Научный журнал
Современные наукоемкие технологии
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,909

ВОДА В ЖИВЫХ ОРГАНИЗМАХ

М.А. Кутимская М.Ю. Бузунова
Вода играет исключительную роль в бионоосфере [1]. Она растворяет в себе всё, начиная от газов воздуха и кончая элементами горных пород, разница только в скорости растворения. Благодаря такому свойству вода способна доставлять питательные вещества организмам и участвовать в биологических реакциях. При радиолизе воды образуются свободные радикалы OH и атомы кислорода - O и водорода - H [2]. Они активно вступают в реакцию друг с другом и с молекулами воды, образуя перекись H2O2 в живых организмах.

Рассмотрим схему:

.  (1)

При поглощении энергии излучений молекула воды ионизируется, возникает положительный ион и происходит диссоциация:

 , (2)

при которой образуется ион H+ и свободный радикал OH -. Электрон, выбитый из молекулы воды взаимодействует с другой молекулой и возникает отрицательный ион воды. При его диссоциации образуется ион OH - и атом водорода. Радикалы реагируют с любым растворенным веществом, меняют аквакомплексы ионов кальция. Если в воде растворен кислород, то образуется перекись водорода - активный стимулятор окисления и перегруппировки молекул.

Вода обладает исключительными информационными свойствами. Она сутками «помнит» электромагнитное воздействие, сжимая или разжимая «пружины» водородных связей. Водородные связи незаменимы в стабилизации биоструктур наряду с силами Ван-дер-Ваальса. Мы знаем, что отклонение от законов идеальных газов определяется уравнением Ван-дер-Ваальса для газов [3]:

 , (3)

где a и b - постоянные, определяющие взаимное положение и отталкивание молекул.

Силы Ван-дер-Ваальса имеют электромагнитную природу и определяются взаимодействием электрических диполей в соседних молекулах. Силы Ван-дер-Ваальса играют большую роль в образовании конденсированных жидких и твердых состояний, во взаимодействиях на поверхности раздела фаз. Характерная энергия Ван-дер-Ваальсовых взаимодействий лежит в диапазоне 4-8 КДж/моль, тепловая энергия молекулы при комнатной температуре (T = 300 0 K ) составляет  Дж/моль×град. Энергия ковалентных связей 170-130 КДж/моль. Обменные взаимодействия происходят при перекрывании волновых функций электронов на расстояниях ~0,1 нм (длины химических связей) и убывают с расстоянием. Для пары ковалентно несвязанных атомов минимально возможное расстояние ~0,3 нм [3]. Силы Ван-дер-Ваальса лежат в основе формирования ряда биоструктур, например, биспиральных полинуклеотидов.

С учетом водородных связей и электростатического отталкивания суммарное значение энергии взаимодействий составит - 27,9 КДж/моль. Водородная связь осуществляется между электроотрицательными атомами (O, N, F, Cl) с участием водорода, который образует ковалентную связь с одним из них. Для водородной связи расстояние меньше Ван-дер-Ваальсовых радиусов. Так для O...O сумма Ван-дер-Ваальсовых радиусов составляет 0,32 - 0,36 нм [2], а при образовании водородной связи O - H...O это расстояние сокращается до 0,25 - 0,3 нм. В муравьиной кислоте расстояние O - H в гидроксиле равно 0,1 нм, длина водородной связи - 0,167 нм. На энергию одной H связи приходится 29,6 КДж/моль для той же кислоты.

Значение энергии H-связи лежит в пределах 12,6 - 33,6 КДж/моль. Протон может двигаться между электроотрицательными атомами водородной связи вдоль прямой, соединяющей их. Проявляется водородная связь в спектрах, в которых происходит уширение и увеличение интенсивности инфракрасных полос поглощения O - H - групп. Частоты колебаний групп, содержащих водород, снижаются при образовании с ним водородных связей. Жидкая вода - система с сильно развитыми водородными связями. Максимум функции распределения энергии водородной связи соответствует расстоянию между атомами кислорода R O-O =0,286 нм. В упорядоченной структуре R O-O сокращается до 0,275 нм [3].

Быстрый обмен между протонами молекул воды вовлекает все фракции воды, включая молекулы, находящиеся во внутренних слоях белка. Всё это делает систему биополимер-вода единой кооперативной системой, в которой любые изменения в состоянии, как растворителя, так и макромолекулы, носят взаимообусловленный характер.

Вода входит в состав всех жидкостей и тканей человеческого тела, обеспечивает перенос веществ и продуктов обмена. В тканях она находится в связанном состоянии - она не вытекает при рассечении органа, обеспечивает водно-солевой обмен. Её электролитические свойства обеспечивают клетки тканей и органов ионами (Na+, Ca+, K+  т.д.). Соли переносятся к клеткам с кровью или лимфой.

Рассмотрим транспортные функции кровеносной и лимфатической систем. Гемодинамические процессы можно рассматривать на основе анализа прохождения тока в электрических цепях. Деформирующийся сосуд с кровью имеет своей аналогией длинную электрическую линию (рис. 1). Вязкое сопротивление можно найти из выражения:

 , (4)

где η - динамическая вязкость крови; S - сечение сосуда.

Рис. 1. Электрическая линия, эквивалентная упругому сосуду, наполненному кровью.

Гемодинамическая ёмкость определяется:

 , (5)

где E - модуль Юнга; h - поперечный размер сосуда.

Инерционная индуктивность единицы длины сосуда:

 ,  (6)

где ρ- плотность крови.

Рис. 1 можно описать гемодинамическими телеграфными уравнениями вида:

 ,  (7)

 ,  (8)

где Р - давление крови, Q - объемная скорость крови; y - шаг по длине сосуда.

Для решения уравнений (7), (8) нами [4] был использован стандартный способ разделения переменных. Для пульсовой волны можно записать:

, (9)

где  Па;χ = 0,27;ω =6,28;β =1,42.


В результате получены затухающие гармонические волны давления крови. Те же уравнения (4-8) использовались нами в качестве модели движения лимфы между лимфатическими узлами [5]. Использовались основные параметры лимфы: Q =Su - объемная скорость лимфы; ρ - удельное сопротивление (у цитоплазмы  ρ= 100 - 300 Ом×см; у тканевой жидкости ρ = 30 - 100 Ом×см).

Величины, характеризующие обе системы, в частности давление крови, скорости кровотока и лимфы существенно зависят от состояния обезвоживания организма. Так в работе [6] доказывается, что все функции организма зависят от рационального движения воды (рис. 2, 3).

Любые боли, прежде всего, служат сигналом обезвоживания организма, которое может быть убрано с помощью нескольких стаканов чистой, структурированной по типу снежинки [7] воды.

 Список литературы

  1. Кутимская М.А., Волянюк Е.Н. Бионоосфера: учеб. пособие. - Иркутск: Иркут. ун-т., 2005. - 212 с.
  2. Ягодинский В.Н. Космический пульс биосферы. - М.: Знание. - 1975. - 143 с.
  3. Рубин А.Б. Биофизика. Учебник. - М.: Наука, 2004. - Т. 1. - 462 с.
  4. Кутимская М.А., Биофизические основы кровеносной системы животных и человека / Природные и материальные ресурсы Сибири (Сибресурс - 12 - 2006): Материалы 12-й МНПК. - Томск: САНВШ; Изд-во «В-Спектор», 2006. - С. 382-385.
  5. Кутимская М.А. Биофизические основы иммунной системы человека в свете современного состояния природы и метасоциума. /Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири (Сибресурс-13-2007). Материалы 13 МНПК. - Томск: САНВШ, В-Спектр, 2007. - С. 326-331.
  6. Батмангхелидж Ф. Ваше тело просит воды. - Мн.: ООО «Попурри», 2004. - 208 с.
  7. Эмото М. Тайная жизнь воды. / М. Эмото; пер. с англ. О.Г. Белощеев. Мн.: ООО «Попурри», - 2006. - 160 с.

Библиографическая ссылка

М.А. Кутимская, М.Ю. Бузунова ВОДА В ЖИВЫХ ОРГАНИЗМАХ // Современные наукоемкие технологии. – 2010. – № 7. – С. 69-72;
URL: http://top-technologies.ru/ru/article/view?id=25039 (дата обращения: 22.10.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074