一氧化氮分子

一氧化氮分子

大家早已熟悉的一氧化氮只不过是一个小小的分子，长期以来，在生命科学中一直没有人注意它。但是，20世纪80年代末，科学家发现，一氧化氮在各种生化过程中，起着关键作用，具有神奇的生理调节功能。对一氧化氮的研究，迅速发展成了一门目前最活跃的生命科学。

近期的研究表明，一氧化氮有免疫调节、神经传递、血压生理调控和血小板凝聚的抑制等生理功能。在许多组织中，尽管它真正的释放量目前还很难检测，但已确定能释放出不同浓度的一氧化氮，且浓度的变化与机体的生理机能紧密相关。许多疾病，包括基因突变（癌变，动脉硬化等）和生物机体中毒等，可能是一氧化氮的释放和调节的不正常引起的。进一步的研究还发现，有些药物能通过新陈代谢来调节一氧化氮的生理机能，使其变成有益分子，清除机体内有害的代谢物，鉴于一氧化氮的神奇的生理调节作用，一旦其神秘的调节机理被科学家们所揭开，人们就可以开发与一氧化氮相关的药物，来治疗许多人类至今无法攻克的顽症，例如高血压、偏头痛、动脉硬化，甚至癌症。可见，与一氧化氮相关的药物，其潜在的价值是巨大的。目前许多国际上有名的药物生产厂家，竞相在这一研究领域，投入大量人力物力，并希望在激烈的竞争中，占领有利位置。

生命科学的飞速发展，主要的标志是由宏观的描述开始向分子水平和生命过程的研究，它的特点是学科的交叉，正如诺贝尔奖获得者Arthur Kornberg教授谈到：“分子生物学已突破到细胞化学的边界，但缺少化学方法和训练是不可能打开这个穹隆的。”随着交叉学科的不断发展，化学已经成了生命科学强有力的工具，化学测量和方法是解析一氧化氮问题的关键组成部分。

在生命的体系中，通过细胞释放的一氧化氮是很少量的，每个细胞平均仅释放1～200attomol（1attomol＝10^－18 mol）。现场如何定性和定量检测一氧化氮，给化学家们提出了艰巨而开拓性的任务，首先，Wennmalm等报道了把一氧化氮和牛血清白蛋白共价结合，然后用色谱柱把它们分离，间接地测量了一氧化氮的浓度。另外，化学荧光法、质谱、紫外－可见分光法等测量一氧化氮的报道也相继出现，然而，最引人注目的是采用电化学方法测量一氧化氮的报道，特别是卟啉修饰和1，2苯二胺修饰碳纤维微电极，就是该方法获得成功的两个例子。电化学方法测量一氧化氮有许多的优点，首先，使用的碳纤维电极直径小至2～6um，可以对单细胞进行测量；其次，该方法有极高的灵敏度和强抗干扰能力，其检测下限可达到nM（1nM＝10^－9 mol／L）量级，足于检测单细胞释放的一氧化氮；再次，该方法的响应时间低于10毫秒，可以对细胞释放的一氧化氮进行连续、现场的追踪，并且在测量中也不会破坏细胞，这种方法已被广泛的应用于组织和细胞中的一氧化氮的研究，有力地推动了这一领域的研究进展。

尽管有一些一氧化氮的特殊功能已经被确证。但是，科学家们对其神秘的生物化学特性却是知之甚少，目前的研究已经证明，一氧化氮有3种状态存在于生物体系中，包括阳离子形式（NO^＋）、自由基形式（NO.）和阴离子形式（NO^－）。对生物体系中的3种形式的不同性质和反应活性的深入研究，能帮助人们理解它神奇的生理功能。一氧化氮极易与过渡金属离子，包括一些金属蛋白结合而形成化合物。现在已广泛的研究了它与血红蛋白的相互作用。L－精氨酸在一氧化氮合成酶的催化下释放出一氧化氮，它的化学和生理过程是十分复杂的，值得人们更加深入的研究。

总之，一氧化氮在生物体系中有许多的特殊生理功能，这些已经被科学家们所证实。尽管这一领域仍有许多问题等未进一步的深入研究，但是，作为打开神秘生命科学大门钥匙的一氧化氮，为人类展示了十分美好的前景。