生物活性小分子过亚硝酸根.pdf

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1、http:ööchina.chemistrymag.org　　　　　化学通报　1999年第2期·37·生物活性小分子过亚硝酸根廖力夫　袁亚莉　邓　健(衡阳医学院化学教研室　421001)摘要　过亚硝酸根可产生于生物系统,是一种强氧化剂、过氧化引发剂和硝化剂,可与多种生物物质反应,在许多生物过程中都起着重要作用。关键词　过亚硝酸根AbstractPeroxynitritewhichproducedinsomebiologicalsystemsisastrongoxidant,andperoxi2da

2、tioninducingandnitratingagent.Itcanattackawiderangeofbiologicaltargetsandplayanimportantroleinmanybiologialprocesses.KeywordsPeroxynitrite-早在1929年,人们就已发现臭氧与迭氮化钠作用时有过亚硝酸根(Peroxynitrite,ONOO,在生物学和医学中-又常称为过氧亚硝基阴离子)生成。ONOO也是过氧化氢氧化亚硝酸生成硝酸过程中的中间产物。由于当时并未--发

3、现ONOO有何重要实际意义,因此有关ONOO的研究在一段较长时间内一直进展缓慢。1990年,Beckman等[1]--人提出在生物系统中有ONOO生成,于是有关ONOO的研究立即受到人们的极大关注,相关研究论文数量逐-年迅速上升,使有关ONOO的研究成为生命科学研究中的一个热点之一。-1　生物系统中产生ONOO生物系统中能产生超氧阴离子自由基,超氧阴离子介导着多种生理和病理过程,这早已是众所周知的事实。1987年,人们又发现生物系统中能产生另一种重要的自由基小分子,这就是一氧化氮,且一氧化氮在血管

4、舒张等一系列重要生理过程中起着关键性的作用。在一个细胞中,超氧阴离子和一氧化氮往往是同时产生的,于是Beckman-等人提出生物体内的超氧阴离子和一氧化氮可迅速结合生成ONOO:--NO+O2O=N—O—O-这一看法很快就被大量实验所证实。现有的研究已经表明,在那些能同时产生O2和NO的细胞中,如内皮细胞、神-[2]经细胞、巨噬细胞、嗜中性细胞等,都有ONOO生成。-(9-1-1-O2与NO反应的速率非常快k=7×10mol·L·s),为扩散控制型反应,比O2与超氧化物歧化酶SOD9-1-1)7-

5、1-1的反应(k=2×10mol·L·s要快得多,更远快于NO与铁的配位反应(k<10mol·L·s),因此SOD等-[3]并不能完全阻止ONOO的产生。--在生物系统中,ONOO除可由O2与NO反应生成外,还有其他的生成途径。其中途径之一是NO还原为--[4]NO后再与氧气作用生成ONOO:--NO+O2ONOO-这一生成途径不需O2参与,因此不受SOD影响。-2ONOO的结构与性质211　空间构型和酸碱性-在水溶液中,ONOO与其共轭酸ONOOH存在着酸碱质子平衡。ONOOH有cis(顺式)和

6、trans(反式)两种主廖力夫　男,46岁,副教授,研究方向:医学自由基化学1998202216收稿,1998206201修回©1995-2004TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.·38·化学通报　1999年第2期　　　　　http:ööwww.chemistrymag.org[5]-要基态空间构型,计算表明cis2ONOOH是更稳定的构型,二者能级相差约为5kJömol。相应地ONOO也有cis-和trans两种构型,但二者

7、何者更稳定则尚存在不同研究结果。cis2ONOOH和trans2ONOOH离解为ONOO的酸[6]常数略有不同,pKa值分别约为618和810。212ONOOH异构化重排为硝酸ONOOH在水溶液中极不稳定,很快异构化重排为硝酸。在37℃和生理pH条件下,ONOOH的半寿期约为[7]-015s,但与羟自由基相比,则仍算是长寿分子。ONOO在碱性溶液中则是较稳定的,但在中性和酸性条件下则质[8,9]子化为ONOOH而迅速重排为硝酸。对于ONOOH异构化为硝酸的历程,目前提出的主要有均裂重排和高能激[1

8、0]发态分子内重排两种机理。均裂重排机理认为,ONOOH先均裂为羟自由基和二氧化氮,二者再重新结合生成硝酸。高能激发态分子内重排机理认为,ONOOH在重排为硝酸的过程中,经历了一个高能激发过渡态,这一激发态··+--+3存在着[HONO2]、[HONO2]和[HONO2]三种主要共振结构,用ONOOH表示,其能量比基态约高70kJö3mol,ONOOH再进行分子内重排生成HNO3。这两种机理各自都能说明部分实验事实,但都存在着不够完善的地方。可能的情况是在ONOOH重排为硝酸的过程