أكسيد النيتريك هو غاز خامل ليس له صفات عطرية أو لون. هناك عدة اتصالات:
- الأكسيد (I) لا يشكل الملح. إذا كان التركيز مرتفعا، فإنه يمكن أن يسبب تحفيز الجهاز العصبي. ويسمى أيضًا غاز الضحك. وقد وجد أكسيد النيتريك استخدامه كمخدر خفيف في الطب؛
- أول أكسيد النيتروجين هو غاز عديم اللون. خاصية أكسيد النيتريك (II) هي درجة ذوبانه المنخفضة في الماء؛
- الأكسيد (III) سائل ذو لون أزرق غامق. في ظل الظروف العادية فإنه يظهر عدم الاستقرار. عند تفاعله مع الماء، فهو قادر على تكوين حمض النيتروز؛
- للأكسيد (IV) شكل غازي ولونه بني. في هذه الحالة، تكون المادة أثقل من الهواء، وبالتالي يمكن ضغطها بسهولة. من خصائص أكسيد النيتريك قدرته على التفاعل مع الماء والمحاليل القلوية؛
- الأكسيد (V) هو مادة في شكل بلوري بدون لون. يعرض خصائص عامل مؤكسد قوي.
أكسيد النيتريك كمضاف غذائي له خصائص مضادة للهب والتزجيج. يُعرف هذا المركب أيضًا بأسماء أنهيدريد النيتروز، وأكسيد غير مملح، وثاني أكسيد النيتروجين، وأنهيدريد النيتريك، وثالث أكسيد الدينتروجين، وأول أكسيد النيتروجين، وخامس أكسيد الدينتروجين، ورابع أكسيد الدينتروجين، وأزيد النيتروسيل، وثلاثي نيتراميد.
تطبيقات أكسيد النيتريك
عمليا لا يستخدم المركب كمضاف غذائي. وقد وجد أكسيد النيتريك تطبيقه في تغليف المواد الغذائية، فهو يستخدم لتحضير زيوت الأيروسول وكريمة الخفق.
ونظرًا لخصائصه الخاصة، يُستخدم المركب كرذاذ غاز في الزجاجات الطبية. نظرا لقدرته على إظهار تأثير مخدر، يتم استخدام الأكسيد في الممارسة الجراحية.
أكسيد النيتريك في الجسم
كما ثبت في السنوات الأخيرة، فإن جزيء أكسيد النيتريك له نطاق واسع من التأثيرات البيولوجية. يمكن تقسيم هذا الإجراء إلى وقائي وتنظيمي وضار.
يشارك الأكسيد في تنظيم أنظمة الإشارات بين الخلايا وداخل الخلايا. بالإضافة إلى ذلك، فإن المركب مسؤول عن استرخاء بطانة الأوعية الدموية للعضلات الملساء ويشارك في عمليات الجهاز التناسلي والمناعي والعصبي. يظهر خصائص تثبيط الخلايا والسامة للخلايا.
يتم استخدام الأكسيد بواسطة خلايا الجهاز المناعي لتدمير الخلايا السرطانية والبكتيريا الخبيثة. في حالة حدوث اضطرابات في التمثيل الغذائي والتخليق الحيوي لأكسيد النيتريك، يحدث الربو القصبي وأمراض القلب التاجية وارتفاع ضغط الدم الرئوي الأولي واحتشاء عضلة القلب والاكتئاب العصبي ومرض السكري وأمراض التنكس العصبي والعجز الجنسي وارتفاع ضغط الدم الشرياني الأساسي.
أكسيد النيتريك في الرياضة
ربما سمع الكثيرون عن المنتجات التي يمكنها تنشيط إنتاج أكسيد النيتريك. أصبحت هذه المنتجات شائعة جدًا في صناعة المكملات الغذائية. ويعتقد أنه من خلال زيادة إنتاج الأكسيد، يزداد تدفق الدم إلى عضلات الهيكل العظمي، مما له تأثير إيجابي على جسم الرياضي.
وفقا للعلماء في جامعة تكساس، فإن مرحلة الحد من معدل الأنسجة للأحماض الأمينية هي المسؤولة عن النقل عبر السائل الخلالي والدم. وهذا يعني أن زيادة تدفق الدم إلى العضلات الهيكلية، إلى جانب زيادة تركيز الأحماض الأمينية، يضمن امتصاصًا أكثر كثافة للأحماض الأمينية بواسطة خلايا العضلات.
أضرار أكسيد النيتريك
ومهما كان الأمر، فإن أكاسيد النيتروجين ضارة وخطيرة على صحة الإنسان. ونتيجة لذلك، فإن المضافات الغذائية تنتمي إلى فئة الخطر الثالثة. على سبيل المثال، يعتبر NO سمًا قويًا يؤثر على الجهاز العصبي المركزي ويمكن أن يؤدي إلى تلف الدم عن طريق ربط الهيموجلوبين. كما أن ثاني أكسيد النيتروجين شديد السمية ويمكن أن يسبب تهيج الجهاز التنفسي.
المواد شعبيةاقرأ المزيد من المقالات
02.12.2013
نحن جميعا نمشي كثيرا خلال النهار. حتى لو كان لدينا أسلوب حياة خامل، فإننا لا نزال نمشي - ففي نهاية المطاف، نحن...
607513 65 مزيد من التفاصيل
10.10.2013
خمسون عامًا بالنسبة للجنس العادل هو نوع من المعالم التي تعبرها كل ثانية...
447015 117 مزيد من التفاصيل
02.12.2013
في الوقت الحاضر، لم يعد الجري يثير الكثير من التقييمات الحماسية، كما كان الحال قبل ثلاثين عامًا. ثم المجتمع...
مقدمة
إذا نظرت عن كثب إلى النيتروجين في الجدول الدوري للعناصر الكيميائية بقلم D. I. Mendeleev، ستلاحظ أنه يحتوي على تكافؤ متغير. وهذا يعني أن النيتروجين يشكل عدة مركبات ثنائية مع الأكسجين في وقت واحد. تم اكتشاف بعضها مؤخرًا، وتمت دراسة بعضها على نطاق واسع. هناك أكاسيد النيتروجين منخفضة الاستقرار ومستقرة. تختلف الخصائص الكيميائية لكل من هذه المواد تمامًا، لذلك يجب أخذ خمسة أكاسيد نيتروجين على الأقل في الاعتبار عند دراستها. وهذا ما سنتحدث عنه في مقال اليوم.
أكسيد النيتريك (I)
الصيغة هي N 2 O. ويمكن أن يطلق عليها أحيانًا أوكسينيتريد النيتروجين، وأكسيد ثنائي النيتروجين، وأكسيد النيتروز أو غاز الضحك.
ملكيات
في الظروف العادية يكون غاز عديم اللون ذو رائحة حلوة. يمكن حله بالماء والإيثانول والأثير وحمض الكبريتيك. إذا تم تسخين أكسيد النيتروجين الغازي أحادي التكافؤ إلى درجة حرارة الغرفة تحت ضغط 40 ضغط جوي، فإنه يتكثف إلى سائل عديم اللون. وهو أكسيد غير مكون للملح يتحلل عند تسخينه ويعمل كعامل اختزال في التفاعلات.
إيصال
ويتكون هذا الأكسيد عند تسخين الماء الجاف، وطريقة أخرى للحصول عليه هي التحلل الحراري لخليط من حمض السلفاميك + حمض النيتريك.
طلب
يستخدم كمخدر استنشاقي، وتعرف صناعة المواد الغذائية هذا الأكسيد باسم المادة المضافة E942. كما أنه يستخدم لتحسين الخصائص التقنية لمحركات الاحتراق الداخلي.
أكسيد النيتريك (II)
الصيغة - لا. يوجد تحت أسماء أول أكسيد النيتريك وأكسيد النيتريك وجذر النتروسيل
ملكيات
في الظروف العادية، يكون على شكل غاز عديم اللون قليل الذوبان في الماء. من الصعب تسييله، لكن في حالته الصلبة والسائلة يكون لونه أزرق. يمكن أكسدة هذا الأكسيد بواسطة الأكسجين الجوي
إيصال
من السهل جدًا الحصول عليه، للقيام بذلك، تحتاج إلى تسخين خليط من النيتروجين والأكسجين إلى 1200-1300 درجة مئوية. في الظروف المختبرية يتم تشكيله في عدة تجارب في وقت واحد:
- تفاعل النحاس مع محلول حمض النيتريك 30%.
- تفاعل نتريت الصوديوم وحمض الهيدروكلوريك.
- تفاعل أحماض النيتروز والهيدروديك.
طلب
هذه هي إحدى المواد التي يتم الحصول على حمض النيتريك منها.
أكسيد النيتريك (III)
الصيغة - ن 2 أو 3. ويمكن أن يطلق عليه أيضًا أنهيدريد النيتروز وأكسيد النيتروجين.
ملكيات
في الظروف العادية يكون سائلًا ذو لون أزرق، وفي الظروف القياسية يكون غازًا عديم اللون. يوجد الأكسيد النقي فقط في حالة التجميع الصلبة.
إيصال
ويتكون من تفاعل 50٪ من حمض النيتريك وأكسيد الزرنيخ ثلاثي التكافؤ الصلب (يمكن أيضًا استبداله بالنشا).
طلب
كما يتم الحصول على أملاحه في المختبرات التي تستخدم هذه المادة.
أكسيد النيتريك (الرابع)
الصيغة - رقم 2. ويمكن أن يطلق عليه أيضًا ثاني أكسيد النيتروجين أو الغاز البني.
ملكيات
الاسم الأخير يتوافق مع إحدى خصائصه. بعد كل شيء، هذا الأكسيد له مظهر إما غاز بني محمر أو سائل مصفر. يتميز بالنشاط الكيميائي العالي.
إيصال
يتم الحصول على هذا الأكسيد عن طريق تفاعل حمض النيتريك والنحاس، وكذلك أثناء التحلل الحراري لنترات الرصاص.
طلب
يتم استخدامه لإنتاج أحماض الكبريتيك والنيتريك وأكسدة السائل والمختلط
أكسيد النيتريك (V)
الصيغة - N 2 O 5. يمكن العثور عليها تحت أسماء خامس أكسيد الدينتروجين، نترات النيترويل، أو أنهيدريد النيتريك.
ملكيات
لها مظهر بلورات عديمة اللون ومتقلبة للغاية. يمكن أن تذوب عند درجة حرارة 32.3 درجة مئوية.
إيصال
ويتكون هذا الأكسيد من خلال عدة تفاعلات:
- تجفيف حمض النيتريك مع أكسيد الفوسفور الخماسي التكافؤ.
- تمرير الكلور الجاف
- تفاعل الأوزون مع أكسيد النيتروجين رباعي التكافؤ.
طلب
ونظرًا لعدم استقراره الشديد، لا يتم استخدامه في أي مكان بشكله النقي.
خاتمة
في الكيمياء، هناك تسعة أكاسيد النيتروجين، ما ورد أعلاه ليس سوى مركبات كلاسيكية لهذا العنصر. أما الأربعة المتبقية فهي، كما ذكرنا سابقًا، مواد غير مستقرة. ومع ذلك، لديهم جميعا شيء واحد مشترك - سمية عالية. تؤدي انبعاثات أكاسيد النيتروجين في الغلاف الجوي إلى تدهور صحة الأشخاص الذين يعيشون بالقرب من المصانع الكيميائية الصناعية. أعراض التسمم بأي من هذه المواد هي الوذمة الرئوية السامة واضطراب الجهاز العصبي المركزي وتلف الدم الذي يكون سببه ارتباط الهيموجلوبين. ولذلك، يجب التعامل مع أكاسيد النيتروجين بحذر، وفي معظم الحالات، يجب استخدام تدابير وقائية.
أكسيد النيتريك هو جزيء إشارة يتكون من النيتروجين (N) والأكسجين (O)، والذي يسمى حرفيًا NO. يلعب أكسيد النيتريك دورًا رئيسيًا في استرخاء الأوعية الدموية (تنظيم ضغط الدم، ضعف الانتصاب)، الاستجابة المناعية، الالتهابات، النشاط المضاد للتخثر وتكوين الذاكرة.
يُعرف أيضًا باسم: لا
الأهمية البيولوجية
بناء
أكسيد النيتريك (المشار إليه فيما بعد بـ NO - في الصورة أدناه) هو جزيء إشارة صغير تم تصنيعه من الحمض الأميني L-أرجينين بواسطة عائلة من مركبات أكسيد النيتريك، بما في ذلك eNOS (بطانية، NOS-III)، iNOS (محفز، NOS-II) وnNOS ( العصبية، NOS-I). تعمل هذه العائلة من الإنزيمات كثنائيات مع مجموعة متنوعة من العوامل المساعدة، بما في ذلك رباعي هيدروبيوبترين، وثنائي نوكليوتيد الفلافين الأدينين (FAD)، وأحادي نيوكليوتيد الفلافين (FMN)، والحديد والزنك. في حين أن تنظيم وتعديل كل شكل إسوي يختلف بشكل كبير، فإن جميع الأشكال الإسوية تسرع تفاعل L-أرجينين مع NADPH والأكسجين لإنتاج NO، وسيترولين، وNADP (نولز ومونكادا (1994)؛ مارليتا (1994).
كيف ينقل أكسيد النيتريك الإشارة؟
أدى تفسير عمل أكسيد النيتريك كجزيء غاز للإشارة إلى منح جائزة نوبل في علم النفس/الطب عام 1998، حيث كان أول من كشف أن جزيء الغاز يتم إنتاجه بواسطة خلية واحدة، ويتم نقله على الفور إلى خلايا أخرى. ثم يعمل كجزيء إشارة في الخلايا. على سبيل المثال، يتم نقل أكسيد النيتروجين الذي ينتجه eNOS في الخلايا البطانية إلى خلايا العضلات الملساء المجاورة، حيث يبدأ سلسلة من التفاعلات من خلال تنشيط إنزيم جوانيلات الحلقي القابل للذوبان، والذي يسرع إنتاج GMP الدوري. تؤدي الزيادة في مستويات cGMP إلى تنشيط بروتين كيناز G (PKG)، والذي بدوره يفسفر فوسفاتاز سلسلة الميوسين الخفيفة (MLC) (وبالتالي ينشطها). بدوره، يقوم فوسفاتاز MLC المنشط بإزالة فسفوريتات MLC، مما يؤدي إلى استرخاء خلايا العضلات الملساء وبالتالي استرخاء الأوعية الدموية. يرسل أكسيد النيتريك إشارات عن طريق تحفيز مستقبله، مستقبل محلقة جوانيليل القابل للذوبان، وزيادة المستويات الخلوية لجزيء إشارة يسمى أحادي فوسفات الجوانيدين الحلقي (cGMP). يشمل المشاركون الإضافيون في تنظيم قوة الأوعية الدموية عائلة فوسفودايستراز (PDE 1–11)، التي تعمل على تسريع التحلل المائي لـ cGMP إلى المنتج النهائي 3'، مما يوقف بشكل فعال استرخاء الأوعية الدموية بدون وسيط. نظرًا للتنظيم المحدود لـ eNOS وإنتاج NO، فمن الصعب تعديل استرخاء الأوعية الدموية من خلال التأثير على نشاط eNOS. نظرًا للأهمية الفسيولوجية لـ PDEs في التحكم في مستويات cGMP، فقد أصبحت هدفًا شائعًا عندما يتعلق الأمر باسترخاء الأوعية الدموية وتدفق الدم. تشمل العلاجات أدوية مثل الفياجرا وسياليس وليفيترا، وجميعها تمنع PDE5، والذي يتم التعبير عنه بشكل خاص في خلايا العضلات الملساء في الجسم الكهفي للقضيب. نظرًا لأن تثبيط هذه الإنزيمات يؤدي إلى تراكم cGMP، يصبح من الممكن بشكل كبير تعزيز تأثير استرخاء الأوعية الدموية لـ NO. إن إنزيمات الفوسفوديستراز هي منظمات سلبية لـ cGMP وcAMP (فهي تحلل هذه الجزيئات). في حين أنه لا يمكن لجميع إنزيمات PDE استهداف تأثيرات NO التي يسببها cGMP على محلقة جوانيلات، فإن عددًا صغيرًا لديه القدرة على التحكم في إشارات NO عن طريق تحطيم جزيء مرسل الإشارة الرئيسي (cGMP).
إمكانات الأكسدة
يمكن نظريًا أن يتحلل NO إلى جزيء يعرف باسم بيروكسينيترات (OONO-)، وهو نتيجة تفاعل NO مع أنيونات الأكسيد الفائق (O2-). OONO- يعمل أيضًا كجزيء إشارة تفاعلي، على الرغم من أن النتيجة النهائية هي تكوين بعض الهياكل السلبية للجسم؛ OONO- يمكن أن ينتروسيلات (التبرع بمجموعة نيتروجين) على الأحماض الأمينية لتكوين مركبات مثل 3-نيتروتيروزين أو S-نيتروسوسيستين، أو تكوين بروتينات كربونيل، أو فسفوليبيدات نيتروسيلات تحتوي على أحماض دهنية متعددة غير مشبعة (PUFAs). وبهذا المعنى، يمكن استخدام أكسيد النيتريك كركيزة بواسطة الأكسيد الفائق لتشكيل مركبات تفاعلية لها تأثير سلبي على الصحة، على الرغم من حقيقة أن NO مفيد نسبيًا للجسم. يمكن تحويل أكسيد النيتريك (من خلال الاتحاد مع جذور الأكسيد الفائق) إلى شكل بيروكسينيترات، والذي يمكن بعد ذلك تشكيل مجموعة متنوعة من الجزيئات المرتبطة بظروف غير صحية ويعتقد أنها مرتبطة بالأمراض.
علم العقاقير
المضافة أكسيد النيتريك
NO، الذي يتم تصنيعه في الجسم ومن ثم إطلاقه في الدم، له نصف عمر يبلغ 5 ثوانٍ أو أقل، ويمكن إنشاء بعض المجمعات في المختبر لزيادة نصف العمر إلى 445 ثانية أو نحو ذلك لأغراض البحث. تشير أعمار النصف القصيرة هذه إلى التحلل السريع لجزيء أكسيد النيتريك إلى مكوناته (النيتروجين والأكسجين)، والتخزين المناسب لأكسيد النيتروجين يمكن أن يطيل مدة الصلاحية، والتي تم التأكد من أنها تصل إلى 5 أيام فقط عند استخدام بالونات مايلر، والتي إبطاء الانهيار. نظرًا لضعف ثباته خارج الجسم، لا يتم استخدام أكسيد النيتريك أبدًا كمكمل، بل يتم استخدام المركبات التي يمكن أن تستمر في الدم لفترة كافية لإنتاج NO جديد بشكل مستمر. أكسيد النيتريك غير مستقر بشكل أساسي وله عمر نصف قصير؛ له فوائد فورية، ولكن ليس له قيمة كمكمل أو بمفرده. لا تتطلب أي مكملات مركبات أخرى تؤثر على نظام إنتاج أكسيد النيتريك الداخلي.
علم وظائف الأعضاء
نظام القلب والأوعية الدموية
يرتبط أكسيد النيتريك باسترخاء عضلات الأوعية الدموية، وهي الآلية الكامنة وراء التأثيرات الوقائية للقلب لأكسيد النيتريك (عن طريق خفض ضغط الدم).
العمل العصبي
ينظم أكسيد النيتريك القنوات الأيونية، والإثارة الفطرية، ويتوسط اللدونة التشابكية، ويمكنه عبور أغشية الخلايا. إن سينسيز أكسيد النيتريك العصبي (nNOS) قادر على تكوين ثنائي مع بروتين يعرف باسم PSD95، وهذا المركب هو منظم إيجابي للاكتئاب، حيث أن تثبيط تفاعل nNOS-PSD95 له تأثيرات مضادة للاكتئاب. يتم تنشيط هذا المركب بعد تنشيط مستقبل NMDA.
المضافة
الجهات المانحة لأكسيد النيتريك
بعض المكملات الغذائية التي تستهدف إنتاج NO توفر فقط مصادر النيتروجين التي يمكن أن يستخدمها إنزيم NOS لإنتاج NO. الأرجينين هو المتبرع القياسي NO في المكملات، مع كون السيترولين هو الشكل الأكثر توفرًا بيولوجيًا للأرجينين. تشمل الجهات المانحة الأخرى لأكسيد النيتروجين S-nitrosoglutathione (يتم إنتاجه داخليًا) أو فئتين من ثنائيات N-diazenium أو S-nitrosothiols، والتي تحتوي الأخيرة على S-nitrosoglutathione داخليًا. تقوم بعض المركبات ببساطة بتوفير النيتروجين للإنزيم لإنتاج أكسيد النيتريك.
تم لفت انتباه الجمهور إلى هذا الموضوع لأول مرة في عام 1992 عندما اختارت مجلة Science أكسيد النيتريك (NO) جزيء العام.
اتضح أنه تم اكتشاف نظام تنظيمي غير معروف سابقًا للجسم، وهو سمة من سمات جميع الثدييات. اتضح أن NO هو جزيء إشارة مهم جدًا، فهو ينظم تنشيط مجموعة متنوعة من العمليات داخل الخلايا.
تم لفت انتباه الجمهور إلى هذا الموضوع لأول مرة في عام 1992 عندما اختارت مجلة Science أكسيد النيتريك (NO) جزيء العام.
مرت 6 سنوات أخرى، والعلماء الذين لعبوا دورًا خاصًا في دراستها حصلوا على جائزة مستحقة: في 10 ديسمبر 1998 في ستوكهولم (السويد)، حصل ثلاثة علماء من الولايات المتحدة الأمريكية، روبرت ف. فورشجوت، ولويس ج. حصل إجنارو وفريد مراد على جائزة نوبل في الفسيولوجيا أو الطب لعام 1998 لاكتشافهما دور "أكسيد النيتريك كجزيء إشارة في نظام القلب والأوعية الدموية". تبين أن جزيء أكسيد النيتريك هو عامل بيولوجي عالمي.
حتى قبل عشرين عامًا، كان طرح مسألة الدور البيولوجي العالمي لأكسيد النيتريك يبدو جامحًا: فأكسيد النيتريك هو أقوى الملوثات الصناعية، وكان يُنظر إليه حصريًا من وجهة نظر الضرر على جميع الكائنات الحية، وأكسدة النيتريك. أكسيد في الغلاف الجوي يؤدي إلى المطر الحمضي. كمية كبيرة منه الموجودة في دخان التبغ تشكل مواد مسرطنة.
بدأ كل شيء في عام 1980، عندما أجرى الدكتور ف. فورشجوت، أستاذ علم الصيدلة في جامعة ولاية نيويورك (بروكلين)، بحثًا عن التأثير الانقباضي للأدوية على العضلات الملساء الوعائية. ولكن في إحدى التجارب، بسبب إهمال موظف شاب، تم انتهاك التصميم التجريبي المعتاد، وعندما تمت إضافة دواء (أسيتيل كولين)، بدلا من الانكماش المتوقع، بدأ فجأة استرخاء قوي للغاية للأوعية الدموية. لقد أصبحوا مهتمين باكتشاف العامل الغامض الذي يعمل على استرخاء الأوعية الدموية.
في وقت سابق إلى حد ما، قام الدكتور ف. مراد (رئيس قسم البيولوجيا التكاملية، كلية الطب، جامعة تكساس، هيوستن)، بدراسة آلية عمل النتروجليسرين. وفي عام 1977، أثناء عمله في جامعة فيرجينيا، اكتشف أن النترات تعزز إطلاق أكسيد النيتريك، الذي يريح خلايا العضلات الملساء، مما يؤدي إلى توسع الأوعية. توصل الدكتور إل إجنارو (أستاذ علم الصيدلة، كلية الطب، جامعة كاليفورنيا، لوس أنجلوس)، نتيجة لسلسلة من الدراسات، إلى نتيجة في عام 1986 مفادها أن هذه التجارب المذكورة أعلاه هي في الأساس نفس الشيء، والعامل الغامض الذي يريح الأوعية الدموية هو وجود أكسيد النيتريك.
اعترفت جائزة نوبل بالجهود المتواصلة التي يبذلها العلماء بهدف تأكيد التأثيرات البيولوجية الرئيسية لأكسيد النيتريك، وهو غاز داخلي وفي نفس الوقت جذر حر.
أثبت البحث العلمي الدور الحاسم الذي يلعبه أكسيد النيتريك في العمليات البيولوجية الأساسية مثل تنظيم ضغط الدم والمناعة ونشاط الجهاز العصبي المركزي.
ولكن من أين يأتي أكسيد النيتريك في الجسم؟
في عام 1987، تم اكتشاف أن أكسيد النيتريك يتكون من أكسدة الحمض الأميني إل-أرجينين بواسطة ذرة الأكسجين في وجود إنزيم معين (NO سينسيز). وكما تبين، يتم تصنيع أكسيد النيتريك بواسطة مجموعة متنوعة من الخلايا في الجسم، سواء في الثدييات أو البشر.
مزيد من الدراسة المكثفة لأكسيد النيتريك (NO) أدت إلى بيانات غير متوقعة: "علم القرن الحادي والعشرين - بيولوجيا أكسيد النيتريك!"لقد انقض علماء الأحياء الجزيئية حرفيًا على أكسيد النيتريك. يتم تخصيص حوالي أربعة آلاف مقال سنويًا للدور البيولوجي لـ NO. أصبح من الواضح الآن أن هذا ليس فقط منظمًا عالميًا للعمليات الحيوية، ولكنه أيضًا عنصر مهم في جهاز المناعة. من الصعب اليوم العثور على مسارات استقلابية لا يشارك فيها أكسيد النيتريك.
اتضح أنه تم اكتشاف نظام تنظيمي غير معروف سابقًا للجسم، وهو سمة من سمات جميع الثدييات. اتضح أن NO هو جزيء إشارة مهم جدًا، فهو ينظم تنشيط مجموعة متنوعة من العمليات داخل الخلايا. وهنا نتائج بعض الدراسات.
ارتفاع ضغط الدم.لقد ثبت أن النقص المزمن في أكسيد النيتريك في الجسم يؤدي إلى تطور ارتفاع ضغط الدم الشرياني. البروفيسور جي جي أرابيدز: "يعتمد تطور ارتفاع ضغط الدم على عدم التوازن بين الأنجيوتنسين وأكسيد النيتريك مع وجود زيادة في الأول و/أو نقص في الأخير." لاحظ الباحثون أنه في أمراض القلب والأوعية الدموية المزمنة، كقاعدة عامة، هناك انخفاض في تخليق NO. وأحد أسباب ذلك هو انخفاض توافر احتياطيات L-أرجينين.
المسالك المعوية.مرض معروف منذ زمن طويل، وهو تشنج المريء المنتشر، وينجم عن تشنج منشط للعضلات الملساء. يعتمد المرض أيضًا على نقص NO، نظرًا لأن التسريب الوريدي للنيتروجليسرين (بدون مورد) يصاحبه اختفاء التشنج (Konturek S.، Konturek P.، 1995). من الممكن أن يكون خلل صمام الاثني عشر (وبالتالي قرحة المعدة) يعتمد أيضًا على كمية غير كافية من NO، ونتيجة لذلك يفقد هذا الصمام قدرته على العمل.
حصانةلفترة طويلة وبشكل مستقل تمامًا عن الحائزين على جائزة نوبل في المستقبل، درس العلماء كيفية عمل الخلايا البلعمية والعدلات، وهي الخلايا المسؤولة عن الحفاظ على المناعة. في السبعينيات، تم اكتشاف أن نشاط البلاعم يرتبط بتراكم النتريت والنترات في البيئة خارج الخلية. بدأ الكشف عن طبيعة المناعة الخلوية، وكيف تقتل البلاعم والعدلات الخلايا المستهدفة (البكتيريا والخلايا الخبيثة). وفي عام 1983 اكتشف العلماء أن أحد أسلحة البلاعم هو أكسيد النيتريك. كميات كبيرة من أكسيد النيتريك يمكن أن تقتل الخلايا المستهدفة. أولئك. كلما زاد أكسيد النيتريك في الجسم، كان جهاز المناعة أفضل. يؤدي نقص أكسيد النيتريك إلى ضعف المناعة.
الذاكرة والنفسيةبناءً على بيانات حول دور أكسيد النيتريك في نظام الأوعية الدموية، وجد الباحث الإنجليزي جيرسوايت في عام 1988 أن الأجزاء الرقيقة المعالجة خصيصًا من الدماغ تعمل على استرخاء الأوعية الدموية - كما اتضح، ينتج الجهاز العصبي المركزي أكسيد النيتريك. وهو ضروري للغاية، على وجه الخصوص، لتكوين الذاكرة طويلة المدى، التي هي أساس التفكير. تحتوي حوالي عشرة بالمائة من الخلايا العصبية في الدماغ على إنزيمات يمكنها إطلاق أكسيد النيتريك من مركبات كيميائية مختلفة. وينتج الجهاز العصبي اللاإرادي أيضًا أكسيد النيتريك. يتم إطلاقه في المشابك العصبية، النهايات العصبية التي تعصب الأعضاء المختلفة.
سرطان."لا يمكن أن ينظم NO أيضًا عملية موت الخلايا المبرمج - موت الخلايا المبرمج. موت الخلايا المبرمج هو إحدى طرق الوقاية من السرطان، وهي آليتنا الخاصة "لإعدام" الخلايا الخبيثة. علاوة على ذلك، في الجرعات الصغيرة، يقوم أكسيد النيتريك بقمعها، وفي الجرعات الكبيرة يقمعها". يعززه." (دكتور في العلوم البيولوجية، البروفيسور أ.ف. فانين) منذ 30 عامًا، تم اكتشاف في تجربة مباشرة أن مكملات الأرجينين تؤدي إلى انخفاض معدل الإصابة بالسرطان لدى الفئران وانخفاض الأورام الخبيثة. الدقة السرطان. 1975 سبتمبر;35(9):2390-3.
التكيففي عام 1998، تم نشر عمل البروفيسور إن بي أيماشيف "تأثير التكيف مع النشاط البدني ضد الإجهاد: دور أكسيد النيتريك". جوهر التجارب هو هذا. تم جلب الفئران إلى نقطة التوتر من خلال غمرها في الماء حتى أعناقها. نتيجة للإجهاد، حدثت قرحة المعدة بسرعة كبيرة. تم إخراج الفئران من الماء وقياس مساحة آفاتها التقرحية. تم أيضًا الضغط على المجموعة الثانية من الفئران، لكن تم إعطاؤها أدوية تزيد من محتوى أكسيد النيتريك (لا يوجد متبرعين) في الجسم. أدى إدخال NO المتبرعين خلال التجربة إلى انخفاض مساحة القرحة بمقدار 3 أضعاف مقارنة بالمجموعة الضابطة، وتم الضغط على المجموعة الثالثة من الفئران، ولكن تم إعطاؤهم أدوية تخفض محتوى NO (NO) الفخاخ) في الجسم. أدى إدخال "لا مصائد" إلى زيادة مساحة القرح بنسبة 41% مقارنة بالمجموعة الضابطة. كما تم إثبات قدرة NO على الحد من إطلاق هرمونات التوتر (الكاتيكولالامينات). لذلك نرى الأهمية الاستثنائية لأكسيد النيتريك للجسم. يؤدي نقص هذه المادة النشطة بيولوجيا إلى مشاكل عديدة، ولكن كما تبين، يتم إنتاج أكسيد النيتريك (NO) في الجسم بشكل مستمر إنزيميًا من الحمض الأميني إل-أرجينين. أولئك. لتزويد الجسم بالكامل بأكسيد النيتريك (NO)، من المهم للغاية ضمان إمداد يومي متواصل بالحمض الأميني إل-أرجينين. الأرجينين هو أحد الأحماض الأمينية العشرين التي تدخل في تكوين البروتينات، والأرجينين هو حمض أميني أساسي للأطفال (وهو قابل للاستبدال عند البالغين)، أي أنه يحتوي على حمض أميني أساسي. لا يمكن لجسم الطفل أن ينتج مثل هذا الحمض الأميني بنفسه، ولكن يجب أن يحصل عليه من الطعام. يساعد الأرجينين أيضًا على تحسين الأداء الرياضي لأنه، إلى جانب الجلايسين، يعد أحد المكونات الرئيسية التي يتم إنتاج الكرياتين منها في الكبد.
تأثير مضاد للشيخوخةيقال إن التأثيرات الإيجابية للأرجينين تشمل تحسين حرق الدهون وبناء العضلات، وتقوية جهاز المناعة، ومكافحة السرطان، وتسريع شفاء الحروق والجروح الأخرى، وحماية الكبد وإزالة السموم من المواد السامة، وتحسين خصوبة الرجال. كما أنه يعيد الوظيفة الجنسية لدى الرجال الضعفاء. يعتقد الباحثون أن الأرجينين بمثابة مصدر لأكسيد النيتريك، الذي يلعب دورًا رئيسيًا في بدء الانتصاب والحفاظ عليه.
التطبيق السريريوبطبيعة الحال، أرجينين ليس حلا سحريا. لكن القائمة الطويلة من الأمراض التي يسببها نقص NO، وبالتالي، ربما عدم تناول كمية كافية من الأرجينين من الطعام، مثيرة للإعجاب حقًا. فيما يلي ملخص تقريبي للأرجينين:
L-أرجينين هو حمض أميني أساسي مشروط، وهو أحد المكونات الرئيسية للجسم - وهو مانح للنيتروجين. إنه يزود النيتروجين لنظام من الإنزيمات يسمى NO Synthases، الذي يقوم بتركيب NO، أو مجموعة nitroso. مجموعة النيتروسو هي وسيط لاسترخاء عضلات الأوعية الدموية. أي أن مجموعة النيتروسو هي المادة الرئيسية التي تنظم نبرة الأوعية الدموية في السرير الشرياني، والتي يعتمد عليها الضغط الانبساطي. مع نقص L-أرجينين وعدم كفاية نشاط تخليق NO، يزداد الضغط الانبساطي.
L-أرجينين له تأثير نفسي ملحوظ. من خلال التسبب في زيادة الحدود الطبيعية العليا للهرمون الجسدي "STT" (أو ما يسمى بهرمون النمو "GH")، يساعد L-Arginine على تحسين الحالة المزاجية، ويجعل الشخص أكثر نشاطًا واستباقية ومرونة، ويقدم جودة معينة. الطاقة العقلية في السلوك البشري يؤدي نقص إل-أرجينين في النظام الغذائي إلى تأخر النمو. إن استخدام إل-أرجينين، عن طريق تحفيز إنتاج هرمون النمو، يكثف نمو المراهقين، وهذه فرصة حقيقية للآباء قصار القامة للتأكد من أن أطفالهم سيصبحون طوال القامة.
يستخدم L-أرجينين في الوقاية والعلاج من ارتفاع ضغط الدم.
يستخدم L-أرجينين لمنع تصلب الشرايين. يمنع تكون جلطات الدم والتصاق هذه الجلطات بالجدار الداخلي للشرايين، مما يقلل من خطر الإصابة بجلطات الدم واللويحات تصلب الشرايين.
يستخدم إل-أرجينين في العلاج والوقاية من أمراض مثل تليف الكبد وتنكس الكبد الدهني.
يستخدم إل-أرجينين لزيادة إمكانات تطهير الكلى والتخلص من المنتجات النهائية لاستقلاب النيتروجين.
يزيد إل-أرجينين بشكل ملحوظ من معدل شفاء الأنسجة التالفة - الجروح، والالتواء في الأوتار، وكسور العظام.
يعتبر إل-أرجينين مهمًا جدًا لعملية التمثيل الغذائي للعضلات (وبالتالي لقوتها وكتلتها المحددة).
إل-أرجينين قادر على زيادة كتلة العضلات وتقليل الدهون في الجسم، مما يجعل الشكل في النهاية أنحف وأخف وزنًا.
يستخدم L-أرجينين في الوقاية والعلاج من التهاب المفاصل وأمراض النسيج الضام. يزيد نقص L-أرجينين من خطر الإصابة بمرض السكري من النوع 2 (الأنسجة المعتمدة على الأنسولين محصنة ضد عمل الأنسولين).
إل-أرجينينينشط جهاز المناعة ويستخدم في حالات نقص المناعة بما في ذلك علاج مرض الإيدز.
إل-أرجينينيبطئ نمو الأورام، بما في ذلك العديد من الأورام السرطانية. تتضمن آليات هذه الظاهرة القدرة على: أ) تنشيط السمية الخلوية المضادة للأورام في الخلايا البلعمية؛ ب) زيادة عدد ونشاط مساعدي T - الرابط الرئيسي في تطور الاستجابة المناعية؛ ج) زيادة العدد والنشاط. من NK (القاتل الطبيعي) و LAK (الخلايا القاتلة المنشطة الليمفوكين) في عدوانها المباشر المضاد للأورام.
يمكن أن يزيد إل-أرجينين من قوة ومدة تدفق الدم إلى الأعضاء التناسلية لدى الرجال والنساء. يطيل وقت الجماع ويعزز الأحاسيس الجنسية الممتعة ويجعل النشوة الجنسية أطول وأعمق، والسائل المنوي غني جداً بالأرجينين. إذا كان هناك نقص في إل-أرجينين لدى الأطفال، فإن فترة البلوغ لديهم تتباطأ.
يعتبر إل-أرجينين فعالاً في تكثيف تكوين الحيوانات المنوية، وهو يستخدم لعلاج العقم عند الرجال؛
إل-أرجينينلا ينصح به للنساء الحوامل والمرضعات.
إل-أرجينينلا يشار لمرض انفصام الشخصية.
أكسيد النيتريك (II) NO (أول أكسيد النيتروجين، أكسيد النيتريك، جذر النتروسيل) هو أكسيد النيتريك غير الملح. وهو غاز عديم اللون، ضعيف الذوبان في الماء. يسيل بصعوبة. في شكل سائل وصلب له لون أزرق.
إن وجود إلكترون غير متزاوج يحدد ميل NO لتكوين ثنائيات N 2 O 2 ضعيفة الارتباط. هذه مركبات ضعيفة مع ΔH° من dimerization = 17 كيلوجول. يتكون أكسيد النيتروجين السائل (II) من جزيئات N2O2 بنسبة 25%، ويتكون منها الأكسيد الصلب بالكامل.
إيصال
أكسيد النيتروجين (II) هو أكسيد النيتروجين الوحيد الذي يمكن الحصول عليه مباشرة من العناصر الحرة عن طريق الجمع بين النيتروجين والأكسجين عند درجات حرارة عالية (1200-1300 درجة مئوية) أو في التفريغ الكهربائي. في الطبيعة يتشكل في الغلاف الجوي أثناء تفريغ البرق:
N 2 + O 2 → 2NO - 180.9 كيلوجول 2NO + O 2 → 2NO 2.
عندما تنخفض درجة الحرارة، يتحلل أكسيد النيتروجين (II) إلى نيتروجين وأكسجين، ولكن إذا انخفضت درجة الحرارة بشكل حاد، فإن الأكسيد الذي لم يتح له الوقت للتحلل موجود لفترة طويلة: في درجات حرارة منخفضة، يكون معدل التحلل منخفضًا . ويسمى هذا التبريد المفاجئ "التبريد" ويستخدم في إحدى طرق إنتاج حمض النيتريك.
يتم الحصول عليه في المختبر عادة عن طريق تفاعل 30% HNO 3 مع معادن معينة، على سبيل المثال النحاس:
3Cu + 8HNO3 (30%) → 3Cu(NO3) 2 + 2NO + 4H2O.
يمكن الحصول على NO النقي غير الملوث بالشوائب من خلال التفاعلات التالية:
FeCl 2 + NaNO 2 + 2HCl → FeCl 3 + NaCl + NO + H2O؛ 2HNO 2 + 2HI → 2NO + I 2 ↓ + 2H 2 O.
تعتمد الطريقة الصناعية على أكسدة الأمونيا عند درجة حرارة وضغط مرتفعين بمشاركة Cr 2 O 3 (كمحفزات):
4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O.
الخواص الكيميائية
عند درجة حرارة الغرفة والضغط الجوي، تحدث أكسدة NO بواسطة الأكسجين الجوي على الفور:
2NO + يا 2 → 2NO 2
يتميز NO أيضًا بتفاعلات إضافة الهالوجينات مع تكوين هاليدات النتروسيل؛ في هذا التفاعل، يُظهر NO خصائص عامل اختزال:
2NO + Cl 2 → 2NOCl (كلوريد النتروسيل).
في وجود عوامل اختزال أقوى، لا يُظهر NO خصائص مؤكسدة:
2SO 2 + 2NO → 2SO 3 + N 2.
NO قابل للذوبان بشكل طفيف في الماء ولا يتفاعل معه، كونه أكسيدًا لا يشكل الملح.
العمل الفسيولوجي
أكسيد النيتريك (أبيض) في السيتوبلازم لخلايا الأشجار الصنوبرية بعد ساعة من التأثير الميكانيكي.
مثل جميع أكاسيد النيتروجين (باستثناء N 2 O)، فإن NO سام، وإذا تم استنشاقه، فإنه يؤثر على الجهاز التنفسي.
على مدى العقدين الماضيين، ثبت أن جزيء NO هذا له مجموعة واسعة من التأثيرات البيولوجية، والتي يمكن تقسيمها إلى تنظيمية ووقائية وضارة. لا، كونه أحد الرسل، يشارك في تنظيم أنظمة الإشارات داخل الخلايا وبينها. أكسيد النيتريك، الذي تنتجه الخلايا البطانية الوعائية، هو المسؤول عن استرخاء العضلات الملساء الوعائية وتوسيعها (توسع الأوعية)، ويمنع تراكم الصفائح الدموية والتصاق الخلايا العصبية بالبطانة، ويشارك في عمليات مختلفة في الجهاز العصبي والإنجابي والمناعي. . NO له أيضًا خصائص سامة للخلايا ومثبطة للخلايا. تستخدم الخلايا القاتلة في الجهاز المناعي أكسيد النيتريك لتدمير البكتيريا والخلايا السرطانية. ترتبط الاضطرابات في التخليق الحيوي واستقلاب NO بأمراض مثل ارتفاع ضغط الدم الشرياني الأساسي، وأمراض القلب التاجية، واحتشاء عضلة القلب، وارتفاع ضغط الدم الرئوي الأولي، والربو القصبي، والاكتئاب العصبي، والصرع، والأمراض التنكسية العصبية (مرض الزهايمر، ومرض باركنسون)، ومرض السكري، العجز الجنسي، الخ.
يمكن تصنيع أكسيد النيتريك بعدة طرق. تستخدم النباتات تفاعلًا كيميائيًا ضوئيًا غير إنزيمي بين NO 2 والكاروتينات. في الحيوانات، يتم تنفيذ عملية التوليف بواسطة عائلة NO سينسيز (NOS). إنزيمات NOS هي أعضاء في فصيلة إنزيمات تحتوي على الهيم تسمى أحاديات الأكسجين. بناءً على البنية والوظيفة، يمكن تقسيم NOS إلى ثلاث مجموعات: الخلايا البطانية (eNOS)، والخلايا العصبية (nNOS)، والمحفزة (iNOS). يشتمل المركز النشط لأي سينسيز NO على مركب بورفيرين الحديد الذي يحتوي على السيستين أو الميثيونين المنسق محوريًا. على الرغم من أن جميع الأشكال الإسوية NOS تحفز تكوين NO، إلا أنها كلها نتاج لجينات مختلفة، ولكل منها خصائصها الخاصة سواء في آليات العمل والتوطين أو في الأهمية البيولوجية للجسم. لذلك، عادةً ما يتم تقسيم هذه الأشكال الإسوية أيضًا إلى تركيبات أكسيد النيتريك التأسيسية (cNOS) والمحفزة (iNOS). يقع cNOS باستمرار في السيتوبلازم، ويعتمد على تركيز أيونات الكالسيوم والهيمودولين (بروتين يعمل كوسيط داخل الخلايا لنقل أيونات الكالسيوم) ويعزز إطلاق كميات صغيرة من NO لفترة قصيرة استجابة لتحفيز المستقبلات. يظهر NOS المحفز في الخلايا فقط بعد تحريضها بواسطة السموم الداخلية البكتيرية وبعض وسطاء الالتهابات، مثل إنترفيرون جاما، وعامل نخر الورم، وما إلى ذلك. يمكن أن تختلف كمية NO المتكونة تحت تأثير iNOS وتصل إلى كميات كبيرة (نانومول). وفي الوقت نفسه، لا يستمر الإنتاج لفترة أطول. السمة المميزة لـ NO هي القدرة على الانتشار بسرعة (في أقل من 5 ثوانٍ) عبر غشاء الخلية التي تم تصنيعها في الفضاء بين الخلايا والتغلغل بسهولة (دون مشاركة المستقبلات) في الخلايا المستهدفة. داخل الخلية، يقوم بتنشيط بعض الإنزيمات وتثبيط البعض الآخر، وبالتالي يشارك في تنظيم الوظائف الخلوية. في الأساس، أول أكسيد النيتريك هو هرمون الأنسجة المحلية. يلعب NO دورًا رئيسيًا في تثبيط نشاط الخلايا البكتيرية والورمية إما عن طريق منع بعض الإنزيمات المحتوية على الحديد أو عن طريق إتلاف بنيتها الخلوية بأكسيد النيتريك أو الجذور الحرة المتولدة من أكسيد النيتريك. وفي الوقت نفسه، يتراكم الأكسيد الفائق في موقع الالتهاب، مما يسبب تلف البروتينات والدهون في أغشية الخلايا، وهو ما يفسر تأثيره السام للخلايا على الخلية المستهدفة. وبالتالي، فإن NO، الذي يتراكم بشكل مفرط في الخلية، يمكن أن يعمل بطريقتين: من ناحية، يسبب تلف الحمض النووي، ومن ناحية أخرى، يكون له تأثير مؤيد للالتهابات. يمكن لأكسيد النيتريك بدء تكوين الأوعية الدموية (تكوين الأوعية الدموية). في حالة احتشاء عضلة القلب، يلعب أكسيد النيتريك دورا إيجابيا، لأنه يحفز نمو الأوعية الدموية الجديدة، ولكن في السرطانات نفس العملية تسبب تطور الأورام عن طريق تعزيز تغذية ونمو الخلايا السرطانية. ومن ناحية أخرى، يؤدي ذلك إلى تحسين توصيل أكسيد النيتريك إلى الخلايا السرطانية. يعد تلف الحمض النووي تحت تأثير NO أحد أسباب تطور موت الخلايا المبرمج (عملية "انتحار" خلوية مبرمجة تهدف إلى إزالة الخلايا التي فقدت وظائفها). في التجارب، لوحظ تمييع ديوكسينوكليوتيدات وديوكسينوكليوتيدات والحمض النووي السليم عند تعريضها لمحلول مشبع بـ NO. هذه العملية مسؤولة عن زيادة حساسية الخلايا للعوامل المؤلكلة والإشعاعات المؤينة، والتي تستخدم في العلاج المضاد للسرطان.
تتم إزالة NO (المعدل الذي يتم به تصفية الدم من NO أثناء تحولاته الكيميائية) من خلال تكوين النتريت والنترات وبمتوسط لا يزيد عن 5 ثوانٍ. قد تكون هناك خطوات وسيطة في عملية التصفية التي تتضمن التفاعل مع الأكسيد الفائق أو الهيموجلوبين لتكوين البيروكسينيتريت. يمكن اختزال أكسيد النيتريك بواسطة إنزيم NO اختزال، وهو إنزيم يرتبط ارتباطًا وثيقًا بـ NO سينسيز.
في عام 1998، حصل ثلاثة أمريكيين - فورشجوت وإيجنارو ومراد - على جائزة نوبل في علم وظائف الأعضاء "لاكتشافاتهم المتعلقة بأكسيد النيتريك كجزيء إشارة في نظام القلب والأوعية الدموية".
طلب
يعد إنتاج NO إحدى مراحل إنتاج حمض النيتريك.
مؤسسة ويكيميديا. 2010.