Typpioksidi (II). | |||
---|---|---|---|
| |||
Kenraali | |||
Systemaattinen nimi |
Typpioksidi (II). | ||
Chem. kaava | EI | ||
Fyysiset ominaisuudet | |||
Osavaltio | väritön kaasu | ||
Moolimassa | 30,0061 g/ mol | ||
Tiheys | kaasu: 1,3402 kg/m³ | ||
Ionisaatioenergia | 9,27 ± 0,01 eV [2] | ||
Lämpöominaisuudet | |||
Lämpötila | |||
• sulaminen | -163,6 °C | ||
• kiehuva | -151,7 °C | ||
• hajoaminen | yli +700 °C | ||
Entalpia | |||
• koulutus | 81 kJ/mol | ||
Höyryn paine | 34,2 ± 0,1 atm [2] | ||
Kemiallisia ominaisuuksia | |||
Liukoisuus | |||
• vedessä | 0,01 g/100 ml | ||
Luokitus | |||
Reg. CAS-numero | [10102-43-9] | ||
PubChem | 145068 | ||
Reg. EINECS-numero | 233-271-0 | ||
Hymyilee | [N]=O | ||
InChI | InChI = 1S/NO/cl-2MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N | ||
RTECS | QX0525000 | ||
CHEBI | 16480 | ||
YK-numero | 1660 | ||
ChemSpider | 127983 | ||
Turvallisuus | |||
GHS-piktogrammit |
![]() ![]() ![]() |
||
NFPA 704 |
![]() |
||
Tiedot perustuvat standardiolosuhteisiin (25 °C, 100 kPa), ellei toisin mainita. | |||
Mediatiedostot Wikimedia Commonsissa |
Typpioksidi (II) ( mon (o) typpioksidi , typpioksidi , nitrosyyliradikaali ) NO - ei-suolaa muodostava typpioksidi .
Parittoman elektronin läsnäolo aiheuttaa NO:n taipumuksen muodostaa heikosti sitoutuneita N 2 O 2 - dimeerejä . Nämä ovat hauraita yhdisteitä, joiden ΔH ° -dimerisaatio on noin 17 kJ/mol. Nestemäinen typpioksidi (II) koostuu 25 % N 2 O 2 -molekyyleistä , ja kiinteä aine koostuu kokonaan niistä.
Typpioksidi (II) on ainoa typen oksidi, joka voidaan saada suoraan vapaista alkuaineista yhdistämällä typpeä happeen korkeissa lämpötiloissa (1200-1300 °C) tai sähköpurkauksessa. Luonnossa sitä muodostuu ilmakehässä salamapurkausten aikana (reaktion lämpövaikutus -180,9 kJ):
ja reagoi välittömästi hapen kanssa :
.Lämpötilan laskiessa typpioksidi (II) hajoaa typeksi ja hapeksi, mutta jos lämpötila laskee jyrkästi, oksidi, joka ei ole ehtinyt hajota, on olemassa pitkään: alhaisessa lämpötilassa hajoamisnopeus on alhainen. Tällaista nopeaa jäähdytystä kutsutaan "karkaisuksi" ja sitä käytetään yhdessä typpihapon valmistusmenetelmistä .
Laboratoriossa se saadaan yleensä saattamalla 31 % HNO 3 reagoimaan joidenkin metallien kanssa, esimerkiksi kuparin kanssa :
.Reaktioilla voidaan saada enemmän puhdasta NO:ta, joka ei ole epäpuhtauksien saastuttamaa
, .Teollinen menetelmä perustuu ammoniakin hapetukseen korkeassa lämpötilassa ja paineessa Pt :n , Rh :n , Cr 2 O 3 : n ( katalyytteinä ) mukana:
.NO:n tuotanto on yksi typpihapon tuotannon vaiheista .
Normaaleissa olosuhteissa NO on väritön kaasu. Liukenee heikosti veteen. Sen tiheys on 1,3402 kg/m³ [3] . Nesteytetty vaikeasti; nestemäisessä ja kiinteässä muodossa on sininen väri.
Huoneenlämpötilassa ja ilmakehän paineessa NO hapettuu ilmakehän hapen vaikutuksesta:
.Tämän seurauksena kaasuseos muuttuu ruskeaksi.
NO:lle on tunnusomaista myös halogeeniadditioreaktiot, joissa muodostuu nitrosyylihalogenideja, tässä reaktiossa NO:lla on pelkistimen ominaisuuksia, jolloin muodostuu nitrosyylikloridia :
.Vahvempien pelkistysaineiden läsnä ollessa NO:lla on hapettavia ominaisuuksia:
.Yli +700 °C lämpötiloissa se hajoaa:
.
Se ei reagoi veden kanssa, se on ei-suolaa muodostava oksidi.
Typpioksidi (II) on myrkyllinen kaasu, jolla on tukehduttava vaikutus.
Typpioksidi on yksi harvoista tunnetuista kaasunlähettimistä ja lisäksi se on myös kemiallisesti erittäin reaktiivinen vapaa radikaali, joka pystyy toimimaan sekä hapettimena että pelkistimenä. Typpioksidi on tärkeä toissijainen sanansaattaja selkärankaisten organismeissa, ja sillä on tärkeä rooli solujen välisessä ja solunsisäisessä signaloinnissa ja sen seurauksena monissa biologisissa prosesseissa. [4] Tiedetään, että typpioksidia tuottavat lähes kaikki elävät organismit bakteereista, sienistä ja kasveista eläinsoluihin. [5]
Typpioksidia, joka tunnettiin alun perin endoteelin verisuonia laajentavana tekijänä (jonka kemiallinen luonne ei ollut vielä tiedossa), syntetisoituu elimistössä arginiinista hapen ja NADP : n osallistuessa typpioksidisyntaasientsyymin toimesta . Epäorgaanisten nitraattien talteenottoa voidaan käyttää myös endogeenisen typpioksidin tuottamiseen kehossa. Verisuonten endoteeli käyttää typpioksidia signaalina ympäröiville sileille lihassoluille rentoutumaan, mikä johtaa vasodilataatioon ja lisääntyneeseen verenkiertoon. Typpioksidi on erittäin reaktiivinen vapaa radikaali, jonka elinikä on luokkaa muutama sekunti, mutta sillä on korkea kyky tunkeutua biologisten kalvojen läpi. Tämä tekee typpioksidista ihanteellisen signalointimolekyylin lyhytaikaiseen autokriiniseen (solun sisällä) tai parakriiniseen (lähekkäisten tai vierekkäisten solujen välillä) signalointiin. [6]
Riippumatta typpioksidisyntaasin aktiivisuudesta, typpioksidin biosynteesille on olemassa toinen polku, niin kutsuttu nitraatti-nitriitti-oksidi-reitti, joka koostuu ravinnon nitraattien ja kasviperäisistä ruoista saatavien nitriittien peräkkäisestä pelkistämisestä. [7] Nitraattipitoisten vihannesten, erityisesti lehtivihanneksien, kuten pinaatin ja rucolan , sekä punajuuren on osoitettu lisäävän endogeenisen typpioksidin määrää ja suojaavan sydänlihasta iskemiaa vastaan sekä alentavan verenpainetta henkilöillä, joilla on taipumus sairastua. hypertensio tai verenpainetaudin alkaminen. [8] [9] Jotta elimistö voisi tuottaa typpioksidia ruokanitraateista nitraatti-nitriitti-oksidi-reitin kautta, nitraatti on ensin pelkistettävä nitriitiksi suussa elävien saprofyyttibakteerien (kommensaalibakteerien) toimesta. [10] Syljen typpioksidipitoisuuden seuranta mahdollistaa kasvinitraattien biotransformaatioiden havaitsemisen nitriiteiksi ja typpioksidiksi. Lisääntynyt typpioksidipitoisuus syljessä on havaittu runsaasti lehtivihanneksia sisältävän ruokavalion yhteydessä. Vihannekset puolestaan ovat usein olennainen osa monissa verenpainetta alentavissa ja "sydäntautien" ruokavalioissa, jotka on suunniteltu kohonneen verenpaineen, sepelvaltimotaudin ja sydämen vajaatoiminnan hoitoon. [yksitoista]
Typpioksidin tuotanto lisääntyy vuoristossa asuvilla ihmisillä, erityisesti korkeilla merenpinnan yläpuolella. Tämä edistää kehon sopeutumista olosuhteisiin, joissa hapen osapaine on alentunut, ja hypoksian todennäköisyyden väheneminen johtuu verenkierron lisääntymisestä sekä keuhkoissa että ääreiskudoksissa. Typpioksidin tunnetut vaikutukset eivät sisällä ainoastaan vasodilataatiota, vaan myös osallistumista neurotransmissioon kaasun välittäjänä ja hiusten kasvun aktivoitumista [12] ja reaktiivisten aineenvaihdunnan välituotteiden muodostumista sekä osallistumista peniksen erektioprosessiin (johtuen kyvystä typpioksidia peniksen verisuonten laajentamiseksi). Farmakologisesti aktiiviset nitraatit, kuten nitroglyseriini , amyylinitriitti , natriumnitroprussidi , toteuttavat verisuonia laajentavan, anginaalisen (antiiskeemisen), verenpainetta alentavan ja kouristuksia alentavan vaikutuksensa johtuen siitä, että niistä muodostuu elimistössä typpioksidia. Verisuonia laajentava verenpainetta alentava minoksidiili sisältää NO-jäännöksen ja voi toimia muun muassa NO-agonistina. Samoin sildenafiili ja vastaavat lääkkeet parantavat erektiota ensisijaisesti lisäämällä NO:hon liittyvää signalointisarjaa peniksessä.
Typpioksidi edistää verisuonten homeostaasin ylläpitämistä aiheuttamalla verisuonten seinämien sileiden lihasten rentoutumista ja estämällä niiden kasvua ja verisuonten sisäkalvon paksuuntumista (hypertensiivinen verisuonten uudelleenmuotoilu) sekä estämällä verihiutaleiden adheesiota ja aggregaatiota sekä leukosyyttien kiinnittymistä verisuonten endoteeli. Potilailla, joilla on verisuonten ateroskleroosi, diabetes mellitus tai verenpainetauti, on usein näyttöä heikentyneestä typpioksidin aineenvaihdunnasta tai poikkeavuuksista solunsisäisissä typpioksidin signalointikaskadeissa. [13]
On myös osoitettu, että runsas suolan saanti vähentää typpioksidin tuotantoa verenpainepotilailla, vaikka typpioksidin biologinen hyötyosuus ei muutu, pysyy samana. [neljätoista]
Typpioksidia muodostavat fagosytoosin aikana myös sellaiset fagosytoosiin kykenevät solut, kuten monosyytit , makrofagit , neutrofiilit , osana immuunivastetta tunkeutuville vieraille mikro-organismeille (bakteerit, sienet jne.). [15] Fagosytoosiin kykenevät solut sisältävät indusoituvaa typpioksidisyntaasia (iNOS), jonka aktivoi interferoni-y tai tuumorinekroositekijän yhdistelmä ja toinen tulehdussignaali . [16] [17] [18] Toisaalta β-transformoivalla kasvutekijällä (TGF-β) on voimakas estävä vaikutus iNOS-aktiivisuuteen ja fagosyyttien typpioksidin biosynteesiin. Interleukiineilla 4 ja 10 on heikko estävä vaikutus iNOS-aktiivisuuteen ja vastaavien solujen typpioksidin biosynteesiin. Elimistön immuunijärjestelmällä on siis kyky säädellä iNOS:n toimintaa ja fagosyyttien käytettävissä olevaa immuunivastekeinojen arsenaalia, jolla on rooli tulehduksen säätelyssä ja immuunivasteiden voimakkuudessa. [19] Fagosyytit erittävät typpioksidia immuunivasteen aikana yhtenä vapaista radikaaleista, ja se on erittäin myrkyllistä bakteereille ja solunsisäisille loisille, mukaan lukien Leishmania [20] ja malaria Plasmodium. [21] [22] [23] Typpioksidin bakterisidisen, sieni- ja alkueläinten vastaisen vaikutuksen mekanismi sisältää bakteerien, sienten ja alkueläinten DNA:n vaurioitumisen [24] [25] [26] sekä rautaa sisältävien proteiinien vaurioitumisen rautakompleksien tuhoutuminen rikin kanssa ja nitrosyylirauhasten muodostuminen. [27]
Tämän seurauksena monet patogeeniset bakteerit, sienet ja alkueläimet ovat kehittäneet resistenssimekanismeja fagosytoosin aikana muodostuneelle typpioksidille tai mekanismeja sen nopeaan neutralointiin. [28] Koska endogeenisen typpioksidin lisääntynyt tuotanto on yksi tulehduksen merkkiaineista ja koska endogeenisellä typpioksidilla voi olla tulehdusta edistävä vaikutus sellaisissa tiloissa kuin keuhkoastma ja bronkoobstruktiiviset sairaudet, kiinnostus käytännön lääketieteeseen on lisääntynyt. uloshengitysilman typpioksidipitoisuuden analyysin mahdollisessa käytössä yksinkertaisena hengitystestinä hengitysteiden tulehduksen varalta. Tupakoitsijoilla ja pyöräilijöillä, jotka ovat alttiina ilmansaasteille, on havaittu alentuneita endogeenisen uloshengitetyn typpioksidin pitoisuuksia. Samanaikaisesti muissa populaatioissa (eli ei-pyöräilijöissä) endogeenisen typpioksidin tason nousu uloshengitetyssä ilmassa liittyi altistumiseen ilmansaasteille. [29]
Endogeeninen typpioksidi voi myötävaikuttaa kudosvaurioihin iskemian ja sitä seuranneen reperfuusion aikana, koska reperfuusion aikana voi muodostua ylimäärä typpioksidia, joka voi reagoida superoksidin tai vetyperoksidin kanssa ja muodostaa vahvan ja myrkyllisen hapettimen, joka vahingoittaa kudoksia - peroksinitriittiä . Päinvastoin, parakvatimyrkytyksen yhteydessä typpioksidin hengittäminen parantaa potilaiden eloonjäämistä ja parempaa toipumista, koska parakvatti aiheuttaa suurten superoksidi- ja vetyperoksidimäärien muodostumisen keuhkoissa, mikä vähentää NO:n biologista hyötyosuutta sen sitoutumisesta johtuen. superoksidiin ja peroksinitriitin muodostumiseen sekä typpioksidisyntaasin aktiivisuuden estoon.
Kasveissa endogeenistä typpioksidia voidaan tuottaa jollakin neljästä tavasta:
Kasveissa endogeeninen typpioksidi on myös signaalimolekyyli (kaasunvälittäjä), vähentää tai ehkäisee oksidatiivista stressiä soluissa, ja sillä on myös rooli kasvien suojelemisessa taudinaiheuttajilta ja sieniltä. Leikkokukkien ja muiden kasvien altistumisen pienille pitoisuuksille eksogeenista typpioksidia on osoitettu pidentävän aikaa, joka kuluu niiden kuihtumiseen, kellastumiseen ja lehtien ja terälehtien irtoamiseen. [34]
Kaksi tärkeintä mekanismia, joilla endogeeninen typpioksidi vaikuttaa biologisesti soluihin, elimiin ja kudoksiin, ovat tioliyhdisteiden S-nitrosylaatio (mukaan lukien rikkiä sisältävien aminohappojen, kuten kysteiinin , tioliryhmät ) ja siirtymämetallin nitrosylaatio. ioneja. S-nitrosylaatio tarkoittaa tioliryhmien (esimerkiksi kysteiinitähteiden proteiinimolekyyleissä) palautuvaa muuntamista S-nitrosotioleiksi (RSNO). S-nitrosylaatio on tärkeä mekanismi monien, ellei kaikkien, tärkeimpien proteiiniluokkien dynaamiseen, palautuvaan translaation jälkeiseen modifikaatioon ja toimintojen säätelyyn. [35] Siirtymämetalli-ionien nitrosylaatio sisältää NO:n sitoutumisen siirtymämetalli-ioneihin, kuten rautaan , kupariin , sinkkiin , kromiin , kobolttiin , mangaaniin , mukaan lukien siirtymämetalli-ionit osana proteettisia ryhmiä tai metalloentsyymien aktiivisia katalyyttisiä kohtia. Tässä roolissa NO on nitrosyyliligandi . Tyypillisiä siirtymämetalli-ionien nitrosylaatiotapauksia ovat hemiä sisältävien proteiinien, kuten sytokromin , hemoglobiinin , myoglobiinin , nitrosylaatio, joka johtaa proteiinin toimintahäiriöön (erityisesti hemoglobiinin kyvyttömyyteen suorittaa kuljetustoimintoaan tai entsyymin inaktivoitumiseen). Rautametallin nitrosylaatiolla on erityisen tärkeä rooli, koska nitrosyyliligandin sitoutuminen rauta-ioniin on erityisen vahvaa ja johtaa erittäin vahvan sidoksen muodostumiseen. Hemoglobiini on tärkeä esimerkki proteiinista, jonka toimintaa voidaan muuttaa NO:n vaikutuksesta molemmilla tavoilla: NO voi sekä sitoutua suoraan rautaan heemissä nitrosylaatioreaktiossa että muodostaa S-nitrosotioleja rikkipitoisten aineiden S-nitrosylaatiossa. hemoglobiinin aminohapot. [36]
Siten on olemassa useita mekanismeja, joilla endogeeninen typpioksidi vaikuttaa biologisiin prosesseihin elävissä organismeissa, soluissa ja kudoksissa. Näihin mekanismeihin kuuluvat rautaa sisältävien ja muiden metallia sisältävien proteiinien, kuten ribonukleotidireduktaasin, akonitaasin, oksidatiivinen nitrosylaatio, liukoisen guanylaattisyklaasin aktivointi cGMP :n muodostumisen lisäämisellä , ADP-riippuvaisen proteiinin ribosylaation stimulaatio, S-nitrosylaation S-nitrosylaatio. (tioli) proteiiniryhmät, jotka johtavat niiden translaation jälkeiseen modifikaatioon (aktivaatioon tai inaktivoitumiseen), raudan, kuparin ja muiden siirtymämetallien säädeltyjen kuljetustekijöiden aktivoitumiseen. [37] Endogeenisen typpioksidin on myös osoitettu pystyvän aktivoimaan tuman transkriptiotekijä kappa (NF-KB) perifeerisen veren mononukleaarisissa soluissa. Ja tiedetään, että NF-KB on tärkeä transkriptiotekijä apoptoosin ja tulehduksen säätelyssä, ja erityisesti tärkeä transkriptiotekijä indusoituvan typpioksidisyntaasin geeniekspression induktioprosessissa. Siten endogeenisen typpioksidin tuotanto on itsesäätelevää - NO-tasojen nousu estää indusoituvan typpioksidisyntaasin ilmentymisen edelleen ja estää sen liiallisen tason nousun ja liiallisen vaurion isäntäkudoksille tulehduksen ja immuunivasteen aikana. [38]
Tiedetään myös, että typpioksidin verisuonia laajentava vaikutus välittyy pääasiassa sen kautta stimuloimalla liukoisen guanylaattisyklaasin aktiivisuutta, joka on heterodimeerinen entsyymi, joka aktivoituu nitrosylaatiossa. Guanylaattisyklaasin aktiivisuuden stimulaatio johtaa syklisen GMP:n kertymiseen. Syklisen GMP:n pitoisuuden kasvu solussa johtaa proteiinikinaasi G:n aktiivisuuden kasvuun. Proteiinikinaasi G puolestaan fosforyloi useita tärkeitä solunsisäisiä proteiineja, mikä johtaa kalsiumionien takaisinottoon sytoplasmasta solunsisäiseen varastointiin ja kalsiumaktivoitujen kaliumkanavien avaamiseen . Kalsiumionien pitoisuuden lasku solun sytoplasmassa johtaa siihen, että kalsiumin aktivoima myosiinin kevytketjukinaasi menettää aktiivisuuden eikä pysty fosforyloimaan myosiinia, mikä johtaa myosiinin "siltojen" muodostumisen häiriintymiseen. molekyylin laskostumisen ja sen laskostumisen tiiviimmäksi rakenteeksi (lyhenteet) ja sen seurauksena sileälihassolujen rentoutumisen häiriintymisen. Ja verisuonten seinämien sileiden lihassolujen rentoutuminen johtaa verisuonten laajenemiseen (vasodilataatioon) ja verenkierron lisääntymiseen. [39]
![]() | |
---|---|
Bibliografisissa luetteloissa |
|
typpioksidit | |
---|---|