Синглетен кислород. Синглетен кислород: токсични ефекти върху клетките

Обикновено O2 е в стабилно състояние, наречено триплет и се характеризира с най-ниското ниво молекулярна енергия. При определени условия молекулата O2 преминава в едно от двете възбудени синглетни състояния (*O2), които се различават по степента на съдържание на енергия и продължителността на техния „живот“. За повечето живи клетки на тъмно основният източник на синглетен кислород е спонтанната дисмутация на супероксидните аниони (вижте „Супероксиден анион: Токсични ефекти върху клетките“, реакция 3). Синглетен кислородможе да възникне и от взаимодействието на два радикала:

O2- + OH се превръща в OH- + *O2 (9)

Вероятно всякакви биологична система, в който се образува O2-, може да бъде активен източник на синглетен кислород. Последното обаче се случва и на тъмно ензимни реакциипри липса на О2-.

Отдавна е известно, че на светлината токсичността на молекулярния кислород за живите организми се увеличава. Това се улеснява от вещества в клетката, които абсорбират видимата светлина - фотосенсибилизатори. Много естествени пигменти могат да бъдат фотосенсибилизатори. В клетките на фотосинтезиращите организми активни фотосенсибилизатори са хлорофилите и фикобилипротеините. Окисляване на биологично важни молекули под влияние видима светлинав присъствието на молекулярен кислород и фотосенсибилизатор се нарича фотодинамичен ефект.

Абсорбцията на видима светлина води до преминаване на молекулата на фотосенсибилизатора към възбудено синглетно състояние (*D):

D + (h*new) влиза в *D,

където (h*new) е квант светлина.

Молекулите, които са преминали в синглетно състояние, могат да се върнат в основното състояние (D) или да преминат към дълготрайно триплетно състояние (TD), в което са фотодинамично активни. Установени са няколко механизма, чрез които възбудена молекула (md) може да предизвика окисление на субстратна молекула. Един от тях е свързан с образуването на синглетен кислород. Молекулата на фотосенсибилизатора в триплетно състояние реагира с O2 и го прехвърля във възбудено синглетно състояние:

tD + O2 се превръща в D + *O2.

Синглетният кислород окислява субстратната молекула (B):

B + *O2 се превръща във BO2.

Фотодинамичният ефект е открит във всички живи организми. При прокариотите в резултат на фотодинамично действие се предизвикват много видове увреждания: загуба на способността за образуване на колонии, увреждане на ДНК, протеини и клетъчни мембрани. Причината за увреждането е фотоокисление на някои аминокиселини (метионин, хистидин, триптофан и др.), Нуклеозиди, липиди, полизахариди и други клетъчни компоненти.

Клетките съдържат вещества, които изпълняват функцията на гасене на синглетния кислород и намаляване на възможността от структурни и други увреждания, причинени от него. Един от "гасителите" на синглетния кислород са каротеноидите, които предпазват фотосинтезиращите организми от смъртоносните ефекти, фоточувствителни от хлорофила. *Интерцепторите на O2 са и различни биологично активни съединения: липиди, аминокиселини, нуклеотиди, токофероли и др.

Енергийната разлика между O 2 с най-ниска енергия в синглетно състояние и триплетно състояние с най-ниска енергия е около 11 400 келвина ( T e (а 1Δ ж ← X 3 Σ ж−) = 7918,1 cm −1), или 0,98 eV. Открит от Х. Кауцки.

Структура на молекулата

Молекулярният кислород се различава от повечето молекули по това, че има триплетно основно състояние, O 2 ( X 3 Σ ж−). Молекулярната орбитална теория предвижда три ниско разположени възбудени синглетни състояния на O 2 ( а 1Δ ж), O 2 ( а′ 1 Δ′ ж) и O 2 ( b 1 Σ ж+) (номенклатурата е обяснена в статията Символи на молекулярните термини). Тези електронни състояниясе различават само по въртенето и заетостта на изроденото антисвързване π ж-орбитали. O2 състояния ( а 1Δ ж) и O 2 ( а′ 1 Δ′ ж) - изроден. O2 състояние ( b 1 Σ ж+) - много краткотраен и бързо се отпуска в по-ниско разположено възбудено състояние O 2 ( а 1Δ ж). Следователно обикновено е O 2 ( а 1Δ ж) се нарича синглетен кислород.

Енергийната разлика между основното състояние и синглетния кислород е 94,2 kJ/mol (0,98 eV на молекула) и съответства на преход в близкия инфрачервен диапазон (около 1270 nm). В изолирана молекула преходът е забранен от правилата за подбор: спин, симетрия и паритет. Следователно, директното възбуждане на кислород в основно състояние от светлина за образуване на синглетен кислород е изключително малко вероятно, но възможно. В резултат на това синглетният кислород в газовата фаза е изключително дълготраен (времето на полуразпад на състоянието при нормални условия- 72 минути). Взаимодействията с разтворители обаче намаляват живота до микросекунди или дори до наносекунди.

Химични свойства

Мекото червено сияние на синглетния кислород, получено от взаимодействието алкален разтворводороден прекис с хлорен газ.

Директното определяне на синглетния кислород е възможно чрез много слабата му фосфоресценция при 1270 nm, която не се вижда с окото. Въпреки това, при високи концентрации на синглетен кислород, флуоресценцията на така наречените димоли на синглетния кислород (едновременно излъчване на две молекули на синглетния кислород при сблъсъци) може да се наблюдава като червено сияние при 634 nm.

В биологията на бозайниците синглетният кислород се счита за един от специални формиактивен кислород. По-специално, тази форма е свързана с окисляването на холестерола и развитието на сърдечно-съдови промени. Антиоксидантите на базата на полифеноли и редица други могат да намалят концентрацията на реактивни кислородни видове и да предотвратят подобни ефекти.

Най-интригуващи бяха последните заключения на европейски изследователи, че молекулите на синглетния кислород може да се окажат най-важните регулатори на клетъчната активност, определяйки значително механизма на иницииране

четвъртък, 13 фев. 2014 г

Воейков Владимир Леонидович лекар биологични науки, професор в катедрата биоорганична химия Биологически факултетМосква Държавен университетдава научно обяснениетретиране с водороден прекис.

Казвам се Воейков Владимир Леонидович. Аз съм доктор на биологичните науки, професор в катедрата по биоорганична химия на Биологическия факултет на Московския държавен университет.

Бих искал днес да говоря за една техника, която се появи преди около 15-20 години, за здравната технология и технологията, която се използва за лечение и която се основава на най-новите принципифункциониране на живия организъм. Моята история ще бъде посветена на това как работи тази техника. Тази технология се нарича - използване на енергията на синглетния кислород за увеличаване вътрешна енергияорганизъм, неговата адаптивност, способността му да се съпротивлява различни факторинеблагоприятен среда. Ето моята лекция, нарекох я „Полезният ефект на синглетната кислородна енергия“.

Откъде идва тази технология и тази техника? Тук на снимката виждате снимка на един много хубав мъж - Тони Ван дер Валк, когото срещнах преди около 15 години в един от международни конференции. Тони Ван дер Валк е изобретателят на принципа на обработка със синглетна кислородна енергия и изобретателят на първото устройство, което прави възможно получаването на синглетна кислородна енергия. И моя научна дейностТова се дължи на факта, че изучавам и като цяло изследвам механизмите на благотворното въздействие на реактивните кислородни видове. Докторската ми дисертация се казва „ Регулаторни функцииреактивни кислородни видове в кръвни и водни моделни системи. Така че, когато се срещнахме с Тони, имахме много да си кажем.

Като цяло историята на Тони Ван дер Валк е доста, бих казал, драматична и просто много интересна. Самият той е химик, работил в областта на химията на хартията. И някъде през 80-те го диагностицираха с рак на мозъка. Като цяло се смята, че това е почти нелечимо заболяване. И въпреки това в Германия (а самият той е холандец, живял в Швеция) той намери лекар от алтернативната медицина, който го излекува от рак на мозъка, използвайки различни техники, които не са широко разпространени и не винаги работят. По-специално, той го излекува с помощта на терапия с водороден прекис.

И тогава Тони Ван дер Валк се замисли за механизма на действие на терапията с водороден прекис. Замислих се как използването на този най-благоприятен ефект на водородния прекис или други реактивни форми на кислород може да бъде подобрено и по-широко разпространено.

Тъй като е химик, той излезе с идеята, бих казал, до такава степен, че очевидно не самият водороден прекис е този, който всъщност работи. Тъй като водородният прекис се разлага много бързо и в резултат на разпадането му се получава така нареченият синглетен кислород. А Тони Ван дер Валк изобретява принципа на лечение със синглетна кислородна енергия и съответния генератор.

Бих искал да започна просто, с най-баналното твърдение: животът е дишане. Можем да живеем без вода, без храна доста дълго време. Ако спрете да дишате за 2-5 минути, настъпва смърт, поне при хората. Има обаче животни, които могат да живеят много по-дълго, но въпреки това нито едно животно и като цяло нито един жив организъм не може да живее без кислород в околната среда. Аеробно дишане- Това е основният източник на енергия за всички живи организми. Когато доставката на кислород в тялото спре, животът свършва много бързо.

Тоест нашата жизнена активност, като цяло, зависи от въздуха, който дишаме. Ще бъдем ли здрави, активни, ще мислим ли добре и, така да се каже, ще постигнем някакви рекорди или просто ще се чувстваме много добре? Или ще развием хронични заболявания с различна тежест, които в крайна сметка ще доведат до тъжен край? Това до голяма степен, може би дори основно, зависи от въздуха, който дишаме. Той е толкова важен.

И мисля, че много хора си спомнят, че през 2010 г., когато имаше ужасни пожари в Московска област, Москва и Московска област бяха покрити с мъгла, всъщност хората просто не можеха да дишат. И последствията от това бедствие бяха много тежки. И както вероятно сте чели, знаете, че десетки хиляди хора в крайна сметка са умрели от хронични заболявания. Те не просто се задушиха, но дишането на такъв задушен въздух доведе до рязко ускоряване на патологичните процеси при хора с вече увредено здраве. И само поради този фактор загинаха десетки хиляди хора. Тоест задушният въздух означава болест и стареене.

Това беше екстремна ситуация. Но в крайна сметка днес хората, които живеят в мегаполис, няма как да не се сблъскат с лош въздух поради натоварения трафик. В офисите и на закрито хората също не винаги имат възможност да дишат добър въздух. Е, задушният въздух означава болест и стареене.

За разлика от него има чист въздух- това е здраве, жизненост, против стареене. И така, ако мнозина продължават да вярват, че задушният въздух означава липса на кислород, а свежият въздух означава много кислород във въздуха, тогава това е погрешна гледна точка. Трябва да се каже, че кислородът във въздуха в Москва през юли-август 2010 г. беше не по-малък от кислорода във въздуха в гора, близо до поток и т.н. Но качеството на този въздух варираше изключително много и всеки човек разбира това.

Какво е чист въздух и как се различава от задушния? Отговорът на този въпрос беше получен преди почти век, преди повече от 80 години, от най-големия ни физиолог, биофизик и между другото поет Александър Леонидович Чижевски. След като научи от литературата, че въздухът може да съдържа въздушни йони, които могат да повлияят на качеството на въздуха, той започна внимателно да ги изучава и стигна до до следния извод: кислородът във въздуха, който не съдържа леки отрицателно заредени въздушни йони, е биологично инертен. И той доказа експериментално, че при продължително дишане на въздух, обеднен на въздушни йони, здравето на хората и животните значително се влошава.

Е, имаше дори такъв експеримент „Кръст“, извършен върху животни, така нареченият кръстосан експеримент, когато той поставяше мишки или плъхове в камера, която беше свързана с околната среда чрез памучен филтър. това е химически съставвъздухът в камерата и в околната среда беше практически еднакъв. Единственото нещо е, че заредените частици от околния въздух не могат да преминат през памучния филтър. Тоест въздухът в камерата не е йонизиран. И се оказа, че ако поставите мишки в тази камера, дайте им вода и храна в достатъчни количества, почистете тази камера от продуктите на тяхната жизнена дейност, но така, че въздухът на камерата да не се смесва с въздух на околната среда, тогава мишките умират със симптоми на хронична хипоксия след около две седмици, плъховете живеят седмица по-дълго. Но въпреки факта, че в камерата има достатъчно количество кислород, те умират със симптоми на хипоксия или симптоми на задушаване.

Оказа се, че ако започнете изкуствено да йонизирате въздуха в тази камера и да го йонизирате така, че там да се появят отрицателно заредени йони, тогава животните не умират. Оказва се, че само кислородът не е достатъчен, за да се наситите с него. Необходимо е качеството на кислорода да е такова, че в него да има нещо друго, което да позволява използването му. Тоест, просто, самият кислород е биологично инертно съединение. Трябва да се активира, за да може да диша.

И така, Чижевски нарече тези частици „отрицателно заредени йони“; те дават живот на кислорода. По времето, когато той извърши тази работа, те още не знаеха, че има различни формикислород. И сега, още преди 30-40 години, стана известно, че отрицателно заредените йони са представители на т.нар. голяма групареактивни кислородни видове.

какво става Какво се случва с кислорода, за да може да се усвои от тялото? Молекулярният кислород, както е показано тук, е дирадикал. Отбелязвам, че без основни познанияЩе бъде невъзможно да разберем по-нататък в химията защо всичко това работи.

Тук вземаме обикновена молекула, а не молекула кислород. Всяка молекула се състои от ядра, ядрата са заобиколени от електрони. Повечето обикновени молекули имат четен брой електрони и всеки електрон има двойка, наречена сдвоени електрони. Какво означава двойка? Електронът е отрицателно заредена частица. Но можете да си го представите и като топка, която се върти. Може да се върти по и обратно на часовниковата стрелка. Така че сдвоените електрони са два електрона, единият от които се върти по посока на часовниковата стрелка, а другият се върти обратно на часовниковата стрелка. Това е физически стабилно състояние. Тоест това е състоянието, което природата предпочита - да сдвоява електрони, така че да са подобни на другите двойки. Например, когато мъжът и жената образуват двойка, не се вълнуват по-малко и обикновено търсят половинка, докато я намерят. Така че електроните също търсят двойка.

Молекулите на кислорода, които ни заобикалят, са уникални в смисъл, че съдържат електрони във външната си орбита, които могат да влязат в химическа връзка. Кислородът съдържа два несдвоени електрона. Това общо състояние се нарича триплет и това състояние в повечето случаи е химически нестабилно. Тоест, триплетната молекула по един или друг начин ще премине в синглетно състояние, когато електроните се сдвоят. Но кислородът е проектиран по такъв начин, че неговото състояние, когато е неактивен, е стабилно състояние. И в това стабилно състояниекислородът не е в състояние да взаимодейства, тоест да окислява молекули, които са в другото си стабилно състояние, в синглет. Следователно кислородът е неактивен.

Но кислородът може да се превърне в активна форма. За да направите това, трябва да приложите например енергиен импулс. И този енергиен импулс ще накара един от електроните да се завърти навътре противоположната страна. И тогава кислородът ще стане като обикновена молекула, но само във възбудено състояние, защото е получил енергиен импулс и е преминал от основното състояние във възбуденото. Синглетният кислород е активен кислород, които вече могат да влязат в химически реакциис обикновени молекули. Или може би освободете този импулс от енергия и преминете в това основно състояние. В допълнение, химически активна форма на кислород може да не влезе в химическа реакция, но да съхрани малко енергия и след това да освободи тази енергия. Това е особеността на синглетния кислород.

Ето една молекула кислород с два несдвоени електрона: ако към нея се добави електрон, който или идва от друга молекула, или е попаднал в околната среда, тогава се оказва, че два електрона са били сдвоени, а един е останал несдвоен. В резултат на това получаваме изключително активна химическа частица. Този несдвоен електрон ще търси партньор, следователно тази частица, която се нарича „свободен радикал“, ще се стреми да се пороби на някой друг, тоест да намери партньор. И тези частици ще се комбинират помежду си и ще произведат, например, водороден пероксид. Тук всъщност се крият основите на тази химия и физика на кислорода, които осигуряват участието му в химични реакции.

За какво активни формикислород, свободни радикали, съществуват в нашата среда, съществуват вътре в тялото, днес, мисля, само мързеливите, които не четат медицинска литература, брошури, листовки, не знаят за това лекарства, някой, който не търси антиоксиданти. защо Тъй като е общоприето, че реактивните кислородни видове са вредни странични продукти на метаболизма. И това е вярно. Това е открито преди повече от половин век, когато причините за смъртта от йонизиращо лъчение, лъчева болест, когато беше показано, че по време на облъчване в тялото се появяват много голям брой свободни радикали и на първо място реактивни кислородни видове, които възникват, когато радиацията действа върху водата в тялото ни. Свободните радикали започват да взаимодействат произволно с органичните молекули, увреждайки протеини, липиди, клетъчни мембрани, структури и др. И ако такова увреждане се окаже много тежко, то води до смърт от лъчева болест. Ако не е толкова тежко, води до много сериозни хронични заболявания.

Е, тогава дойде следващата идея. Разбира се, винаги има някои фактори в околната среда, които предизвикват появата на реактивни кислородни видове в тялото. По-късно се оказа, че мн токсични веществасъщо така стимулират появата на реактивни кислородни видове в тялото. А те от своя страна започват да увреждат важни за живота ни биологични молекули. И започнаха да вярват, че реактивните кислородни видове са вредни странични продукти на метаболизма.

Тази гледна точка продължава да доминира до днес. въпреки че древна поговоркаХипократ казва, че всичко е отрова и всичко е лекарство. Всичко зависи от дозата. И днес само най-фанатичните поддръжници на общата токсичност на реактивните кислородни видове продължават да се придържат към тази гледна точка. Въпреки че се оказа, че реактивните кислородни видове са универсални регулатори на всички жизнени процеси.

В нормалната физиология тези реактивни кислородни видове се изучават като полезни фактори, като фактори на живота. Дори развитието на оплодена клетка (когато сперматозоидът опложда яйцеклетка) започва с факта, че тази клетка започва да консумира кислород десет пъти по-интензивно, който практически целият отива в производството на реактивни кислородни видове. Какво е това - самоубийство? Не, така е необходимо условие по-нататъшно развитиеклетки.

Все още вътре научна литератураДоминиращата идея е, че от кислорода, който вдишваме, само няколко процента отиват в производството на реактивни кислородни видове. И това се счита за някакъв вид пропуск, метаболитна грешка. Всъщност по-задълбочени изследвания показват, че десетки процента от целия кислород, който консумираме, отива в производството на реактивни кислородни видове.

Без производството на реактивни кислородни видове от нашето тяло, ензимите на нашето тяло, клетките на нашето тяло, имунитетът не е възможен. Придобитата имунна недостатъчност, когато можем да говорим за синдром, е или неспособността на тялото ни, или намалената способност на тялото ни да произвежда реактивни кислородни видове, или, напротив, излишното производство на реактивни кислородни видове в отговор на определени фактори на околната среда. Например, отокът на Квинке или острите алергии са свръхинтензивно производство на реактивни кислородни видове. Това е лошо. Но ако потиснем производството на реактивни кислородни видове в нашето тяло, няма да е по-добре, защото тогава всяка бактерия, всеки вирус в тялото ни ще получи благоприятни условияза вашето собствено развитие.

За въздуха вече казахме, че жизнената дейност се поддържа само от влажен въздух, съдържащ най-малко 300-500 парчета на кубичен сантиметърмолекули на реактивни кислородни видове, супероксидни радикали. И стойност питейна водазависи от наличието в него не просто на кислород, а на активен кислород. Като цяло това е самопречистването на водата, това е и нейната стойност. Ето реактивните кислородни видове в нормалната физиология.

Повече няма да се спирам на това нормална физиологиябазирани на нормалното функциониране на всички клетки в тялото ни. И биохимици, клетъчни биолози, молекулярни биолозивече сме събрали достатъчно страхотен материал, което предполага, че реактивните кислородни видове действат като универсални регулатори на голямо разнообразие от жизненоважни процеси, които се случват на клетъчно ниво.

Още през 21 век, започвайки от 2000 г., започват да се появяват произведения, които дори имат следното заглавие: „Реактивни кислородни видове - сигнал за живот“. Оказа се, че без водороден прекис или без супероксидния радикал деленето на нормалните клетки е невъзможно, а без деленето на клетките е невъзможно съществуването на живота, неговото развитие, продължение и просто съществуването на нашето тяло.

От друга страна деленето на клетките може да бъде патологично – това са онкологични заболявания. И се оказа, че реактивните кислородни видове, водородният прекис и други реактивни кислородни видове, задействат механизма на смърт или, още по-изненадващо, диференциация на злокачествените клетки. Тоест злокачествените клетки при определени условия могат да се трансформират и да се върнат обратно нормално състояние. И това също изисква реактивни кислородни видове.

По отношение на използването или приложението на активен кислород в медицинска практика, и просто в практиката на лечение, тогава тези подходи имат доста богата история. Вече няма да казвам, че чистият въздух и прясната вода, които съдържат реактивни кислородни видове, са много по-добри от застоялия въздух и лошата вода, които не съдържат реактивни кислородни видове. Тоест просто, за да останем здрави, трябва да получим тези реактивни кислородни видове от околната среда. Ако ги получаваме недостатъчно или прекомерно, поради облъчване например, тогава можем да ги лекуваме с помощта на активен кислород. И има такъв термин – кислородотерапия или лечение с активен кислород.

Мисля, че много хора са чували, че съществува терапия с водороден прекис. Тази терапия с водороден прекис не е забранена, но все още не е широко разпространена в медицината. Но въпреки това има лекари, които го използват доста широко. Поне това е препоръчително най-простото нещо, като изплакване на устата със слаби разтвори на водороден прекис. Ясно е, че това ще доведе до намаляване на съдържанието на бактерии в устната кухина, но ефектът е по-изразен върху други функции на тялото. Има дори венозни вливания на много слаби разтвори на водороден прекис. Те започват да се използват за първи път в края на 19 век и са били много широко използвани до 30-те години на миналия век.

Аероионизация. Всеки е чувал за полилеите на Чижевски. Друг е въпросът какво качество имат, колко ефективно работят. Но това е подобряване на качеството на въздуха, който дишаме.

Озонотерапия. В нашата страна озонотерапията е много широко използвана като терапевтична техника, която позволява да се облекчи състоянието на пациентите и дори в определени случаи, лекува много тежки заболявания. Озонът, естествено, също е реактивна форма на кислорода.

И накрая, терапия със синглетен кислород. След Ван дер Валк, терапия със синглетна кислородна енергия, тоест терапия със синглетна кислородна енергия, съкратено като SOE. Какъв вид терапия със синглетен кислород е това? Откъде идва? И откъде, най-общо казано, идва този синглетен кислород в нашето тяло? Показах ви химичен метод за производство на синглетен кислород, но откъде идва той в нашето тяло?

Факт е, че тялото ни непрекъснато произвежда тези видове супероксидни радикали. Тези радикали, които са във въздуха, се наричат отрицателно заредени въздушни йони. Те също се произвеждат в тялото ни с помощта на ензими. Тези супероксидни радикали се произвеждат и веднага, много бързо, реагират един с друг, тъй като тези два вида са изключително реактивни, което води до водороден пероксид. И според това уравнение трябва да се освободи кислород. Когато две енергийни частици взаимодействат една с друга, се освобождава част от енергията, която е достатъчно интензивна, за да може кислородът да бъде освободен не в основното си триплетно състояние, а да бъде освободен във възбудено състояние. Това възбудено състояние е синглетната форма на кислорода.

Водороден прекис. Самият водороден пероксид е доста инертна частица. Можем да отидем в аптеката и да си купим 3% водороден прекис и ако не го държим на топло и на светлина, той ще се задържи доста дълго време. Но при определени условия, когато има катализатори, водородният пероксид се разпада много бързо. Достатъчно е да залепите железен пирон във водороден прекис и веднага ще видите, че от него излизат кислородни мехурчета, а освен това този разтвор ще се нагрее много бързо. Водородният пероксид се разлага в присъствието на катализатори, произвеждайки вода и отново възбуден кислород, синглетен кислород.

Тъй като в нашето тяло обикновено се използват няколко десетки процента за производството на супероксидни радикали, които веднага изчезват със синглетния кислород, водороден пероксид, който веднага се разпада с помощта на ензима каталаза, и се получава синглетен кислород, тогава продуктът на тези свободни радикални реакции, които непрекъснато протичат в нашето тяло, са синглетният кислород. Но това е много нестабилна форма на кислород, тъй като той е във възбудено състояние, като камък, който е на върха на планина, на остър връх, не може да остане там за дълго и бързо ще падне, освобождавайки енергия електромагнитни вълни, енергия на електронно възбуждане. Това е енергията на синглетния кислород. Това означава, че тялото нормално, в здраво състояние, трябва да произвежда синглетен кислород през цялото време.

Какъв е вредният, патологичен ефект на реактивните кислородни видове? Тяхното патологично действие може да възникне, когато тази реакция не протича изключително бързо и активните частици няма да се унищожат или елиминират една друга, а ще започнат да влизат в химични реакции с ДНК, протеини, липиди и т.н. И тогава, от една страна, супероксидните радикали ще увредят биоорганичните молекули, които са ни необходими за нашето съществуване, а от друга страна, енергията на синглетния кислород няма да се появи в тялото.

Водородният пероксид винаги се получава по един или друг начин. И ако не се елиминира бързо, тогава може да се разпадне и да влезе в химични реакции с други вещества и отново да настъпи увреждане, от една страна, органични молекули, а от друга страна не се генерира енергията на синглетния кислород.

Това е от една страна. Вярно е, че реактивните кислородни видове са много вредни. От друга страна, правилно е, че реактивните кислородни видове са абсолютно необходими за живота. Те са много вредни, когато действат като химикали, убиване нормални молекули. Те са необходими за живота, когато има поток от тях, когато се произвеждат и веднага се елиминират, когато има бурен поток.

Тук можем да дадем следната аналогия. Например бърз планински поток. Този поток осигурява чист свеж въздух, водата е прохладна и приятна. И този поток падна в някаква котловина и водата спря там и тази вода започва да свети, започва да мирише лошо, все още е същата вода. Тоест, настъпи феномен на стагнация. Ако водата в планинския поток е полезна за здравето, то водата от локвата, където е попаднала част от тази вода, вероятно може да причини някакви проблеми, ако я консумираме.

Какво точно измисли Ван дер Валк? Откъде е взел енергията на синглетния кислород, за да може да се използва целенасочено? Ван дер Валк базира изобретението си на вече известен по това време принцип, който се нарича фотодинамична терапия на рака. Как обикновеният кислород може да се превърне в синглетен кислород? Той може да се преобразува с помощта на химични реакции, както беше обсъдено, но можете да превърнете обикновения кислород в синглетен кислород, като го възбудите, зареждайки го с енергиен квант.

Как можем да заредим този кислород с количество енергия? Оказа се, че не всичко е толкова просто. Трябва да осветим обикновения въздух изключително интензивно, за да се появи там синглетният кислород. Това не е много лесно. Но ако има вещества, наречени фотодинамични багрила, и ако тези вещества абсорбират светлина от околната среда, тогава те се възбуждат, преминават в заредено състояние и предават енергията си на кислородна молекула, а обикновеният кислород преминава в състояние на синглетен кислород.

Тези видове вещества, багрила, присъстват в известни количества в нашето тяло. Тези, които познават малко химия и биохимия, виждат, че молекулата на тази фотодинамична боя е много подобна на молекулата хем, която е отговорна за преноса на кислород в нашия хемоглобин. Други вещества се получават от хема - парфирини, които могат да се възбудят от външна светлина и да активират кислорода, прехвърляйки го в синглетно състояние.

Какво представлява фотодинамичната терапия? Оказа се, че ако този вид боя се инжектира на човек с рак, тогава тази боя по някаква причина (просто чист факт, което все още няма обяснение) се концентрира в туморната тъкан и почти не се концентрира в нормалните тъкани. Багрилото се концентрира в туморната тъкан и ако тази туморна тъкан е локализирана, тя се осветява с лазер, например с различни страни, т.е. приложете лазерна енергия към тази тъкан, тогава в областта на тази тъкан кислородът ще премине в синглетно състояние. И ще бъде толкова много, че туморната тъкан ще се разтвори или частично ще умре, като цяло ще бъде унищожена.

Но има известен проблем с фотодинамичните багрила, защо този метод на терапия, който е много ефективен при определени ситуациизащо не получи това? широко разпространена? Защото ако туморът се намира например в черния дроб, дълбоко в тялото, тогава с лазерен лъч трудно се достига дотам. Фотодинамичната терапия работи много добре, ако туморите са повърхностни или ако могат да бъдат осветени или снабдени с лазерна енергия с помощта на световод.

Това е от една страна. Но има и други обстоятелства, не чисто технически, които не правят възможно широкото разпространение на тази терапия. В нашата страна, трябва да кажа, фотодинамичната терапия на рака, учените и лекарите, работещи в тази област, може би имат приоритет в сравнение с други страни.

Защо говоря за това? Повдигнах това, за да кажа, че има вещества, наречени фотодинамични багрила. Ако те са осветени със светлина, която се абсорбира ефективно и наблизо има кислород, тогава този кислород ще се превърне в синглетен кислород. И така, всъщност, този принцип беше използван от Ван дер Валк, за да създаде устройство, което той нарече по едно време „Валк йон“, което произвежда енергията на синглетния кислород. Сега устройството се нарича „Active Air“, „Air Energy“. Точно така работи тази система.

На изхода от тази камера няма синглетен кислород; той не живее дълго. Следователно, въпреки че е много силен окислител, той няма да влезе в химични реакции. Ако вдишаме този влажен въздух, значи в него няма активни химически частици, те няма да увредят лигавиците, белите дробове, ноздрите и т.н. Тоест тук няма да има нищо негативно.

Тук има снимка, слайд, който показва как работи една от модификациите на тази камера.

Какво направи Ван дер Валк по негово време? Първо, той използва това от началото на 90-те - средата на 90-те години, когато тази техника започва да се използва. Направи две процедури. Една процедура е просто вдишване на енергийно активиран синглетен кислород във влажен въздух. И втората процедура е осветяване със светлина, която съдържа честоти, вибрации, съответстващи на енергията на синглетния кислород, водата и след това пиенето на тази вода.

Като цяло, тези два начина за използване на синглетна кислородна енергия се допълват взаимно. Дишането продължаваше няколко минути, няколко десетки минути, но това вече беше работа на лекарите, които разработваха курсове за използване на енергията на синглетния кислород. И тогава имаше пиене на заредена вода. И този вид процедура в ръцете на Ван дер Валк често водеше до абсолютно невероятни резултати, излекуване на хора, които дълго време страдаха от сериозни хронични заболявания.

И важното, същественото е това, което не се е случило странични ефекти. защо Защото използва чиста електромагнитна енергия. Тук не се използват химикали.

Говорих за терапия с водороден прекис, озонотерапия, дори аеройонна терапия. Как този подход се различава от онези подходи, които, най-общо казано, също често са полезни? И защото при други видове терапия дозировката е много важна. Ако сте преминали през тези най-активни частици, които в крайна сметка трябва да се разпаднат и да се превърнат в синглетен кислород, който трябва да се откаже от енергията си, ако активни частицитвърде много, ако системата в тялото не функционира достатъчно ефективно, която прави водороден прекис от супероксидни радикали, а от водороден прекис, съответно вода и синглетен кислород, тогава естествено са възможни странични реакции на тези химически активни частици, които ще бъде придружено от неприятни последици.

Това е от една страна. От друга страна, при други терапевтични подходи тази синглетна кислородна енергия ще бъде получена в много сложна средатяло. И следователно ефективността на използването на други методи за кислородна терапия, може би, може да бъде до известна степен конкретни случаине по-лоша от енергията на синглетния кислород. Но като цяло те, просто логично погледнато, имат по-ниска ефективност, както и опасността от нежелани реакции. Понякога това е твърде тежка терапия. Що се отнася до енергията със синглетен кислород, това е много щадяща терапия. Тоест, ако тази енергия не е необходима на здраво тяло, тогава няма да има абсолютно никакви последствия. Няма да се абсорбира от това, което ще го абсорбира в болно тяло.

Но още през 2000-те години започват изследвания от клиницисти и лекари, първо върху здрави хора. Най-общо казано, има една медицинска шега: няма здрави хора, има недоизследвани. Наистина е факт, че ако внимателно изследвате всеки човек, определено ще откриете някои отклонения от средностатистическата норма. Въпреки това те взеха хора, които бяха така наречените практически здрави и се оказа, че дори и практически здрави хорав определен режим използват енергията на синглетния кислород, след което изпитват подобрение в състоянието си. Да не говорим за хора, които са здрави, но не практически, а така наречените амбулаторни пациенти.

Например, в работата на немския лекар Knop през 2004 г. е показано, че ако сравним дишането с влажен въздух, зареден с енергията на синглетен кислород за 10-15 минути с вдишване на чист кислород, тогава има значително намаляване на сърдечната дейност скорост, значително по-висока, отколкото ако човек диша обикновен неактивен кислород.

Какво е намаляване на сърдечната честота? И това, между другото, е намаляване на консумацията на кислород. И, изглежда, парадокс. Добре ли е да се намали консумацията на кислород? Когато човек диша активиран въздух, той започва да консумира по-малко кислород. Струва ни се, че може би тогава ще се задуши?

Всъщност отново ще дам тази доста груба аналогия. Има две коли. Един с перфектно настроен двигател харчи да речем 6 литра бензин на 100 километра. А друг, абсолютно същият, но с лошо настроен двигател, ще харчи два пъти повече бензин за същите 100 километра. Съответно ще изгори два пъти повече кислород. Така че това добре ли е? Основното нещо не е колко кислород се консумира, а колко ефективно се използва кислородът, който преминава в окисление.

Между другото, това също не е универсално знание, въпреки че, разбира се, компетентните квалифицирани лекари и биолози знаят за това, че с напредване на възрастта човек има увеличение на консумацията на кислород за поддържане на жизнените функции в сравнение с количеството, което същият човек е консумирал, когато той беше млад, здрав, енергичен и така нататък. Тоест с възрастта започваме да дишаме по-интензивно. защо Защото започваме да използваме кислорода по-зле.

И след като вдишаме активиран въздух, започваме да дишаме по-малко интензивно, което означава, че започваме да използваме кислорода по-ефективно. Това означава по-малко странични продукти от окисляването, по-малко интоксикация на тялото и т.н.

Има индикатор, наречен Променливост на сърдечната честота. Какво означава? Това означава следващото нещо. Като цяло тялото на човек обикновено трябва да има достатъчно слаб пулс, тоест сравнително бавен пулс, приблизително 60-70 сърдечни удара в минута. Ако човек е преживял някакъв вид стрес или е извършвал физически упражнения, тогава, естествено, това изисква много по-интензивно производство на енергия и сърдечната честота трябва да се увеличи. Но когато това състояние приключи, тогава, съответно, пулсът трябва да падне до нормално ниво. Това се нарича променливост на сърдечната честота, т.е. колкото по-голяма е тази променливост, толкова по-добро тяловзаимодейства с различни видовефактори на околната среда, тоест неговата ефективност е много по-висока. Ако пулсът на човек в покой е 80, а по време на активност той се повишава до 120, да приемем, и след това за дълго, дълго време той си почива и се успокоява, което означава, че променливостта е ниска. Очевидно това е лошо.

И така, вариабилността на сърдечната честота след спировитализация, т.е. след дишане на въздух, наситен със синглетна кислородна енергия. Това са просто различни пациенти. Промени в вариабилността на сърдечната честота при всеки от 15-те субекта: при някои вариабилността се увеличава по-малко, при други се увеличава значително, но при почти всички хора, които дишат активиран въздух, вариабилността се увеличава.

Естествено възниква въпросът: колко дълго ще продължи този вид ефект? За да се консолидира някакъв ефект от положителното въздействие, разбира се, е необходим определен курс, необходимо е някакво повторение. Но това са въпроси, които са свързани с работата на конкретен лекар, конкретен лекар с конкретен пациент. Това вече е малко извън рамките на нашия разказ.

Вече е включено големи количествахора, които са били тествани или са използвали това устройство, за да подобрят функционирането си, е доказано повишаване на общото качество на живот, според техните прегледи, според техните анализи и т.н. Енергийният статус средно почти се удвоява. Доброто здраве се увеличава с 40%. Има тестове и въпросници, които ви позволяват да оцените това по този начин.

Трябва също да се отбележи, че дишането на активиран въздух повишава ефективността на лекарствата.

Като цяло се повишава качеството на живот на хората, които редовно дишат въздух, обогатен със синглетна кислородна енергия.

Следващият слайд изброява соматични заболявания, с които енергията на синглетния кислород ще ни помогне да се справим: заболявания на очите, сърдечно-съдовата система, забавяне на процеса на стареене и т.н. Единственото нещо, което трябва да разберете е, че еднократното използване на това устройство ще увеличи за кратко, така да се каже, вашата активност. Тогава всичко ще се нормализира, няма да се влоши, а ще се върне към предишното си състояние. Необходимо е редовно, особено при възрастните хора, да се прибягва до дишане на въздух, обогатен с енергията на синглетен кислород. Казват, че съм болен от дълго време и се нуждая от лечение от дълго време.

Енергията на синглетния кислород намира приложение и при спортисти. Проведени са много експерименти, които показват подобрена спортна активност и подобрено представяне на спортистите. По-конкретно, с какво беше свързано това? След сериозно физическа активностЕстествено, мускулите на човек се уморяват и тялото като цяло се уморява. Тази умора се изразява във факта, че в кръвта се появява млечна киселина, т.е. процесите на окисление не са завършени, кислородът престава да се използва ефективно и количеството на АТФ, тоест основната енергийна валута, намалява. Така че в контролна групаимаше напълно типичен спад на енергията след това физически упражненияи след това много, много бавна регенерация. А в групата, която дишаше активиран въздух, спадът на енергията не беше толкова бърз, следователно тези спортисти ще продължат да работят много по-ефективно и регенерацията ще бъде завършена много по-бързо.

Днес вече има много стотици лекари, особено в Германия и в някои други страни Европейски съюз, И лечебни заведенияизползвайте това устройство. Що се отнася до енергията на синглетния кислород, интересуващите се вече могат да намерят изказвания и лекции на лекари, практикуващи тази терапия. Този принцип на физиотерапия започва да се разпространява все по-широко.

Бих искал да завърша, като подчертая един много важен момент. Енергията на синглетния кислород е естествената енергия на живата природа. Да се върнем отново на чист въздух. Вече добре знаем и всички го усещат, че чистият въздух е по-добър от задушния. Какво е чист въздух? Къде можем да намерим чист въздух? Чист въздух, където има много зеленина. Например, мисля, че сега много хора имат летни вилии коси тревата с косачка. Така че след като хората окосят тревата, те се чувстват много по-свеж въздух. Всички миризми стават по-ярки, по-приятни и като цяло възниква усещане за свежест и здраве. Въздухът над прясно окосена тревна площ е пълен със синглетна кислородна енергия. Или същото усещане за свежест и здраве след дъжд в гората. Въздух в борова горапълен със синглетна кислородна енергия. Въздухът при водопада също е пълен със синглетна кислородна енергия, тъй като водата пада от голяма надморска височинаи разграждайки се на свободни радикали, отново след това се превръща във вода и в резултат на това се освобождава енергия, която активира кислорода и кислородът става синглет. Хлорофил зелени растенияПри осветяване той превръща инертния кислород в активен синглетен кислород. Тоест чистият въздух е там, където има много зеленина и тази зеленина активно фотосинтезира слънчева светлина, а растенията са източници на синглетна кислородна енергия.

По принцип хората, които винаги живеят в такива условия, едва ли ще имат нужда от всички тези устройства. Те редовно ще използват тази естествена енергия, за да останат жизнерадостни, жизнени и енергични за дълго време.

Повечето от нас обаче едва ли ще се преместят на такива свети места. Повечето от нас ще продължат да живеят в условия на високо замърсяване на въздуха, в условия на липса на физическа активност, което също води до намаляване на производството на нормални потоци от активен кислород в тялото ни. Като цяло трябва да поддържаме активността и здравето си по различни начини.

И, от моя гледна точка, този метод, който беше изобретен и идеята, която беше предложена по едно време от Тони ван дер Валк, идеята за единична кислородна енергия, е изключително плодотворна идея, тя ще се развие много бързо, струва ми се.

отколкото в основно, триплетно състояние. Енергийната разлика между O 2 с най-ниска енергия в синглетно състояние и триплетно състояние с най-ниска енергия е около 11 400 келвина ( T e (а 1Δ ж ← X 3 Σ ж−) = 7918,1 cm −1), или 0,98 eV. Открит от Х. Кауцки.

Енциклопедичен YouTube

1 / 3

Неорганична химия. Кислород. Урок 10

Получаване на кислород

Получаване на кислород от водороден пероксид

субтитри

Структура на молекулата

Молекулярният кислород се различава от повечето молекули по това, че има триплетно основно състояние, O 2 ( X 3 Σ ж−). Молекулярната орбитална теория предвижда три ниско разположени възбудени синглетни състояния на O 2 ( а 1Δ ж), O 2 ( а′ 1 Δ′ ж) и O 2 ( b 1 Σ ж+) (номенклатурата е обяснена в статията Символи на молекулярните термини). Тези електронни състояния се различават само по въртенето и заетостта на изроденото антисвързване π ж-орбитали. O2 състояния ( а 1Δ ж) и O 2 ( а′ 1 Δ′ ж) - изроден. O2 състояние ( b 1 Σ ж+) - много краткотраен и бързо се отпуска в по-ниско разположено възбудено състояние O 2 ( а 1Δ ж). Следователно обикновено е O 2 ( а 1Δ ж) се нарича синглетен кислород.

Енергийната разлика между основното състояние и синглетния кислород е 94,2 kJ/mol (0,98 eV на молекула) и съответства на преход в близкия инфрачервен диапазон (около 1270 nm). В изолирана молекула преходът е забранен от правилата за подбор: спин, симетрия и паритет. Следователно, директното възбуждане на кислород в основно състояние от светлина за образуване на синглетен кислород е изключително малко вероятно, но възможно. В резултат на това синглетният кислород в газовата фаза е изключително дълготраен (времето на полуразпад на състоянието при нормални условия е 72 минути). Взаимодействията с разтворители обаче намаляват живота до микросекунди или дори до наносекунди.

Химични свойства

Молекулите на хлорофила са способни, под въздействието на светлина, ефективно да образуват триплетно възбудено състояние на хлорофила и по този начин да сенсибилизират образуването на синглетен кислород. Смята се, че една от функциите на полиените, главно каротеноидите, във фотосинтетичните системи е да предотвратят увреждане, причинено от образуването на синглетен кислород чрез разсейване на излишната светлинна енергия, падаща върху фотосинтетичните компоненти на клетките, чрез дезактивиране на възбудени хлорофилни молекули в триплетно състояние или чрез директно охлаждане на синглетни кислородни молекули.
повярвай [ СЗО?], че при действието се образува и синглетен кислород

Тази статия разглежда какво представлява синглетният кислород, как се различава от обикновения кислород и къде се използва.

Синглетният кислород е същият молекулярен кислород, тоест формулата на синглетния кислород също е O2. Обикновените и синглетните молекули се различават една от друга само на ниво квантова механика, тоест орбитали и електрони.

Характеристики на структурата и химията на синглетния кислород

За разлика от триплетния или основния кислород, синглетният кислород има несподелена двойка електрони. В това състояние кислородът има повече висока енергия. В газовата фаза най-стабилните синглетни молекули могат да се задържат до 72 часа, но с течение на времето те все още се трансформират в по-стабилно триплетно състояние с по-ниска енергия. В разтвора този преход се случва по-бързо от секунда.

Химичните разлики на синглетния кислород са, че той по-активно влиза в химични взаимодействия. Кислородът в синглетно състояние е по-силен окислител и може да участва и в органични процеси, в които триплетните молекули не участват.

Ползите и вредите от синглетния кислород

В тялото активният кислород се превръща в обикновен антиоксидант защитна система, но ако тази система е нарушена, могат да се развият заболявания. За тяхното лечение и профилактика се използват антиоксиданти.

Странични ефекти от продължително излагане на активен кислород:

окисление на мембранните липиди и увреждане на клетките;
окисление на холестерола и негативни променив съдове;
увреждане на генетичния апарат на клетката и др.

В същото време дозираното използване на специално генериран активен кислород е полезно и е показано при много заболявания. В течната среда на клетката постъпилият активен кислород бързо преминава в триплетната фаза, освобождавайки енергия. Това стимулира много важни биохимични процеси.

Терапевтични ефекти на синглетния кислород:

стимулиране на собствената антиоксидантна система;
ускоряване на метаболитните реакции и процесите на регенерация;
елиминиране на възпалителни процеси;
повишаване на ефективността на дишането, премахване на хипоксията;
разреждане на слуз в белите дробове и улесняване на освобождаването му;
подобрено кръвообращение;
нормализиране на кръвното налягане.

Активният кислород се използва за лечение и профилактика на много метаболитни, сърдечно-съдови, хормонални, белодробни, храносмилателни и неврологични заболявания.

Получаване на активен кислород

Има специални генератори на кислород, които превръщат обикновения кислород в по-активен. Използва се за активиране на кислород физическо въздействие- висока честота електрически разряд, магнитно поле и др. Такива устройства обикновено получават кислород от атмосферен въздухв ниски концентрации (около 30%) не заместват конвенционалните медицински кислородни апарати при лечението тежки заболяваниябели дробове и не са подходящи за спешна помощ при остра хипоксия.