NO (оксид азоту) -молекула життя.

-по літературних джерел вивчити хімічний стан NO

-

Історичні факти відкриття оксиду азоту. Нобелівська премія.

Нобелівська комісія Каролінського медико-хірургічного інституту в Стокгольмі назвала лауреатами Нобелівської премії в області фізіології і медицини за 1998 рік трьох американських вчених:

Р. Фурхготт. Л. Ігнарро. Ф. Мурад.

Доктора Роберта Фарчготта (Robert F. Furchgott)
Доктора Луїса Ігнарро (Louis J. Ignarro)
Доктора Феріда Мюрада (Ferid Murad)
Вони удостоєні Нобелівської премії за відкриття "окису азоту як сигнальної молекули в кардіоваскулярної системи". Факт утворення газу в клітці, який, минаючи мембрани, може керувати функціями інших клітин, визнаний невідомим досі, новим принципом подачі сигналів в живих організмах.

Доктор Роберт Фарчготт, 82-річний фармаколог з Університету штату Нью-Йорк, вивчаючи дію ліків на судини, вперше звернув увагу на те, що однакові ліки в одних випадках викликають розширення, а в інших - звуження тих же сусідів. Вченої зацікавило, чи можуть протилежні результати залежати від стану внутрішньої поверхні (ендотелію) клітин всередині кровоносних судин.
У 1980 році в простому експерименті з ацітелхоліном він показав, що ця речовина розширює кровоносні судини в тих випадках, коли стінка судин не пошкоджена. Р. Фарчготта прийшов до висновку, що неушкоджені ендотеліальні клітини продукують невідомий досі сигнал, розслабляючий гладку мускулатуру судин. Цей сигнал молекули вчений назвав EDRF, що означало «ендотеліум-получательно-розподіляє фактор».
У пошуках невідомої сигнальної молекули, причому незалежно від Р. Фарчготта, брав

участь доктор Луїс Ігнарро, 57-річний вчений з Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі (UCLA). У пошуках хімічної природи EDRF Л. Ігнарро провів блискучу серію досліджень і в 1986 році прийшов до висновку, що EDRF ідентичний окису азоту.
62-річний лікар-фармаколог Ферид Мюрад з Медичної школи Техаського університету в Х'юстоні аналізував те, який фармакологічний ефект дають нітрогліцерин і інші споріднені судинорозширювальні речовини. У 1977 році він встановив що ці речовини звільняють окис азоту, який розширює гладку мускулатуру клітин. Ідея про те, що газ може регулювати найважливіші клітинні функції, захопили його, проте в той час у нього не було достатніх експериментальних обгрунтувань для підтвердження цієї ідеї.
Після того як Р. Фарчготт і Л. Ігнарро в липні 1986 року представили свої матеріали на конференцію, це викликало лавину досліджень в різних лабораторіях в усьому світі. Це було перше відкриття того, що газ може діяти як сигнал молекули в організмі. Виявилося, що окис азоту захищає серце, стимулює мозок, вбиває бактерії і т. П. Подальші результати підтвердили, що окис азоту є сигнальною молекулою, в першу чергу для кардіоваскулярної системи, а також для ряду інших функцій, на приклад, як сигнальна молекула в нервовій системі.

Безбарвний газ - окис азоту - завжди вважався шкідливим для організму людини. Інженери розробляють досконаліші двигуни внутрішнього згоряння, в меншій мірі забруднюють атмосферу окисом азоту, конструюють системи регенерації окису азоту в інші речовини. Але в кінці минулого століття вчені несподівано виявили, що окис азоту присутня в будь-якому живому організмі в досить великих концентраціях. І не просто присутній, а управляє найважливішими фізіологічними процесами.

Окис азоту (хімічна назва - оксид азоту) - нова "дороговказ" в медицині, яка вказує напрямок пошуку лікарських засобів проти безлічі хвороб. Саме так вважають зараз більшість дослідників.

Чим продиктований все зростаючий інтерес до окису азоту?

Виявилося, що окис азоту управляє як внутрішньоклітинними, так і міжклітинних процесами в живій клітині. Багато хвороб - гіпертонія, ішемія міокарда, тромбози, рак - викликані порушенням фізіологічних процесів, які регулює окис азоту. Саме з цієї причини окис азоту становить величезний інтерес для біологів і медиків різних спеціальностей.

Нейрофізіологи і нейрохімікі цікавляться окисом азоту в зв'язку з тим, що вона керує найважливішими процесами, що відбуваються в нервовій системі. Вища нервова діяльність людини багато в чому обумовлена ​​проходженням імпульсу з однієї нервової клітини (нейрона) на іншу - так званої синаптичної передачею. Якщо спробувати описати цей процес в двох словах, то можна сказати, що при проходженні нервового імпульсу з закінчення одного нейрона "викидається" молекула сигнального речовини - нейромедіатора (наприклад, ацетилхоліну, глутамату), яку "захоплює" спеціальний білок (рецептор) на мембрані нервового закінчення іншого нейрона. Потім складна ланцюг біохімічних і електрохімічних реакцій забезпечує проходження нервового імпульсу з цього нейрона. Коли сигнал досягає нервового закінчення, знову відбувається викид з нього молекули нейромедіатора і так далі. Виявилося, що окис азоту активує процес викиду нейромедіаторів з нервових закінчень під час синаптичної передачі. Більш того, молекула окису азоту сама може грати роль нейромедіатора, тобто безпосередньо передавати сигнал з однієї нервової клітини на іншу. Не дивно, що окис азоту присутня у всіх відділах головного мозку людини: гіпоталамусі, середньому мозку, корі, гіпокампі, довгастомумозку і ін.

Таким чином, в розумової діяльності окис азоту є і безпосереднім учасником, і непрямим регулятором. Що стосується тілесного існування, то і тут її роль не менша.

· Кардіологи та фахівці, які вивчають систему кровообігу, цікавляться окисом азоту, оскільки вона регулює розслаблення гладких м'язів судин і синтез так званих "білків теплового шоку", які "захищають" судини при ішемічній хворобі серця.

· Гематології окис азоту цікавить в зв'язку з тим, що вона гальмує агрегацію (злипання) тромбоцитів, впливає на перенесення кисню еритроцитами, а також на реакції з участю хімічно активних молекул (вільних радикалів) в крові.

· Імунологів окис азоту цікавить тому, що активація клітин, що беруть участь в імунній відповіді, - макрофагів і нейтрофілів - супроводжується вивільненням цими клітинами окису азоту.

· Онкологи виявляють підвищену цікавість до окису азоту через її передбачуваної участі в процесі розвитку злоякісних утворень.

· Фізіологи, що займаються проблемами регуляції водно-сольового обміну в організмі, і нефрологи цікавляться окисом азоту з тієї причини, що вона регулює нирковий кровообіг і сольовий обмін в ниркових канальцях.

Але і це ще не все. В останні роки лавиноподібно наростає потік інформації про вплив окису азоту на функціонування генома.

Доля людини визначається його поведінкою і характером, на які, в свою чергу, впливає стан його душі і тіла. Значить, доля людини в деякому сенсі пов'язана з окисом азоту.

Оксид азоту і його сполуки.

·

Оксидом азоту називається інертний газ, який не володіє ароматичними якостями і кольором. Є кілька з'єднань:

· Оксид (I) несолеобразующіе. За умови високої концентрації може спровокувати порушення нервової системи. По-іншому його називають звеселяючим газом. Своє застосування оксид азоту знайшов як наркоз слабкої дії в медицині;

· Монооксид азоту - це газ, що не володіє кольором. Властивістю оксиду азоту (II) є слабка ступінь розчинності в воді;

· Оксид (III) - це рідина, що має темно-синім кольором. У нормальних умовах проявляє нестійкість. За умови взаємодії з водою здатний утворювати азотної кислоти;

· Оксид (IV) володіє газоподібної формою, його окрас - бурий. В такому стані речовина важчий за повітря, тому здатне легко стискуватися. Одним з властивостей оксиду азоту є здатність взаємодіяти з водою і лужними розчинами; Оксид (V) є речовиною в кристалічній формі без кольору. Виявляє властивості сильного окислювача

Оксид азоту (II) (Монооксид азоту, окис азоту, нітрозил-радикал) NO

Розглянемо оксид азоту (II) NO - несолеобразующіе оксид азоту. Він являє собою безбарвний газ, погано розчинний у воді. Зріджується насилу; в рідкому і твердому вигляді має блакитний колір.
Наявність неспареного електрона обумовлює схильність NO до утворення слабосвязанних димарів N2O2. Рідкий оксид азоту (II) на 25% складається з молекул N2O2, а твердий оксид цілком складається з них.

Отримання.
Оксид азоту (II) - єдиний з оксидів азоту, який можна отримати безпосередньо з вільних елементів з'єднанням азоту з киснем при високих температурах (1200-1300 ° C) або в електричному розряді. У природі він утворюється в атмосфері при грозових розрядах:

і негайно ж реагує з киснем:

При зниженні температури оксид азоту (II) розкладається на азот і кисень, але якщо температура падає різко, то яке встигло розкластися оксид існує досить довго: при низькій температурі швидкість розпаду невелика. Таке різке охолодження називається "загартуванням" і використовується при одному із способів отримання азотної кислоти.
У лабораторії його зазвичай отримують взаємодією 30% -ної HNO3 з деякими металами, наприклад, з міддю:

Більш чистий, не забруднений домішками NO можна отримати по реакціях:

Промисловий спосіб заснований на окисленні аміаку при високій температурі і тиску за участю Pt, Cr2O3 (як каталізаторів):

Хімічні властивості.
При кімнатній температурі і атмосферному тиску окислення NO киснем повітря відбувається миттєво:

Для NO характерні також реакції приєднання галогенів з утворенням нітрозілгалогенідов, в цій реакції NO проявляє властивості відновника:

У присутності більш сильних відновників NO проявляє окислювальні властивості:

У воді NO мало розчинний і з нею не реагує, будучи несолеобразующіе оксидом.
Фізіологічна дія.
Оксид азоту (білий) в цитоплазмі клітин хвойних порід дерев через годину після механічного впливу. Темно-зелені кола в клітинах - ядра, в деяких з ядер, в свою чергу, помітні ядерця (світло-зелені).
Як і всі оксиди азоту (крім N2O), NO - токсичний, при вдиханні вражає дихальні шляхи.
За два останніх десятиліття було встановлено, що ця молекула NO володіє широким спектром біологічної дії, яке умовно можна розділити на регуляторний, захисне і шкідливе. NO, бере участь в регуляції систем всередині і міжклітинної сигналізації. Оксид азоту, вироблений клітинами ендотелію судин, відповідає за розслаблення гладких м'язів судин і їх розширення, запобігає агрегації тромбоцитів і адгезію нейтрофілів до ендотелію, бере участь в різних процесах в нервової, репродуктивної та імунної системах. NO також володіє цитотоксичними і цитостатичними властивостями. Клітини-кілери імунної системи використовують оксид азоту для знищення бактерій і клітин злоякісних пухлин. З порушенням біосинтезу і метаболізму NO пов'язані такі захворювання, як есенціальна артеріальна гіпертензія, ішемічна хвороба серця, інфаркт міокарда, первинна легенева гіпертензія, бронхіальна астма, невротична депресія, епілепсія, нейродегенеративні захворювання (хвороба Альцгеймера, хвороба Паркінсона), цукровий діабет та ін.
Оксид азоту може синтезуватися декількома шляхами. Рослини використовують неферментативне фотохимическую реакцію між NO2 і каротиноїди.
Характерною особливістю NO є здатність швидко (менш ніж за 5 секунд) дифундувати через мембрану синтезувала його клітини в міжклітинний простір і легко (без участі рецепторів) проникати в клітини-мішені. Усередині клітини він активує одні ензими і пригнічує інші, таким чином, беручи участь в регуляції клітинних функцій. По суті, монооксид азоту є локальним тканинним гормоном. NO відіграє ключову роль в придушенні активності бактеріальних і пухлинних клітин шляхом або блокування деяких їх залізовмісних ферментів, або шляхом пошкодження їх клітинних структур оксидом азоту або вільними радикалами, що утворюються з оксиду азоту. Одночасно в вогнищі запалення накопичується супероксид, який викликає пошкодження білків і ліпідів клітинних мембран, що і пояснює його цитотоксичну дію на клітину-мішень. Отже, NO, надмірно накопичуючись в клітині, може діяти двояко: з одного боку викликати пошкодження ДНК і з іншого - давати прозапальний ефект.
Оксид азоту здатний ініціювати утворення кровоносних судин. У разі інфаркту міокарда оксид азоту відіграє позитивну роль, так як індукує новий судинний зростання, але при ракових захворюваннях той же самий процес викликає розвиток пухлин, сприяючи харчуванню та зростанню ракових клітин. З іншого боку, внаслідок цього поліпшується доставка оксиду азоту в пухлинні клітини. Пошкодження ДНК під дією NO є однією з причин розвитку апоптозу (запрограмований процес клітинного "самогубства", спрямований на видалення клітин, які втратили свої функції). В експериментах спостерігалося дезамінування дезоксинуклеозидов, дезоксинуклеотидов і неушкодженою ДНК при впливі розчину, насиченого NO. Цей процес відповідальний за підвищення чутливості клітин до алкилирующим агентам і іонізуючого випромінювання, що використовується в антираковою терапії.

висновки

Використані джерела інформації