一氧化氮的生物学特性-精品课程-教学
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一氧化氮(NO)的生物学作用NO是一种带有不成对电子的气体,化学性质不稳定,半衰期很短,仅有几秒钟,易形成硝酸盐和亚硝酸盐。
长期以来,人们只知道NO 是一种环境污染物,是酸雨的诱导者,却从未认识到这小小的气体分子在生物体内发挥着不容忽视的作用,成为20世纪90年代的研究热点,在1992年被Nature杂志誉为“明星分子”,其研究至今方兴未艾。
1978年,美国纽约州立大学Furochott等在一次偶然的机会中发现Ach对内皮保存完整的兔离体主动脉环具有舒张作用;而对去内皮螺旋条则具有收缩作用。
后来证明Ach作用于内皮细胞,产生了一种弥散因子,称为内皮细胞依赖性舒张血管因子(EDRF),后来证明EDRF即为NO.NO以L-Arg为底物,在一氧化氮合成酶(NOS)的催化下生成。
NOS经实验证明是NADPH-黄递酶,此酶按其细胞和组织来源共有三种亚型:神经元型NOS(nNOS);内皮型NOS(eNOS);诱导型NOS(iNOS)。
前两种在细胞处于生理状态下即可表达,是钙离子和钙调蛋白依赖型,合称为结构型NOS(cNOS),后一种为非钙依赖型,在细胞受到刺激时可大量表达。
由于NO扩散快,易被降解,其合成部位常用NOS的分布部位来表示。
用免疫组织化学和NADPH-黄递酶组织化学法发现,脊椎动物的许多部位如脑、胃肠道、肺、心血管、子宫、卵巢、巨噬细胞甚至骨骼肌细胞中有NOS阳性细胞分布。
作为一种低分子量的脂溶性分子,NO产生后以扩散的形式作用于其周围的组织和细胞,其“受体”是一些酶或其他分子中的二价铁离子。
当NO与鸟苷酸环化酶(GC)的铁离子结合后,GC便被激活,从而产生一系列的生物学效应。
NO在生物体内像一柄“双刃剑”,发挥着双重作用。
适量的NO 释放,能引起生物体的一系列生理作用,而NO的释放过量或不足,则产生一系列病理作用,危害人体健康。
NO是一种极不典型的中枢和外周神经系统的递质,因为它并非包裹在突触囊泡中或以细胞排粒作用而释放,也不作用于典型的细胞表面受体,但由于其扩散快,传导距离长而在学习和记忆中发挥作用。
一氧化氮的生物学效应和诱导机制一氧化氮,常简写为NO,是一种无色、易挥发的气体。
虽然它的毒性很强,但在合适的浓度下,一氧化氮也有利于人体的健康。
在医学领域,一氧化氮已经被证明具有很多生物学效应。
本文将围绕这个主题展开阐述。
一、一氧化氮的产生和功能一氧化氮的产生和功能在人体内是很重要的。
它是由一种叫做NO合酶的酶催化反应生成的。
当我们需要一氧化氮时,NO合酶会将精氨酸转化为亚精氨酸,然后亚精氨酸会被另一个酶催化,生成一氧化氮。
在人体内,一氧化氮具有很多生物学效应。
首先,它可以帮助放松血管,使得血流更顺畅,从而降低血压,预防心脑血管疾病的发生。
其次,它可以增强身体的免疫力。
最后,一氧化氮还可以帮助抵抗病毒和癌细胞的侵袭。
二、一氧化氮的诱导机制一氧化氮的生物学效应和诱导机制是如何实现的呢?一氧化氮作为一种活性氧,它的作用主要是通过和其它分子进行反应进而影响生物体的代谢和生理功能。
最经典的一种诱导机制就是NO- cyclic GMP Pathway机制。
在这种机制中,一氧化氮会作用于细胞表面上的激活剂,从而形成一种新的化合物------环磷酸鸟苷(cyclic GMP)。
环磷酸鸟苷对于细胞的代谢过程起到了调节作用。
三、生物学效应研究的进展在生物学效应的研究中,一氧化氮的应用已经得到了广泛和深入的探讨和研究。
对于一些疑难杂症治疗和疾病研究,一氧化氮不但安全而且有出色的治疗效果,可以说有着巨大的医学潜力。
一氧化氮在呼吸系统疾病、消化系统疾病、心血管系统疾病、癌症疾病、瘢痕疙瘩等治疗上都有应用。
从这些研究来看,一氧化氮在医学领域的前景非常广泛。
四、结论总之,一氧化氮是一种既有益又有害的化合物。
在我们的日常生活中,需要合理利用一氧化氮的生物学效应和诱导机制,从而充分发挥它的益处作用。
在未来,可以预期一氧化氮将有更广泛的应用。
这是因为随着科学技术的不断进步,我们对它的作用和机制的了解会越来越多,从而发挥出更大的作用。
NO的生物学特性NO是一种tl由基性质的气体,其在组织中的半减期仅有10—60 s,其反应活性取决于它被去除或破坏的速度。
NO具有脂溶性,可快速透过生物膜扩散,到达临近靶细胞发挥作用。
由于体内存在氧及其他能与NO反应的化合物如超氧阴离子,血红蛋白等。
因而NO在体内极不稳定,合成后3~5 s即被氧化,以硝酸根(N )和亚硝酸根(N )的形式存在于细胞内、外液中。
N O 的生成和作用在体内。
NO的合成需要NOS催化,以L一精氨酸为底物,以还原型辅酶Ⅱ(NADPH)为电子供体,生成NO和L一瓜氨酸。
NO没有专门的储存及释放调节机制,靶细胞上NO的多少直接与NO的合成有关,而NO的合成则与NOS的活性密切相关。
哺乳动物体内的许多组织如血管内皮细胞、巨噬细胞、嗜中性白细胞以及脑组织等均能合成NO。
N O 的生成主要有三种来源: 内皮细胞、神经细胞、神经胶质细胞。
内皮细胞源性N O体内、外研究都表明,内皮细胞源性N O 是一种强有力的血管扩张物质。
受乙酞胆碱作用时, 内皮细胞释放N O, 刺激平滑肌内的鸟昔酸环化酶使c G M P 增加从而导致脑血管的扩张。
除乙酞胆碱外, 5 一经色胺、P 物质和A D P 扩张脑微循环的作用也依赖N O 形成。
生理情况下产生的N O 除对脑血管有扩张作用外, 还可通过抑制血小板和白细胞的聚集而保护脑内皮细胞。
最近有报道, 生理情况下产生的N O 可以抑制脑微循环的自主性运动, 并对去甲肾上腺素、6 一经色胺等物质导致的脑动脉收缩有抑制作用。
神经元源性N O神经元源性N O 可能是神经元激活时脑血管反应的介质。
有人观察到小脑顶核和胆碱能纤维兴奋时所产生的脑血流增加可被N O S 抑制剂所抑制。
许多研究提示,谷氨酸受体激活在神经元产生N O 过程中起关键作用。
有研究表明, 戊四氮吟和二氢哈尔碱h( ar m al in e) 诱发癫痛过程中可产生兴奋性氨基酸的内源性蓄积也引起脑中依赖于N O 的c G M P 大量增加。