют такие вещества, которые называются фотодинамические красители. Если их осветить светом, эффективно поглощаемым, а рядом присутствует кислород, то этот кислород будет превращаться в синглетный кислород. И вот, собственно, этот принцип и был использован Ван дер Валком для создания прибора, который он назвал в своё время «Валк Ион», производящего энергию синглетного кислорода. Сейчас прибор называется «Актив Эйр», «Эйр Энерджи». Вот, собственно, как работает эта система.

Самого по себе синглетного кислорода на выходе из этой камеры нет, он долго не живёт. Поэтому, хотя он и является очень сильным окислителем, но он не будет вступать в химические реакции. Если мы вдыхаем этот влажный воздух, то в нём отсутствуют активные химические частицы, они не будут повреждать ни слизистые, ни лёгкие, ни ноздри и так далее. То есть ничего здесь негативного не будет.

Здесь есть такая картинка, такой слайд, который показывает, как устроена одна из модификаций этой камеры.

Что делал в своё время Ван дер Валк? Во-первых, он использовал это ещё с начала 90-х - середины 90-х годов, когда эта методика стала применяться. Он делал две процедуры. Одна процедура - это просто вдыхание активированного энергией синглетного кислорода влажного воздуха. А вторая процедура - это освещение светом, который содержит в себе частоты, колебания, соответствующие энергии синглетного кислорода, воды, и затем питьё этой воды.

В общем, два эти способа использования энергии синглетного кислорода дополняют друг друга. Дыхание длилось в течение нескольких минут, нескольких десятков минут, но это уже было дело врачей, которые разрабатывали курсы применения энергии синглетного кислорода. А затем происходило питьё заряженной воды. И такого рода процедуры в руках Ван дер Валка приводили часто к совершенно удивительным результатам, излечению людей, которые давно страдали от тяжких хронических заболеваний.

И что важно, существенно - это то, что никогда не было побочных эффектов. Почему? Потому что здесь используется чистая электромагнитная энергия. Здесь не используются химические вещества.

Я говорил о перекисно-водородной терапии, озонотерапии, даже аэроионотерапии. Чем отличается этот подход от тех подходов, которые тоже, вообще говоря, часто приносят пользу? А тем, что в других видах терапии очень важна дозировка. Если вы перебрали эти самые активные частицы, которые, в конечном-то итоге, должны распасться и превратиться в синглетный кислород, который должен отдать свою энергию, если активных частиц слишком много, если в организме не достаточно эффективно функционирует система, которая из супероксид радикалов делает перекись водорода, а из перекиси водорода, соответственно, - воду и синглетный кислород, то возможны, естественно, побочные реакции этих химически активных частиц, которые будут сопровождаться неприятными последствиями.

Это с одной стороны. С другой стороны, в других терапевтических подходах эта энергия синглетного кислорода будет получаться в очень сложной среде организма. И поэтому эффективность использования других методов окситерапии, пожалуй, может быть в каких-то конкретных случаях не хуже, чем энергия синглетного кислорода. Но, в целом, они, просто логически рассуждая, имеют более низкую эффективность, а также опасность побочных реакций. Иногда это слишком жёсткая терапия. Что касается энергии синглетного кислорода, то это очень мягкая терапия. То есть, если эта энергия не нужна здоровому организму, значит, абсолютно никаких последствий и не будет. Она не будет поглощаться тем, что будет поглощать её в больном организме.

Но вот уже в 2000-е годы началось исследование клиницистами и врачами сначала на здоровых людях. Вообще говоря, есть такая врачебная шутка: здоровых нет, есть недообследованные. Это действительно факт, что если тщательно обследовать каждого человека, то обязательно у него какие-то отклонения от среднестатистической нормы обнаружатся. Тем не менее, брались люди, так называемые, практически здоровые, и выяснилось, что даже если практически здоровые люди в определённом режиме используют энергию синглетного кислорода, то у них наблюдается улучшение их состояния. Не говоря уже о людях, которые здоровые, но не практически, а так называемые, амбулаторные пациенты.

Вот, например, в работе немецкого медика Кнопа в 2004 году было показано, что, если сравнивать дыхание влажным воздухом, заряженным энергией синглетного кислорода, в течение 10-15 минут с вдыханием чистого кислорода, то происходит существенное уменьшение частоты сердечных сокращений, достоверно более высокое, чем, если бы человек дышал простым неактивным кислородом.

А что такое уменьшение частоты сердечных сокращений? А это, между прочим, - уменьшение потребления кислорода. И, казалось бы, парадокс. А хорошо ли это, уменьшение потребления кислорода? Когда человек дышит активированным воздухом, он начинает меньше потреблять кислорода. Нам кажется, может быть, он тогда задохнётся?

На самом деле, опять приведу такую довольно грубую аналогию. Вот есть два автомобиля. Один с прекрасно отлаженным двигателем потребляет, предположим, 6 литров бензина на 100 километров. А другой, точно такой же, но с плохо отлаженным двигателем, он будет потреблять на те же 100 километров в два раза больше бензина. Соответственно, он и кислорода сожжёт в два раза больше. Так хорошо ли это? Главное - не сколько кислорода потребляется, а насколько эффективно используется тот кислород, который идёт на окисление.

Между прочим, это тоже не всеобщее знание, хотя, конечно, грамотные квалифицированные медики и биологи об этом знают, что при старении у человека идёт увеличение потребления кислорода для сохранения жизнедеятельности по сравнению с тем, сколько потреблял тот же самый человек, когда он был молодым, здоровым, энергичным и так далее. То есть, с возрастом мы начинаем более интенсивно дышать. Почему? Потому что мы начинаем хуже использовать кислород.

А подышав активированным воздухом, мы начинаем дышать менее интенсивно, значит, мы начинаем более эффективно использовать кислород. А это значит - меньше побочных продуктов окисления, меньше интоксикации организма и так далее.

Есть такой показатель, который называется Вариабельность сердечного ритма. Что он значит? Он означает следующую вещь. Вообще, в организме у человека в норме в покое должен быть достаточно слабый пульс, то есть, относительно медленный пульс, примерно 60-70 сердечных сокращений в минуту. Если человек пережил какой-то стресс или выполнил физические упражнения, то, естественно, это требует гораздо более интенсивного производства энергии, пульс должен возрастать. Но когда это состояние кончилось, то, соответственно, пульс должен спускаться до нормального уровня. Это называется вариабельность пульса, то есть, чем выше эта вариабельность, тем лучше организм взаимодействует с различного рода факторами окружающей среды, то есть его эффективность намного выше. Если же у человека в покое пульс 80, а при активности он поднимается до 120, предположим, а потом ещё он долго-долго переходит в покой, успокаивается, значит, вариабельность низкая. Ясно, что это плохо.

И вот, вариабельность сердечного пульса после спировитализации, т.е. после дыхания воздухом, насыщенным энергией синглетного кислорода. Это, просто-напросто, - разные пациенты. Изменение вариабельности сердечного ритма у каждого из 15 испытуемых: у одних вариабельность меньше увеличилась, у других - сильно увеличилась, но практически у всех людей, которые дышали активированным воздухом, вариабельность возросла.

Естественно, возникает вопрос: надолго ли такого рода эффект? Для того, чтобы закрепить любой эффект от положительного воздействия, необходим, конечно, определённый курс, необходима какая-то повторность. Но это уже вопросы, которые связаны с работой конкретного медика, конкретного врача с конкретным пациентом. Это уже немножко выходит за рамки нашего рассказа.

Уже на большом количестве людей, которые были испытуемыми или которые использовали этот прибор для того, чтобы улучшить свою жизнедеятельность, доказано повышение общего качества жизни, по их отзывам, по их анализам и так далее. Энергетический статус, в среднем, повышается чуть не в два раза. Хорошее самочувствие повышается на 40%. Существуют тесты и опросники, которые позволяют это таким образом оценить.

Следует также отметить, что дыхание активированным воздухом повышает эффективность действия лекарственных средств.

В общем, качество жизни у людей, которые регулярно дышат воздухом, обогащённым энергией синглетного кислорода, повышается.

На следующем слайде перечислены соматические болезни, с которыми нам поможет справиться энергия синглетного кислорода: заболевания глаз, сердечно-сосудистой системы, замедление процессов старения и так далее. Единственное, что необходимо понимать, что однократное использование этого прибора, кратковременно повысит, так сказать, вашу активность. Дальше всё вернётся на круги своя, не ухудшится, но вернётся в прежнее состояние. Необходимо регулярно, особенно людям в возрасте, прибегать к дыханию воздухом, обогащённым энергией синглетного кислорода. Говорят, долго болел - долго лечиться надо.

Энергия синглетного кислорода находит своё применение и для спортсменов. Проведено множество экспериментов, которые показали улучшение спортивной активности, улучшение показателей спортсменов. В частности, с чем это было связано? После серьёзной физической нагрузки у человека, естественно, устают мышцы, устаёт организм в целом. Эта усталость выражается в том, что в крови появляется молочная кислота, то есть процессы окисления идут не до конца, кислород перестаёт эффективно использоваться, уменьшается количество АТФ, то есть главной энергетической валюты. Так в контрольной группе произошло совершенно типичное падение энергетики после физического упражнения и затем очень-очень медленная регенерация. А в группе, которая дышала активированным воздухом, падение энергетики было не столь быстрое, следовательно, эти спортсмены будут продолжать работать гораздо эффективнее, и регенерация завершится намного быстрее.

Сегодня уже многие сотни врачей, в частности, в Германии и в некоторых других странах Европейского Союза, и медицинских учреждений используют этот прибор. Что касается энергии синглетного кислорода, то те, кто этим интересуется, могут найти уже и выступления, и лекции практикующих эту терапию врачей. Всё шире начинает распространяться этот принцип физиотерапии.

Я бы хотел закончить тем, что надо подчеркнуть одно важнейшее обстоятельство. Энергия синглетного кислорода - это естественная энергия живой природы. Вернёмся снова к свежему воздуху. Мы уже хорошо знаем, и каждый это чувствует, что свежий воздух лучше, чем воздух душный. Что же такое свежий воздух? Где мы можем найти свежий воздух? Свежий воздух там, где много зелени. Например, я думаю, что сейчас многие имеют дачные участки и косят газонокосилкой траву. Так вот после того, как люди покосили траву, они чувствуют намного более свежий воздух. Все запахи становятся более яркими, более приятными, и, вообще, возникает ощущение свежести, здоровья. Воздух над свежескошенным газоном полон энергией синглетного кислорода. Или те же ощущения свежести и здоровья после дождя в лесу. Воздух в сосновом лесу полон энергией синглетного кислорода. Воздух у водопада также полон энергией синглетного кислорода, потому что вода, падающая с большой высоты и разбивающаяся на свободные радикалы, снова затем превращается в воду, и, в результате, освобождается энергия, которая активирует кислород, и кислород становится синглетным. Хлорофилл зелёных растений при освещении превращает инертный кислород в активный синглетный кислород. То есть свежий воздух там, где много зелени, и эта зелень активно фотосинтезирует на солнечном свету, а растения являются источниками энергии синглетного кислорода.

В принципе, людям, которые живут всегда в таких условиях, наверное, все эти приборы вряд ли и потребуются. Они и так регулярно будут использовать эту естественную энергию для того, чтобы долго оставаться бодрыми, живыми, энергичными.

Однако, большинство из нас вряд ли переселится в такого рода святые места. Большинство из нас будет продолжать жить в условиях высокой загазованности воздуха, в условиях гиподинамии, которая тоже приводит к снижению производства нормальных потоков активного кислорода в нашем организме. В общем, нам необходимо поддерживать свою активность, своё состояние здоровья разными способами.

И, с моей точки зрения, этот метод, который был изобретён и идея, которая была выдвинута в своё время Тони ван дер Валком, идея энергии синглетного кислорода - это чрезвычайно плодотворная идея, она будет очень быстро развиваться, как мне кажется.

Чем в основном, триплетном состоянии. Энергетическая разница между самой низкой энергией O 2 в синглетном состоянии и наименьшей энергией триплетного состояния составляет около 11400 кельвин (T e (a 1 Δ g ← X 3 Σ g −) = 7918,1 см −1), или 0,98 эВ . Открыт Х. Каутским .

Энциклопедичный YouTube

1 / 3

Неорганическая химия. Кислород. Урок 10

Получение кислорода

Получение кислорода из пероксида водорода

Субтитры

Строение молекулы

Химические свойства

Молекулы хлорофилла способны под действием света эффективно образовывать триплетное возбужденное состояние хлорофилла и таким путём сенсибилизировать образование синглетного кислорода. Полагают, что одна из функций полиенов, в первую очередь, каротиноидов , в фотосинтетических системах - предотвращать повреждения, вызываемые образованием синглетного кислорода, путём диссипации избыточной световой энергии, попадающей на фотосинтетические компоненты клеток, путём дезактивации возбужденных молекул хлорофилла в триплетном состоянии, либо путём прямого тушения молекул синглетного кислорода.
Полагают [кто? ] , что синглетный кислород образуется также при действии

В этой статье рассматривается, что такое синглетный кислород, его отличия от обычного, и где он применяется.

Синглетный кислород - это тот же молекулярный кислород, то есть формула синглетного кислорода тоже O2. Обычные и синглетные молекулы отличаются друг от друга только на уровне квантовой механики, то есть орбиталей и электронов.

Особенности строения и химии синглетного кислорода

В отличие от триплетного или основного кислорода, у синглетного есть неподеленная электронная пара. В таком состоянии кислород обладает более высокой энергией. В газовой фазе наиболее стабильные синглетные молекулы могут сохраняться до 72 часов, но со временем они все равно переходят в более стабильное триплетное состояние с меньшей энергией. В растворе этот переход происходит быстрее секунды.

Химические отличия синглетного кислорода состоят в том, что он активнее вступает в химические взаимодействия. Кислород в синглетном состоянии является более сильным окислителем, а также может участвовать в органических процессах, в которых не участвуют триплетные молекулы.

Польза и вред синглетного кислорода

В организме активный кислород переводится в обычный антиоксидантной защитной системой, но при нарушениях этой системы могут развиваться заболевания. Для их лечения и профилактики используют антиоксиданты.

Побочные эффекты длительного воздействия активного кислорода:

окисление мембранных липидов и повреждение клетки;
окисление холестерина и негативные изменения в сосудах;
повреждение генетического аппарата клетки и др.

При этом дозированное использование специально сгенерированного активного кислорода приносит пользу и показано при многих заболеваниях. В жидкой среде клетки поступающий активный кислород быстро переходит в триплетную фазу, выделяя энергию. Это стимулирует многие важные биохимические процессы.

Лечебные эффекты синглетного кислорода:

стимуляция собственной антиоксидантной системы;
ускорение реакций обмена и процессов регенерации;
устранение воспалительных процессов;
повышение эффективности дыхания, устранение гипоксии;
разжижение мокроты в легких и облегчение ее выхода;
улучшение кровообращения;
нормализация артериального давления.

Активный кислород используется для лечения и профилактики многих метаболических, сердечнососудистых, гормональных, легочных, пищеварительных и неврологических заболеваний.

Получение активного кислорода

Есть специальные генераторы кислорода, которые переводят обычный кислород в более активный. Для активации кислорода используется физическое воздействие - высокочастотный электрический разряд, магнитное поле и другие. Такие аппараты обычно получают кислород из атмосферного воздуха в невысокой концентрации (около 30%), они не заменяют обычные медицинские кислородные аппараты в лечении тяжелых заболеваний легких и не подходят для оказания экстренной помощи при острой гипоксии.