Oxidul azotic - Biologie
Busolă moleculară pentru alinierea celulelor
Ceea ce face ca frunzele să îmbătrânească toamna
Democrația bibilicilor vultur
Mediul lui Ekembo: Oamenii au trăit și în peisaje deschise
| Genetica | Agricultură, silvicultură și creșterea animalelor
Soiul de grâu a fost creat prin traversarea ierburilor sălbatice
| Genetica | Agricultură, silvicultură și creșterea animalelor
Orzul Pangenom: Reper pe drumul către planta de sticlă
Cu aport redus de alimente, durată de viață mai lungă
Metoda fără animale prezice toxicitatea nanoparticulelor
Migrația celulară: funcția nou descoperită a unei proteine cunoscute
Oxid de azot
gaz incolor și inodor [1] [2]
1,25 kg m −3 (15 ° C, 1 bar) [3]
60 mg l -1 în apă (20 ° C) [3]
Oxid de azot este un gaz incolor și otrăvitor cu formula NO. Este un compus chimic alcătuit din elementele azot și oxigen și aparține grupului de oxizi de azot. NU este un radical.
caracteristici
Monoxidul de azot are o masă molară de 30,01 g/mol, punctul de topire este -163,6 ° C, punctul de fierbere este -151,8 ° C. Temperatura critică pentru NO este de -93 ° C și presiunea critică este de 6,4 MPa. Oxidul nitric este puțin solubil în apă. Sub acțiunea oxigenului și a altor agenți oxidanți, NO este oxidat foarte repede până la dioxid de azot maro, care se disproporționează la acid azotic și acid azotat în apă. Pe lângă iod, reacționează cu halogeni pentru a forma halogenuri de nitrozil, de ex. Clorură de nitrozil. Sub acțiunea dioxidului de sulf, oxidul de azot este redus la oxid azotat.
Datorită conversiei rapide în dioxid de azot din aer, oxidul azotic are un efect iritant asupra membranelor mucoase, iar formarea methemoglobinei are un efect toxic. Formarea metemoglobinemiei se bazează pe o reacție a HbO2 cu NO în sine, prin care se formează azotat și metemoglobină, precum și pe reacția cu nitriți formați din NO. [7]
$ \ mathrm) -O-O ^ - + NO_2 ^ - + H_2O \ longrightarrow> $ $ \ mathrm) OH + NO_3 ^ - + OH ^ -> $ [8]
de fabricație
În tehnologia de laborator, NO poate fi obținut prin reducerea a aproximativ 65% acid azotic cu cupru. Cu toate acestea, produsul este relativ impur. Este disponibil monoxid de azot pur [9]
- dintr-o soluție de nitrit de potasiu și iodură de potasiu în apă, în care este scăzut acid sulfuric:
- din nitrosil hidrogen sulfat și mercur
- din nitrit de sodiu și acid sulfuric:
- din sulfat de fier (II) și un amestec de bromură de sodiu și nitrit de sodiu. Produsul final al acestei reacții simple conține 98,8% NO și 1,2% N2.
Gazul este obținut industrial prin arderea catalitică a amoniacului (procesul Ostwald). În trecut, gazul era folosit și la scară industrială de către așa-numitele Arderea aerului obținut din azot și oxigen într-un arc electric. Procesele utilizate (procesul Birkeland-Eyde, procesul Schönherr, procesul Pauling) au vizat cel mai scurt contact posibil între gaze și arcul de flacără foarte fierbinte pentru a deplasa echilibrul reacției la monoxid de azot. Deoarece aici este necesară multă energie electrică, procesele nu sunt competitive cu procesul Ostwald și nu mai sunt utilizate.
utilizare
Tehnic
Oxidul nitric apare ca un produs intermediar în producția tehnică a acidului azotic și este utilizat împreună cu dioxidul de azot pentru a produce nitriți. Cel mai pur monoxid de azot este utilizat ca gaz de testare pentru calibrarea dispozitivelor de măsurare.
Medical
Oxidul nitric dilată vasele de sânge din plămâni. Acolo și, de asemenea, în septicemie, o proteină, oxid nitric sintetic endotelial (eNOS), care aparține familiei de enzime a NO sintaze, sintetizează oxid nitric din aminoacidul L-arginină.
Amestecul de gaz INOmax de la Linde AG a fost aprobat în 1999 de Food and Drug Administration (FDA) din SUA [10] și în 2001 de Comisia Europeană din UE [11] pentru tratamentul nou-născuților cu insuficiență pulmonară cu hipertensiune arterială în plămâni (insuficiență respiratorie hipoxică, "Hipertensiune pulmonara"). Este primul gaz medical din lume care a fost aprobat ca medicament și conține 100, 400 sau 800 ppm (0,01%, 0,04% sau 0,08%) oxid nitric ca ingredient activ, restul fiind azot inert. INOmax se vinde ca gaz comprimat în sticle de gaz din aluminiu. Pentru utilizare, se adaugă în aerul pe care îl respirați, doza recomandată este de 20 ppm. [11] [12]
Oxidul nitric acționează foarte repede, ceea ce înseamnă că complicațiile care pun viața în pericol pot fi tratate bine. În chirurgia cardiacă (boală valvulară, transplant de inimă), NO poate fi utilizat pentru a trata presiunea pulmonară crescută. Un efect terapeutic al NO nu a fost dovedit pentru tratamentul ARDS, o disfuncție pulmonară severă care poate apărea după leziuni pulmonare, inflamație și arsuri cu gaze iritante. [13] [14]
Importanța fiziologică
Oxidul nitric este o moleculă bioactivă care poate intra atât în reacții redox, cât și în reacții aditive cu alte molecule. Datorită dimensiunilor reduse, poate traversa membranele biologice într-un timp scurt și poate îndeplini diverse funcții la nivel local, dintre care unele sunt distructive pentru organismul respectiv. Numai în archaea este discutabil dacă monoxidul de azot are o funcție biologică. La animale, aceasta variază de la transducția semnalului în sistemul vascular și nervos până la rolul său de specii reactive de azot în apărarea imunitară nespecifică. Și în plante, mai multe procese sunt controlate de semnale NO. Pe latura distructivă, trebuie menționată afectarea proteinelor și a ADN-ului, care este asociată cu procesele inflamatorii cronice la mamifere și cu producția locală de NO rezultată. [15] Alți emițători de gaze sunt monoxidul de carbon și hidrogenul sulfurat. [16] [17]
poveste
La sfârșitul anilor 1970, farmacologul Ferid Murad a devenit conștient de efectele fiziologice ale oxidului nitric (NO). În investigațiile cu nitrați organici - un grup de substanțe care sunt utilizate pentru durerea toracică acută - a descoperit că eliberează NO, ceea ce determină expansiunea vaselor de sânge (vasodilatație). Farmacologul Robert F. Furchgott a studiat, de asemenea, efectele medicamentelor asupra vaselor de sânge. El a aflat că stratul vascular cel mai interior (endoteliul) produce o substanță necunoscută (factor), care determină relaxarea (relaxarea) stratului muscular de dedesubt. Deoarece nu a putut determina substanța, el a denumit-o EDRF (factor de relaxare derivat din endoteliu, factorul relaxant al mușchiului vascular derivat din endoteliu). Abia în anii 1980, substanța necunoscută EDRF a putut fi descifrată. Louis J. Ignarro și Robert F. Furchgott au identificat independent EDRF ca oxid nitric.
În 1998, Premiul Nobel pentru fiziologie și medicină a fost acordat americanilor Robert Furchgott, Ferid Murad și Louis J. Ignarro. Pentru prima dată, cercetătorii au reușit să demonstreze importanța mare a NO pentru alimentarea cu sânge a organelor și rolul său ca substanță mesageră în organism. Cunoașterea despre NO deschide noi posibilități în tratamentul bolilor vasculare și a leziunilor rezultate ale organelor.
biosinteza
NO este produs din aminoacidul L-arginină prin NO sintaze (NOS) utilizând NADPH, tetrahidrobiopterină (BH4), flavină adenină dinucleotidă (FAD), flavină mononucleotidă (FMN), hem și proteină de legare a calciului (CaM) și oxigen produs. Citrulina și apa sunt produse ca alte produse finale. Astăzi au fost identificate patru izoforme NOS, dintre care NOS endotelial (eNOS) și NOS neuronal (nNOS) sunt exprimate constitutiv, în timp ce izoforma NOS inductibilă (iNOS) este inductibilă la nivel transcripțional. Toate cele patru izoforme au o omologie de secvență ridicată a citocromului P450 reductază și sunt localizate în tipuri de celule specifice.
Adaptarea fiziologică
Ca o adaptare la viața din zonele înalte de aproximativ 4000 de metri, tibetanii au de zece ori mai mult NO în sânge decât rezidenții aflați la 200 de metri deasupra nivelului mării, ceea ce duce la o dublare a fluxului sanguin în comparație cu locuitorii de pe câmpie și, astfel, la o aprovizionare optimizată cu oxigen. [18]