Tlenek azotu jest gazem obojętnym, który nie ma właściwości aromatycznych ani koloru. Istnieje kilka połączeń:
- Tlenek (I) nie tworzy soli. Jeśli stężenie jest duże, może powodować pobudzenie układu nerwowego. Nazywa się go także gazem rozweselającym. Tlenek azotu znalazł zastosowanie w medycynie jako łagodne znieczulenie;
- Tlenek azotu jest bezbarwnym gazem. Cechą tlenku azotu (II) jest jego niski stopień rozpuszczalności w wodzie;
- Tlenek (III) jest cieczą o ciemnoniebieskiej barwie. W normalnych warunkach wykazuje niestabilność. Podczas interakcji z wodą może tworzyć kwas azotawy;
- Tlenek (IV) ma postać gazową, ma kolor brązowy. W tym stanie substancja jest cięższa od powietrza, dlatego można ją łatwo sprężyć. Jedną z właściwości tlenku azotu jest zdolność do interakcji z wodą i roztworami alkalicznymi;
- Tlenek (V) jest substancją w postaci krystalicznej i pozbawionej koloru. Wykazuje właściwości silnego utleniacza.
Tlenek azotu jako dodatek do żywności ma właściwości przeciwzapalne i glazurujące. Związek ten jest również znany pod nazwami: bezwodnik azotu, tlenek niesolący, dwutlenek azotu, bezwodnik azotu, trójtlenek diazotu, podtlenek azotu, pięciotlenek diazotu, tetratlenek diazotu, azydek nitrozylu, trinitroamid.
Zastosowania tlenku azotu
Związek praktycznie nie jest stosowany jako dodatek do żywności. Tlenek azotu znalazł zastosowanie w opakowaniach żywności, służy do przygotowania olejów w aerozolu oraz do ubijania śmietany.
Ze względu na swoje szczególne właściwości związek stosowany jest jako spray gazowy w butelkach medycznych. Tlenek ze względu na zdolność do działania znieczulającego jest stosowany w praktyce chirurgicznej.
Tlenek azotu w organizmie
Jak ustalono w ostatnich latach, cząsteczka tlenku azotu ma szerokie spektrum działania biologicznego. Działanie to można podzielić na ochronne, regulacyjne i szkodliwe.
Tlenek bierze udział w regulacji międzykomórkowych i wewnątrzkomórkowych systemów sygnalizacyjnych. Ponadto związek odpowiada za śródbłonkową relaksację mięśni gładkich oraz bierze udział w procesach układu rozrodczego, odpornościowego i nerwowego. Wykazuje właściwości cytostatyczne i cytotoksyczne.
Tlenek jest wykorzystywany przez komórki układu odpornościowego do niszczenia komórek nowotworu złośliwego i bakterii. W przypadku zaburzeń metabolizmu i biosyntezy tlenku azotu rozwija się astma oskrzelowa, choroba niedokrwienna serca, pierwotne nadciśnienie płucne, zawał mięśnia sercowego, depresja nerwicowa, cukrzyca, choroby neurodegeneracyjne, impotencja i samoistne nadciśnienie tętnicze.
Tlenek azotu w sporcie
Prawdopodobnie wiele osób słyszało o produktach, które mogą aktywować produkcję tlenku azotu. Produkty te stały się dość popularne w branży suplementów diety. Uważa się, że poprzez zwiększenie produkcji tlenku zwiększa się przepływ krwi do mięśni szkieletowych, co korzystnie wpływa na organizm sportowca.
Według naukowców z Uniwersytetu w Teksasie etap ograniczający szybkość przepływu aminokwasów w tkankach jest odpowiedzialny za transport przez płyn śródmiąższowy i krew. Oznacza to, że zwiększony dopływ krwi do mięśni szkieletowych wraz ze wzrostem stężenia aminokwasów zapewnia intensywniejsze wchłanianie aminokwasów przez komórki mięśniowe.
Szkodliwość tlenku azotu
Tak czy inaczej, tlenki azotu są szkodliwe i niebezpieczne dla zdrowia ludzkiego. W rezultacie dodatek do żywności należy do trzeciej klasy zagrożenia. Na przykład NO jest uważany za silną truciznę, która wpływa na centralny układ nerwowy i może prowadzić do uszkodzenia krwi poprzez wiązanie hemoglobiny. NO2 jest również wysoce toksyczny i może powodować podrażnienie dróg oddechowych.
Popularne artykuły Przeczytaj więcej artykułów
02.12.2013
Wszyscy dużo chodzimy w ciągu dnia. Nawet jeśli prowadzimy siedzący tryb życia, nadal chodzimy – w końcu...
607513 65 Więcej szczegółów
10.10.2013
Pięćdziesiąt lat dla płci pięknej to swego rodzaju kamień milowy, którego przekroczenie co sekundę...
447015 117 Więcej szczegółów
02.12.2013
W dzisiejszych czasach bieganie nie cieszy się już tak entuzjastycznymi recenzjami, jak trzydzieści lat temu. Wtedy społeczeństwo by...
Wstęp
Jeśli przyjrzysz się uważnie azotowi w układzie okresowym pierwiastków chemicznych autorstwa D.I. Mendelejewa, zauważysz, że ma on zmienną wartościowość. Oznacza to, że azot tworzy jednocześnie z tlenem kilka związków binarnych. Niektóre z nich odkryto niedawno, inne zaś szeroko badano. Istnieją niskostabilne i stabilne tlenki azotu. Właściwości chemiczne każdej z tych substancji są zupełnie inne, dlatego przy ich badaniu należy wziąć pod uwagę co najmniej pięć tlenków azotu. O nich właśnie porozmawiamy w dzisiejszym artykule.
Tlenek azotu (I)
Wzór to N 2 O. Czasami można go nazwać tlenoazotkiem azotu, podtlenkiem diazotu, podtlenkiem azotu lub gazem rozweselającym.
Nieruchomości
W normalnych warunkach jest to bezbarwny gaz o słodkawym zapachu. Można go rozpuścić w wodzie, etanolu, eterze i kwasie siarkowym. Jeśli gazowy jednowartościowy tlenek azotu ogrzeje się do temperatury pokojowej pod ciśnieniem 40 atmosfer, skrapla się do bezbarwnej cieczy. Jest to tlenek nie tworzący soli, który rozkłada się pod wpływem ogrzewania i działa jako środek redukujący w reakcjach.
Paragon
Tlenek ten powstaje podczas podgrzewania suchej wody. Innym sposobem jego otrzymania jest rozkład termiczny mieszaniny kwasu amidosulfonowego i azotowego.
Aplikacja
Stosowany jako wziewny środek znieczulający, przemysł spożywczy zna ten tlenek jako dodatek E942. Służy również do poprawy właściwości technicznych silników spalinowych.
Tlenek azotu (II)
Formuła - NIE. Występuje pod nazwami tlenek azotu, tlenek azotu i rodnik nitrozylowy
Nieruchomości
W normalnych warunkach ma postać bezbarwnego gazu, słabo rozpuszczalnego w wodzie. Jest trudny do upłynnienia, ale w stanie stałym i ciekłym ma kolor niebieski. Tlenek ten może zostać utleniony przez tlen atmosferyczny
Paragon
Jest to dość łatwe do uzyskania; aby to zrobić, należy podgrzać mieszaninę azotu i tlenu do temperatury 1200-1300 o C. W warunkach laboratoryjnych powstaje w kilku eksperymentach jednocześnie:
- Reakcja miedzi i 30% roztworu kwasu azotowego.
- Oddziaływanie azotynu sodu i kwasu solnego.
- Reakcja kwasu azotawego i jodowodorowego.
Aplikacja
Jest to jedna z substancji, z których otrzymuje się kwas azotowy.
Tlenek azotu (III)
Wzór - N 2 O 3. Można go również nazwać bezwodnikiem azotu i półtoratlenkiem azotu.
Nieruchomości
W normalnych warunkach jest to ciecz o barwie niebieskiej, w warunkach normalnych jest to bezbarwny gaz. Czysty tlenek istnieje tylko w stanie stałym skupienia.
Paragon
Powstaje w wyniku oddziaływania 50% kwasu azotowego i stałego trójwartościowego tlenku arsenu (można go również zastąpić skrobią).
Aplikacja
W laboratoriach stosujących tę substancję otrzymuje się także jego sole.
Tlenek azotu (IV)
Formuła - NIE 2. Można go również nazwać dwutlenkiem azotu lub gazem brunatnym.
Nieruchomości
Nazwisko odpowiada jednej z jego właściwości. W końcu tlenek ten ma wygląd czerwonobrązowego gazu lub żółtawej cieczy. Charakteryzuje się dużą aktywnością chemiczną.
Paragon
Tlenek ten otrzymywany jest w wyniku oddziaływania kwasu azotowego i miedzi, a także podczas termicznego rozkładu azotanu ołowiu.
Aplikacja
Służy do produkcji kwasów siarkowego i azotowego, utleniania ciekłego i mieszanego
Tlenek azotu (V)
Formuła - N 2 O 5. Można go znaleźć pod nazwami pięciotlenek diazotu, azotan nitroilu lub bezwodnik azotu.
Nieruchomości
Ma wygląd bezbarwnych i bardzo lotnych kryształów. Mogą topić się w temperaturze 32,3 o C.
Paragon
Tlenek ten powstaje w wyniku kilku reakcji:
- Odwodnienie kwasu azotowego pięciowartościowym tlenkiem fosforu.
- Przepuszczanie suchego chloru
- Oddziaływanie ozonu z czterowartościowym tlenkiem azotu.
Aplikacja
Ze względu na jego ekstremalną niestabilność nie jest nigdzie używany w czystej postaci.
Wniosek
W chemii wyróżnia się dziewięć tlenków azotu, powyższe to jedynie klasyczne związki tego pierwiastka. Pozostałe cztery to, jak już wspomniano, substancje niestabilne. Wszystkie jednak łączy jedno – wysoka toksyczność. Emisje tlenków azotu do atmosfery prowadzą do pogorszenia stanu zdrowia ludzi zamieszkujących okolice przemysłowych zakładów chemicznych. Objawami zatrucia którąkolwiek z tych substancji są toksyczny obrzęk płuc, zaburzenia pracy ośrodkowego układu nerwowego oraz uszkodzenie krwi, którego przyczyną jest wiązanie hemoglobiny. Dlatego z tlenkami azotu należy obchodzić się ostrożnie i w większości przypadków należy stosować środki ochronne.
Tlenek azotu to cząsteczka sygnalizacyjna utworzona z azotu (N) i tlenu (O), która dosłownie nazywa się NO. Tlenek azotu odgrywa główną rolę w rozluźnieniu naczyń (regulacja ciśnienia krwi, zaburzenia erekcji), odpowiedzi immunologicznej, zapaleniu, działaniu przeciwzakrzepowym i tworzeniu pamięci.
Znany również jako: NIE
Znaczenie biologiczne
Struktura
Tlenek azotu (zwany dalej NO - na zdjęciu poniżej) to mała cząsteczka sygnalizacyjna syntetyzowana z aminokwasu L-argininy przez rodzinę syntetaz tlenku azotu, w tym eNOS (śródbłonkowa, NOS-III), iNOS (indukowalna, NOS-II) i nNOS (neuronowy, NOS-I). Ta rodzina enzymów działa jako dimery z różnymi kofaktorami, w tym z tetrahydrobiopteryną, dinukleotydem flawinoadeninowym (FAD), mononukleotydem flawinowym (FMN), żelazem i cynkiem. Chociaż regulacja i modulacja każdej izoformy znacznie się różni, wszystkie izoformy przyspieszają reakcję L-argininy z NADPH i tlenem, tworząc NO, cytrulinę i NADP (Knowles i Moncada (1994); Marletta (1994).
W jaki sposób tlenek azotu przekazuje sygnał?
Wyjaśnienie działania tlenku azotu jako cząsteczki gazu sygnalizacyjnego doprowadziło do przyznania Nagrody Nobla w dziedzinie psychologii/medycyny w 1998 r., ponieważ jako pierwsza odkryła, że cząsteczka gazu jest wytwarzana przez jedną komórkę i natychmiast przenoszona do innych komórek a następnie działa jako cząsteczka sygnalizacyjna w komórkach. Przykładowo NO wytwarzany przez eNOS w komórkach śródbłonka transportowany jest do sąsiadujących komórek mięśni gładkich, gdzie inicjuje kaskadę reakcji poprzez aktywację rozpuszczalnej cyklazy guanylanowej, co przyspiesza wytwarzanie cyklicznego GMP. Wzrost poziomu cGMP powoduje aktywację kinazy białkowej G (PKG), która z kolei fosforyluje fosfatazy łańcucha lekkiego miozyny (MLC) (w ten sposób je aktywując). Z kolei aktywowana fosfataza MLC defosforyluje MLC, co prowadzi do rozkurczu komórek mięśni gładkich, a co za tym idzie rozluźnienia naczyń. Tlenek azotu sygnalizuje poprzez stymulację jego receptora, rozpuszczalnego receptora cyklazy guanylowej, i zwiększenie poziomu komórkowego cząsteczki sygnalizacyjnej zwanej cyklicznym monofosforanem guanidyny (cGMP). Dodatkowi uczestnicy regulacji napięcia naczyń obejmują rodzinę fosfodiesterazy (PDE 1–11), które przyspieszają hydrolizę cGMP do produktu końcowego 3', skutecznie powstrzymując relaksację naczyń za pośrednictwem NO. Ze względu na ograniczoną regulację wytwarzania eNOS i NO trudno jest modulować relaksację naczyń poprzez wpływanie na aktywność eNOS. Ze względu na fizjologiczne znaczenie PDE w kontrolowaniu poziomu cGMP, stały się one popularnym celem, jeśli chodzi o rozluźnianie naczyń krwionośnych i przepływ krwi. Leczenie obejmuje leki takie jak Viagra, Cialis i Levitra, z których wszystkie hamują PDE5, który ulega szczególnej ekspresji w komórkach mięśni gładkich ciał jamistych prącia. Ponieważ hamowanie tych enzymów prowadzi do akumulacji cGMP, możliwe staje się znaczne wzmocnienie efektu NO rozkurczającego naczynia. Fosfodiesterazy są negatywnymi regulatorami cGMP i cAMP (hydrolizują te cząsteczki). Chociaż nie wszystkie enzymy PDE mogą być ukierunkowane na wywołany cGMP wpływ NO na cyklazę guanylanową, niewielka liczba ma zdolność kontrolowania sygnalizacji NO poprzez degradację kluczowej cząsteczki przekaźnika sygnalizacyjnego (cGMP).
Potencjał utleniający
NO teoretycznie może rozpaść się na cząsteczkę znaną jako nadtlenoazotan (OONO-), co powstaje w wyniku reakcji NO z anionami ponadtlenkowymi (O2-). OONO- pełni także funkcję reaktywnej cząsteczki sygnalizacyjnej, chociaż efektem końcowym jest utworzenie pewnych struktur niekorzystnych dla organizmu; OONO- może nitrozylować (oddawać grupę azotową) na aminokwasach, tworząc związki takie jak 3-nitrotyrozyna lub S-nitrozocysteina, tworzyć karbonylki białek lub nitrozylanować fosfolipidy zawierające wielonienasycone kwasy tłuszczowe (PUFA). W tym sensie tlenek azotu może służyć jako substrat nadtlenku do tworzenia reaktywnych związków, które mają negatywny wpływ na zdrowie, mimo że NO jest stosunkowo korzystny dla organizmu. Tlenek azotu można przekształcić (poprzez połączenie z rodnikami ponadtlenkowymi) w postać nadtlenku azotanu, który może następnie tworzyć różnorodne cząsteczki kojarzone z niezdrowymi stanami i uważane za patologie.
Farmakologia
Dodatek tlenek azotu
NO, który jest syntetyzowany w organizmie, a następnie uwalniany do krwi, ma okres półtrwania wynoszący 5 sekund lub mniej, a niektóre kompleksy można utworzyć in vitro, aby wydłużyć okres półtrwania do około 445 sekund do celów badawczych. Te krótkie okresy półtrwania wskazują na szybki rozkład cząsteczki tlenku azotu na jej składniki (azot i tlen), a właściwe przechowywanie NO może wydłużyć okres przydatności do spożycia, który, jak potwierdzono, wynosi jedynie do 5 dni w przypadku stosowania balonów Mylar, które spowolnić awarię. Ze względu na niewielką trwałość poza organizmem, tlenek azotu zasadniczo nigdy nie jest stosowany jako suplement, zamiast tego stosuje się związki, które mogą utrzymywać się we krwi wystarczająco długo, aby w sposób ciągły wytwarzać nowy NO. Tlenek azotu jest zasadniczo niestabilny i ma krótki okres półtrwania; przynosi natychmiastowe korzyści, ale nie ma żadnej wartości jako dodatek ani sam w sobie. Suplementacja NO wymaga innych związków wpływających na wewnętrzny system produkcji tlenku azotu.
Fizjologia
Układ sercowo-naczyniowy
Tlenek azotu ma związek z rozluźnieniem mięśni naczyniowych, co jest mechanizmem leżącym u podstaw kardioprotekcyjnego działania tlenku azotu (poprzez obniżenie ciśnienia krwi).
Działanie neuronalne
Tlenek azotu moduluje kanały jonowe, wrodzoną pobudliwość, pośredniczy w plastyczności synaptycznej i może przenikać przez błony komórkowe. Neuronalna syntaza tlenku azotu (nNOS) jest zdolna do tworzenia dimeru z białkiem znanym jako PSD95 i kompleks ten jest pozytywnym regulatorem depresji, gdyż hamowanie interakcji nNOS-PSD95 ma działanie przeciwdepresyjne. Kompleks ten ulega aktywacji po aktywacji receptora NMDA.
Przyłączeniowy
Dawcy tlenku azotu
Niektóre suplementy ukierunkowane na produkcję NO zapewniają jedynie źródła azotu, które enzym NOS może wykorzystać do produkcji NO. Arginina jest standardowym dawcą NO w suplementacji, przy czym cytrulina jest najbardziej biodostępną formą argininy. Do innych donorów NO zalicza się S-nitrozoglutation (wytwarzany endogennie) lub dwie klasy diolanów N-diazeniowy lub S-nitrozotioli, z których te ostatnie zawierają endogenny S-nitrozoglutation. Niektóre związki po prostu dostarczają azot enzymowi w celu wytworzenia tlenku azotu.
Temat ten po raz pierwszy zwrócił uwagę opinii publicznej w 1992 r., kiedy magazyn Science przyznał tlenek azotu (NO) cząsteczkę roku.
Okazało się, że odkryto nieznany wcześniej system regulacyjny organizmu, charakterystyczny dla wszystkich ssaków. Okazało się, że NO jest bardzo ważną cząsteczką sygnalizacyjną; reguluje aktywację różnorodnych procesów wewnątrzkomórkowych.
Temat ten po raz pierwszy zwrócił uwagę opinii publicznej w 1992 r., kiedy magazyn Science przyznał tlenek azotu (NO) cząsteczkę roku.
Minęło kolejnych 6 lat, a naukowcy, którzy odegrali szczególną rolę w jej badaniach, otrzymali zasłużoną nagrodę: 10 grudnia 1998 roku w Sztokholmie (Szwecja) trzech naukowców z USA, Robert F. Furchgott, Louis J. Ignarro i Ferid Murad otrzymali w 1998 roku Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny za odkrycie roli „tlenku azotu jako cząsteczki sygnalizacyjnej w układzie sercowo-naczyniowym”. Cząsteczka tlenku azotu okazała się uniwersalnym czynnikiem biologicznym.
Jeszcze dwadzieścia lat temu samo postawienie kwestii uniwersalnej biologicznej roli tlenku azotu wydawało się szalone: tlenek azotu jest najsilniejszą substancją zanieczyszczającą przemysłowo, rozpatrywano go wyłącznie z punktu widzenia szkodliwości dla wszystkich istot żywych, utleniania azotu tlenek w atmosferze powoduje kwaśne deszcze. Ogromna jego ilość zawarta w dymie tytoniowym tworzy substancje rakotwórcze.
Wszystko zaczęło się w 1980 roku, kiedy dr F. Furchgott, profesor farmakologii na Uniwersytecie Stanowym Nowego Jorku (Brooklyn), przeprowadził badania nad kurczliwym wpływem leków na mięśnie gładkie naczyń. Jednak w jednym z eksperymentów, przez nieuwagę młodego pracownika, zwykły schemat eksperymentu został zakłócony, a gdy zamiast oczekiwanego skurczu dodano leku (acetylocholinę), nagle zaczęło się niezwykle silne rozluźnienie naczyń krwionośnych. Zainteresowało ich odkrycie tajemniczego czynnika rozluźniającego naczynia krwionośne.
Nieco wcześniej dr F. Murad (Kierownik Katedry Biologii Integratywnej, Wydział Lekarski Uniwersytetu Teksasu w Houston) badał mechanizm działania nitrogliceryny. W 1977 roku, pracując na Uniwersytecie Wirginii, odkrył, że azotany sprzyjają uwalnianiu tlenku azotu, który rozluźnia komórki mięśni gładkich, prowadząc do rozszerzenia naczyń. Dr L. Ignarro (profesor farmakologii, Wydział Lekarski Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles) w wyniku serii badań doszedł w 1986 roku do wniosku, że powyższe eksperymenty dotyczą w zasadzie tego samego, a tajemniczym czynnikiem rozluźniającym naczynia krwionośne jest tlenek azotu.
Nagroda Nobla doceniła nieustające wysiłki naukowców mające na celu potwierdzenie głównych biologicznych skutków tlenku azotu, gazu endogennego i jednocześnie wolnego rodnika.
Badania naukowe udowodniły kluczową rolę, jaką tlenek azotu odgrywa w tak podstawowych procesach biologicznych, jak regulacja ciśnienia krwi, odporności i aktywności centralnego układu nerwowego.
Skąd jednak w organizmie bierze się tlenek azotu?
W 1987 roku odkryto, że tlenek azotu powstaje w wyniku utlenienia aminokwasu L-argininy przez atom tlenu w obecności specyficznego enzymu (syntazy NO). Jak się okazało, tlenek azotu jest syntetyzowany przez różnorodne komórki w organizmie, zarówno ssaków, jak i człowieka.
Dalsze intensywne badania nad tlenkiem azotu (NO) doprowadziły do nieoczekiwanych stwierdzeń: „Nauka XXI wieku – biologia tlenku azotu!” Biolodzy molekularni dosłownie rzucili się na tlenek azotu. Biologicznej roli NO poświęca się około czterech tysięcy artykułów rocznie. Obecnie jest już oczywiste, że jest to nie tylko uniwersalny regulator procesów życiowych, ale także ważny element układu odpornościowego. Trudno dziś znaleźć szlaki metaboliczne, w których nie uczestniczy tlenek azotu.
Okazało się, że odkryto nieznany wcześniej system regulacyjny organizmu, charakterystyczny dla wszystkich ssaków. Okazało się, że NO jest bardzo ważną cząsteczką sygnalizacyjną; reguluje aktywację różnorodnych procesów wewnątrzkomórkowych. Oto wyniki niektórych badań.
Nadciśnienie. Ustalono, że przewlekły niedobór tlenku azotu w organizmie prowadzi do rozwoju nadciśnienia tętniczego. Profesor G. G. Arabidze: „Progresja nadciśnienia opiera się na braku równowagi pomiędzy angiotensyną i tlenkiem azotu przy nadmiarze tego pierwszego i/lub niedoborze tego drugiego”. Naukowcy zauważają, że w przewlekłych chorobach układu krążenia z reguły następuje spadek syntezy NO, a jedną z przyczyn tego jest zmniejszenie dostępności rezerw L-argininy.
Przewód jelitowy. Od dawna znana choroba, rozlany skurcz przełyku, jest spowodowany tonicznym skurczem jego mięśni gładkich. Choroba ma także podłoże w niedoborze NO, gdyż dożylnemu wlewowi nitrogliceryny (dostawcy NO) towarzyszy ustąpienie skurczów (Konturek S., Konturek P., 1995). Możliwe, że przyczyną nieprawidłowego działania zastawki dwunastnicy (a co za tym idzie wrzodów żołądka) jest także niewystarczająca ilość NO, w wyniku czego zastawka ta traci swoją zdolność do funkcjonowania.
Odporność Naukowcy od dość długiego czasu i zupełnie niezależnie od przyszłych laureatów Nagrody Nobla badają działanie makrofagów i neutrofili, czyli komórek odpowiedzialnych za utrzymanie odporności. W latach 70. XX wieku odkryto, że aktywność makrofagów jest związana z akumulacją azotynów i azotanów w środowisku zewnątrzkomórkowym. Zaczęto odkrywać naturę odporności komórkowej, w jaki sposób makrofagi i neutrofile zabijają komórki docelowe (bakterie, komórki złośliwe). W 1983 roku naukowcy odkryli, że jedną z broni makrofagów jest tlenek azotu. Duże ilości tlenku azotu mogą zabić komórki docelowe. Te. Im więcej tlenku azotu w organizmie, tym lepszy układ odpornościowy. Niedobór tlenku azotu prowadzi do osłabienia odporności.
Pamięć i psychika Na podstawie danych dotyczących roli tlenku azotu w układzie naczyniowym, w 1988 roku angielski badacz Gerswaite odkrył, że specjalnie przetworzone cienkie odcinki mózgu rozluźniają naczynia krwionośne – jak się okazuje, tlenek azotu wytwarza centralny układ nerwowy. I jest to absolutnie konieczne w szczególności dla kształtowania pamięci długotrwałej, która jest podstawą myślenia. Około dziesięć procent neuronów w mózgu ma enzymy, które mogą uwalniać tlenek azotu z różnych związków chemicznych. Autonomiczny układ nerwowy wytwarza również tlenek azotu. Jest uwalniany w synapsach, zakończeniach nerwowych unerwiających różne narządy.
Rak.„NO może również regulować proces apoptozy – programowana śmierć komórki jest jednym ze sposobów zapobiegania nowotworom, naszym własnym mechanizmem „ubijania” komórek złośliwych. Co więcej, w małych dawkach tlenek azotu go hamuje, a w dużych wzmacnia ją.” (Doktor nauk biologicznych, profesor A.F. Vanin) 30 lat temu w bezpośrednim eksperymencie odkryto, że suplementacja L-argininą prowadzi do zmniejszenia częstości występowania raka u myszy i zmniejszenia nowotworu. Rak Res. 1975 wrzesień;35(9):2390-3.
Dostosowanie W 1998 roku opublikowano pracę prof. N.P. Aimasheva „Efekt antystresowy adaptacji do aktywności fizycznej: rola tlenku azotu”. Istota eksperymentów jest taka. Szczury doprowadzano do stanu stresu poprzez zanurzenie ich po szyję w wodzie. W wyniku stresu dość szybko pojawiły się wrzody żołądka. Szczury wyjęto z wody i zmierzono powierzchnię ich zmian wrzodziejących. Drugą grupę szczurów również poddano stresowi, ale podano im leki zwiększające zawartość tlenku azotu (donorów NO) w organizmie. Wprowadzenie dawców NO w trakcie eksperymentu spowodowało 3-krotne zmniejszenie powierzchni wrzodów w porównaniu z grupą kontrolną. Trzecią grupę szczurów poddano stresowi, ale podano im leki obniżające zawartość NO (NO pułapki) w organizmie. Wprowadzenie No traps zwiększyło powierzchnię owrzodzeń o 41% w porównaniu do grupy kontrolnej. Udowodniono także zdolność NO do ograniczania uwalniania hormonów stresu (katecholamin). Widzimy więc wyjątkowe znaczenie tlenku azotu dla organizmu. Brak tej biologicznie aktywnej substancji powoduje liczne problemy. Okazuje się jednak, że w organizmie tlenek azotu (NO) jest w sposób ciągły wytwarzany enzymatycznie z aminokwasu L-argininy. Te. Aby w pełni zaopatrzyć organizm w tlenek azotu (NO), niezwykle ważne jest zapewnienie codziennej, nieprzerwanej podaży aminokwasu L-argininy. Arginina to jeden z dwudziestu aminokwasów biorących udział w tworzeniu białek Arginina jest aminokwasem niezbędnym dla dzieci (dla dorosłych jest wymienny), tj. Organizm dziecka nie jest w stanie sam wytworzyć takiego aminokwasu, musi go jednak otrzymać z pożywienia. Arginina wpływa także na poprawę wyników sportowych, gdyż wraz z glicyną jest jednym z głównych składników, z których w wątrobie powstaje kreatyna.
Efekt przeciwstarzeniowy Do pozytywnych efektów argininy zalicza się poprawę spalania tłuszczu i budowę mięśni, wzmocnienie układu odpornościowego, walkę z nowotworami, przyspieszenie gojenia oparzeń i innych ran, ochronę wątroby i detoksykację substancji toksycznych oraz poprawę męskiej płodności. Przywraca także funkcje seksualne u mężczyzn z impotencją. Naukowcy uważają, że arginina jest źródłem tlenku azotu, który odgrywa kluczową rolę w zapoczątkowaniu i utrzymaniu erekcji.
Zastosowanie kliniczne Oczywiście arginina nie jest panaceum. Jednak długa lista chorób, które są spowodowane niedoborem NO, a co za tym idzie, niewystarczającym spożyciem argininy z pożywienia, jest naprawdę imponująca. Oto przybliżone podsumowanie argininy:
L-Arginina to aminokwas warunkowo niezbędny, będący jednym z głównych składników organizmu – donor azotu. Dostarcza azot do układu enzymów zwanych syntazami NO, które syntetyzują NO, czyli grupę nitrozową. Grupa nitrozowa jest mediatorem rozluźnienia mięśni naczyń tętniczych. Oznacza to, że grupa nitrozowa jest główną substancją regulującą napięcie naczyń krwionośnych łożyska tętniczego, od którego zależy ciśnienie rozkurczowe. Przy braku L-argininy i niewystarczającej aktywności syntezy NO wzrasta ciśnienie rozkurczowe.
L-Arginina ma niezwykłe działanie psychotropowe. Powodując wzrost do górnych granic normy hormonu somatotropowego „STT” (inaczej zwanego hormonem wzrostu „GH”), L-Arginina pomaga poprawić nastrój, czyni człowieka bardziej aktywnym, proaktywnym i odpornym, wprowadzając pewną jakość energii mentalnej w ludzkie zachowanie. Brak L-argininy w diecie prowadzi do opóźnienia wzrostu. Stosowanie L-Argininy, poprzez indukcję produkcji hormonu wzrostu, intensyfikuje wzrost nastolatków. Jest to realna szansa dla niskich rodziców, aby zapewnić swoim dzieciom wysoki wzrost.
L-Arginina stosowana jest w profilaktyce i leczeniu nadciśnienia.
L-Arginina stosowana jest w profilaktyce miażdżycy. Zapobiega tworzeniu się skrzepów krwi i przyleganiu tych skrzepów do wewnętrznej ściany tętnic, zmniejszając w ten sposób ryzyko powstania zakrzepów i blaszek miażdżycowych.
L-Arginina stosowana jest w leczeniu i zapobieganiu chorobom takim jak marskość i stłuszczenie wątroby.
L-Arginina stosowana jest w celu zwiększenia potencjału oczyszczającego nerek i eliminacji końcowych produktów metabolizmu azotu.
L-Arginina znacząco przyspiesza gojenie uszkodzonych tkanek – ran, zwichnięć ścięgien, złamań kości.
L-Arginina jest bardzo istotna dla metabolizmu mięśni (a co za tym idzie dla ich specyficznej siły i masy).
L-Arginina jest w stanie zwiększyć masę mięśniową i zredukować tkankę tłuszczową, dzięki czemu sylwetka staje się szczuplejsza i lżejsza.
L-arginina stosowana jest w profilaktyce i leczeniu zapalenia stawów i chorób tkanki łącznej. Brak L-argininy zwiększa ryzyko rozwoju cukrzycy typu 2 (tkanki insulinozależne są odporne na działanie insuliny).
L-Arginina aktywuje układ odpornościowy i stosowany jest w stanach niedoborów odporności, w tym w leczeniu AIDS.
L-Arginina spowalnia rozwój nowotworów, w tym wielu nowotworowych. Mechanizmy tego zjawiska obejmują zdolność do: a) aktywacji cytotoksyczności przeciwnowotworowej makrofagów; b) zwiększenia liczby i aktywności funkcjonalnej pomocników T – głównego ogniwa w rozwoju odpowiedzi immunologicznej; c) zwiększenia liczby i aktywności NK (komórki NK) i LAK (komórki NK aktywowane limfokinami) w ich bezpośredniej agresji przeciwnowotworowej.
L-arginina może zwiększyć siłę i czas przepływu krwi do narządów płciowych zarówno u mężczyzn, jak iu kobiet. Wydłuża czas stosunku, wzmacnia przyjemne doznania seksualne oraz sprawia, że orgazm jest dłuższy i głębszy. Płyn nasienny jest bardzo bogaty w L-argininę. Jeśli u dzieci brakuje L-argininy, ich dojrzewanie spowalnia.
L-Arginina skutecznie nasila spermatogenezę, co wykorzystuje się w leczeniu niepłodności u mężczyzn;
L-Argininanie jest zalecany dla kobiet w ciąży i karmiących piersią.
L-Argininanie jest wskazany w przypadku schizofrenii.
Tlenek azotu (II) NIE (tlenek azotu, tlenek azotu, rodnik nitrozylowy) jest nietworzącym soli tlenkiem azotu. Jest to bezbarwny gaz, słabo rozpuszczalny w wodzie. Z trudem upłynnia się; w postaci płynnej i stałej ma kolor niebieski.
Obecność niesparowanego elektronu determinuje tendencję NO do tworzenia słabo związanych dimerów N 2 O 2. Są to słabe związki o ΔH° dimeryzacji = 17 kJ. Ciekły tlenek azotu (II) składa się z 25% cząsteczek N 2 O 2, a tlenek stały składa się wyłącznie z nich.
Paragon
Tlenek azotu (II) to jedyny tlenek azotu, który można otrzymać bezpośrednio z wolnych pierwiastków poprzez połączenie azotu z tlenem w wysokich temperaturach (1200-1300°C) lub w wyniku wyładowania elektrycznego. W naturze powstaje w atmosferze podczas wyładowań atmosferycznych:
N 2 + O 2 → 2NO - 180,9 kJ 2NO + O 2 → 2NO 2.
Gdy temperatura spada, tlenek azotu(II) rozkłada się na azot i tlen, natomiast jeśli temperatura gwałtownie spada, to tlenek, który nie zdążył się rozłożyć, istnieje dość długo: w niskich temperaturach szybkość rozkładu jest niewielka . To nagłe ochłodzenie nazywa się „hartowaniem” i wykorzystuje się je w jednej z metod produkcji kwasu azotowego.
W laboratorium zwykle otrzymuje się go w reakcji 30% HNO 3 z niektórymi metalami, na przykład miedzią:
3Cu + 8HNO 3 (30%) → 3Cu(NO 3) 2 + 2NO + 4H 2 O.
Czystszy NO, niezanieczyszczony zanieczyszczeniami, można otrzymać w następujących reakcjach:
FeCl 2 + NaNO 2 + 2HCl → FeCl 3 + NaCl + NO + H 2 O; 2HNO 2 + 2HI → 2NO + I 2 ↓ + 2H 2O.
Metoda przemysłowa polega na utlenianiu amoniaku w wysokiej temperaturze i ciśnieniu z udziałem Cr 2 O 3 (jako katalizatorów):
4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O.
Właściwości chemiczne
W temperaturze pokojowej i pod ciśnieniem atmosferycznym utlenianie NO przez tlen atmosferyczny następuje natychmiast:
2NO + O2 → 2NO2
NO charakteryzuje się także reakcjami addycji halogenów z utworzeniem halogenków nitrozylu; w tej reakcji NO wykazuje właściwości reduktora:
2NO + Cl 2 → 2NOCl (chlorek nitrozylu).
W obecności silniejszych środków redukujących NO wykazuje właściwości utleniające:
2SO 2 + 2NO → 2SO 3 + N 2.
NO jest słabo rozpuszczalny w wodzie i nie reaguje z nią, będąc tlenkiem nietworzącym soli.
Działanie fizjologiczne
Tlenek azotu (biały) w cytoplazmie komórek drzew iglastych w godzinę po działaniu mechanicznym.
Podobnie jak wszystkie tlenki azotu (z wyjątkiem N 2 O), NO jest toksyczny i w przypadku wdychania wpływa na drogi oddechowe.
W ciągu ostatnich dwudziestu lat ustalono, że ta cząsteczka NO ma szeroki zakres skutków biologicznych, które można podzielić na regulacyjne, ochronne i szkodliwe. NO, będąc jednym z przekaźników, bierze udział w regulacji wewnątrz- i międzykomórkowych systemów sygnalizacyjnych. Tlenek azotu wytwarzany przez komórki śródbłonka naczyń, odpowiada za rozkurcz mięśni gładkich naczyń i ich rozszerzenie (rozszerzenie naczyń), zapobiega agregacji płytek krwi i adhezji neurofilów do śródbłonka, bierze udział w różnych procesach zachodzących w układzie nerwowym, rozrodczym i odpornościowym . NO ma również właściwości cytotoksyczne i cytostatyczne. Komórki zabójcze układu odpornościowego wykorzystują tlenek azotu do niszczenia bakterii i komórek nowotworowych. Zaburzenia biosyntezy i metabolizmu NO są związane z takimi chorobami, jak samoistne nadciśnienie tętnicze, choroba niedokrwienna serca, zawał mięśnia sercowego, pierwotne nadciśnienie płucne, astma oskrzelowa, depresja nerwicowa, epilepsja, choroby neurodegeneracyjne (choroba Alzheimera, choroba Parkinsona), cukrzyca, impotencja itp.
Tlenek azotu można syntetyzować na kilka sposobów. Rośliny wykorzystują nieenzymatyczną reakcję fotochemiczną pomiędzy NO 2 i karotenoidami. U zwierząt syntezę przeprowadza rodzina syntaz NO (NOS). Enzymy NOS należą do nadrodziny enzymów zawierającej hem, zwanej monooksygenazami. Ze względu na strukturę i funkcję NOS można podzielić na trzy grupy: śródbłonkowe (eNOS), neuronalne (nNOS) i indukowalne (iNOS). Centrum aktywne dowolnej syntazy NO obejmuje kompleks porfiryny żelaza zawierający osiowo skoordynowaną cysteinę lub metioninę. Chociaż wszystkie izoformy NOS katalizują powstawanie NO, wszystkie są produktami różnych genów, każdy z nich ma swoją własną charakterystykę zarówno pod względem mechanizmu działania i lokalizacji, jak i biologicznego znaczenia dla organizmu. Dlatego te izoformy są zwykle podzielone na konstytutywne (cNOS) i indukowalne (iNOS) syntazy tlenku azotu. cNOS jest stale zlokalizowany w cytoplazmie, zależy od stężenia jonów wapnia i kalmoduliny (białka będącego wewnątrzkomórkowym mediatorem transportu jonów wapnia) i sprzyja uwalnianiu niewielkich ilości NO przez krótki czas w odpowiedzi na stymulację receptora. Indukowalne NOS pojawiają się w komórkach dopiero po ich indukcji przez endotoksyny bakteryjne i niektóre mediatory stanu zapalnego, takie jak interferon gamma, czynnik martwicy nowotworu itp. Ilość NO powstałego pod wpływem iNOS może być różna i sięgać dużych ilości (nanomoli). Jednocześnie produkcja ŻADNA nie trwa dłużej. Charakterystyczną cechą NO jest zdolność do szybkiej (w czasie krótszym niż 5 sekund) dyfundowania przez błonę komórki, która go syntetyzowała, do przestrzeni międzykomórkowej i łatwej (bez udziału receptorów) przenikania do komórek docelowych. Wewnątrz komórki aktywuje niektóre enzymy, a hamuje inne, uczestnicząc w ten sposób w regulacji funkcji komórkowych. Zasadniczo tlenek azotu jest lokalnym hormonem tkankowym. NO odgrywa kluczową rolę w hamowaniu aktywności komórek bakteryjnych i nowotworowych poprzez blokowanie niektórych ich enzymów zawierających żelazo lub uszkadzanie ich struktur komórkowych tlenkiem azotu lub wolnymi rodnikami wytwarzanymi przez tlenek azotu. Jednocześnie w miejscu zapalenia gromadzi się ponadtlenek, co powoduje uszkodzenie białek i lipidów błon komórkowych, co wyjaśnia jego cytotoksyczny wpływ na komórkę docelową. W związku z tym NO gromadzący się w nadmiernej ilości w komórce może działać dwojako: z jednej strony powodować uszkodzenia DNA, a z drugiej działać prozapalnie. Tlenek azotu może inicjować angiogenezę (tworzenie naczyń krwionośnych). W przypadku zawału mięśnia sercowego tlenek azotu odgrywa pozytywną rolę, ponieważ indukuje wzrost nowych naczyń, ale w przypadku nowotworów ten sam proces powoduje rozwój nowotworów poprzez wspomaganie odżywiania i wzrostu komórek nowotworowych. Z drugiej strony poprawia to dostarczanie tlenku azotu do komórek nowotworowych. Uszkodzenia DNA pod wpływem NO są jedną z przyczyn rozwoju apoptozy (zaprogramowanego procesu „samobójstwa” komórkowego, mającego na celu usunięcie komórek, które utraciły swoje funkcje). W eksperymentach zaobserwowano deaminację deoksynukleozydów, deoksynukleotydów i nienaruszonego DNA po wystawieniu na działanie roztworu nasyconego NO. Proces ten odpowiada za zwiększenie wrażliwości komórek na czynniki alkilujące i promieniowanie jonizujące, co wykorzystuje się w terapii przeciwnowotworowej.
Usuwanie NO (szybkość, z jaką krew jest oczyszczana z NO podczas przemian chemicznych) zachodzi poprzez tworzenie azotynów i azotanów i trwa średnio nie dłużej niż 5 sekund. Etapy pośrednie mogą obejmować klirens obejmujący interakcję z nadtlenkiem lub hemoglobiną, tworząc nadtlenoazotyn. Tlenek azotu można redukować za pomocą reduktazy NO, enzymu blisko spokrewnionego z syntazą NO.
W 1998 roku trzej Amerykanie – Furchgott, Ignarro i Murad – otrzymali Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii „za odkrycia dotyczące tlenku azotu jako cząsteczki sygnalizacyjnej w układzie sercowo-naczyniowym”.
Aplikacja
Produkcja NO jest jednym z etapów produkcji kwasu azotowego.
Fundacja Wikimedia. 2010.