Адрес этой статьи в интернете: www.biophys.ru/archive/congress2012/proc-p11.htm
Дроздов А.В., Масюкевич С.В., Нагорская Т.П.
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт аналитического приборостроения Российской академии наук (ИАП РАН)
190103, Россия, Санкт-Петербург, Рижский проспект 26, E-mail: da@biophys.ru
Ритм (греч. Rhythmós от rheó – теку) – чередование каких-либо элементов, происходящее с определенной последовательностью, частотой; скорость протекания, совершения чего-либо. Биоритм – это периодическое изменение характера и интенсивности биологических процессов и явлений. Выяснение природы биоритмов, механизма их формирования и поддержания является актуальной задачей современной науки о живом.
При исследовании физических основ функционирования живых систем большее внимание уделяется изучению физических свойств воды, роли ее структурной динамики в биологических процессах. Согласно двухструктурным моделям [1], вода имеет локальные различия структуры с постоянной динамикой взаимных переходов.
Спектроскопия комбинационного рассеивания, ИК-спектроскопия, СВЧ-радиометрия и ЯМР на сегодняшний день общепризнанны как структурно-чувствительные методы для исследования свойств воды и водных растворов. В нашей работе, перечисленными выше методами, была исследована динамика интегральной интенсивности поглощения/испускания зондирующего электромагнитного излучения, поскольку увеличение или уменьшение со временем интенсивности этих характеристик можно связать с изменением числа структурных неоднородностей, т.е. со структурной динамикой.
Полученные результаты свидетельствуют о том, что в динамике изменений интенсивности поглощения/испускания наблюдаются хорошо воспроизводимые периоды, не зависимо от используемого метода исследования. Значение этих периодов составляет 2-5 мин, 6-10 мин., 12-18 мин., 20-30 мин., 40-50 минут. Иными словами в структурной динамике наблюдается упорядоченность структурных переходов, определяющая характер межмолекулярного взаимодействия в воде. Полученные нами результаты хорошо совпадают с результатами других работ [2, 3] по исследованию физико-химических свойств воды.
Предлагаемый нами механизм изменений межмолекулярного взаимодействия в воде связан с двухкомпонентной (орто-/пара- изомеры) моделью воды предложенной С.М.Першиным [4]. Орто- и пара-молекулы воды различаются по вращательным степенях свободы, что приводит к различному характеру их взаимодействия как друг с другом, так и в кластерах. Именно это различие возможно и лежит в основе двухструктурной модели воды и связанной с ней структурной динамикой. Проведенные нами прямые ЯМР эксперименты в магнитном поле Земли говорят о том, что динамика межмолекулярного взаимодействия в воде связана именно с изменением соотношения орто- /пара-молекул воды.
С нашей точки зрения, одним из важных факторов, в том числе определяющим формирование в водосодержащих жидкостях устойчивых колебательных процессов, является взаимодействие молекул воды с внешними электромагнитными полями и излучениями. Так в частности, наличие в составе воды молекул с магнитными моментами (орто-молекулы) может быть причиной изменения параметров межмолекулярного взаимодействия в переменных и постоянных магнитных полях.
Выявленные в ходе выполнения данной работы периоды колебаний в воде совпадают с периодами характерными для живой природы [5-7].
Обнаруженные колебательные процессы в воде могут «пролить свет» на понимание механизма биоритмов. Общепринятой теории функционирования «биологических часов» не существует. Обсуждаются три основных молекулярно-биохимических гипотезы: 1) автоколебания биохимических процессов, 2) генетическая регуляция и 3) автоколебания мембранной проницаемости.
Полученные результаты позволили сделать предположение, что в основе биоритмов может лежать как периодичность физико-химических процессов, определяемая колебательной природой межмолекулярных взаимодействий в воде, так и изменениями проницаемости клеточных мембран за счет изменения соотношения орто-/пара-молекул, приводящее к изменению физических свойств внутриклеточной воды.
THE DYNAMICS OF INTERMOLECULAR INTERACTIONS IN WATER
Drozdov A.V., Nagorskaya T.A., Masukevich S.V.
Institute for Analytical Instrumentation of the Russian Academy of Sciences, E-mail: da@biophys.ru
Литература