Экология. Рациональное природопользование и безопасность жизнедеятельности. Часть 2
Не менее важна для клетки и чисто химическая роль воды.
t действием специальных ферментов она вступает в реакции
oji
йДролиза, то есть в реакции, при которых к свободным валентно-
тям различных молекул присоединяются ионы ОН\" или Н+ воды.
В результате образуются новые вещества с новыми свойствами..
Внешнее электромагнитное воздействие в той или иной степе-
ни может изменять основные характеристики воды: прочность во-
дородных связей, структуру вблизи транспортируемых ионов,
сТруктурную температуру, структурное давление и др., и таким об-
разом довольно существенно влиять на межклеточный обмен в ор-
ганизме.
Все изменения свойств воды характеризуют ее как непосредст-
венного участника биопроцессов и, как следствие, приводят к ре-
гуляции «самостоятельных» биохимических процессов ионных
превращений в тканях и органах. Основная масса воды в биосисте-
мах практически не отличается по свойствам от обычной воды.
Анализ состояния воды в биологических объектах показал, что для
описания функционирования биологических систем и объясне-
ния наблюдаемых эффектов нет необходимости привлекать пред-
ставления о некоторой специфической структуре воды в биообъ-
ектах, хотя характеристики связанной с биологическими структу-
рами воды определить сложно в связи с непрерывным обменом
фракций свободной и связанной воды. Наилучшим образом в на-
стоящее время изучен спектр электромагнитного поглощения
водной составляющей в инфракрасной области спектра, где иден-
тифицированы основные спектральные полосы поглощения.
1- Широкая неправильная полоса поглощения с максимумом
На длине волны 2,9 мкм соответствует валентным колебаниям
О—Н-молекул.
2. Полоса с максимумом 6 мкм обусловлена деформационны-
Ми модами Н—О—Н-молекул.
3- Полоса с максимумом 14 мкм обусловлена вибрациями мо-
екУл воды; эта полоса исчезает при растворении воды в неполяр-
bix растворителях, поскольку вода в таких растворах существует
иШь в виде мономеров.
4. Полоса с максимумом 50 мкм связывается с вращательным
ДВи*ением молекул Н2О.
Общая динамика изменения состояния воды может быть опи-
«а кластерной моделью Франка, где предполагается, что образо-
Ие водородных связей в воде является преимущественно коо-
95
перативным процессом, поэтому при разрыве одной связи
кретный кластер будет распадаться в хаотическую группу молеку J
не соединенных водородными связями. Затем происходит образ0\'
вание нового кластера, молекулы которого ориентированы иньш
образом. В присутствии внешнего поля молекулы стремятся обрЭч
зовать кластеры с дипольными молекулами, ориентированными *
направлении поля. Растворение кластера соответствует «выпарц.
ванию» молекул в локальной области жидкости. Вблизи точкц
плавления молекулы в жидкой воде испытывают 1011—1012 пере,
ориентации и трансляционных движений в секунду.
Состояние воды однозначно связано с процессами жизнедея-
тельности. Например, дефицит или избыток воды определяет ло-
кальную структурную особенность воды в вариациях: гексагональ-
ный лед, кубический лед, кластеры и другие расшифрованные мо-
дификации воды, которые одновременно существуют при различ-
ных комбинациях температуры, давления и прочих условиях.
Каждое состояние влечет за собой доминирующее участие воды в
ионном и электронном транспорте и, следовательно, в метаболи-
ческих процессах. Дрост-Хансеном найдены четыре характерные
температурные точки A5 °С, 30 °С, 45 °С, 60 °С) скачков плотно-
сти, теплопроводности, теплоемкости, самодиффузии, протонной
магнитной релаксации, связанные с изменениями структуры
воды. Одновременно прослеживаются изменения различных био-
логических явлений при тех же температурах, например структур-
ная вязкость протоплазмы и даже скорость передвижения насеко-
мых при данных температурах.
С другой стороны, стабилизация пространственной структуры
белка и других биополимеров осуществляется в значительной мере
за счет взаимодействия: биополимер — вода. Основой функцио-
нирования живых систем считается водно-белково-нуклеиновый
комплекс, поскольку только при наличии этих трех составляющих
возможна нормальная жизнедеятельность мембран. Избиратель-
ная проницаемость мембран зависит от состояния воды. Экстра-
полируя кластерную модель воды на биологические системы-
можно показать, что при разрушении кластера на определенны\"
участках мембраны открывается путь для предпочтительног
транспорта. Бесструктурная вода, например, препятствует повеДе\'
нию протонов вблизи мембраны, тогда как по структурированно\'
му каркасу протоны распространяются быстро.
Взаимодействие самостоятельной возбудимой биологически
структуры с водной составляющей проявляется при внешнем
ствии электромагнитного поля, приводящего, например, к
96 . .... .... >¦ ¦,¦¦¦¦
г
rtjllo К—Na-градиента в клетке за счет колебаний молекул воды,
t*e аТирующих ионы и белковые молекулы поверхностного слоя
мбраНЫ клетки- ЭМП способны поляризовать боковые цепи
^цовой молекулы, вызывая разрывы водородных связей и изме-
пцо
яя зоНУ гилРатаЧии молекул. Начиная с первых медицинских и
^ догических исследований воздействия ЭМП на живые орга-
зМЫ, было установлено, что наряду с устранением конкретного
*аболевания, являющегося целью воздействия ЭМП на соответст-
3 ющей частоте, одновременно устраняются или излечиваются
Многие другие заболевания.
Имеется много сложных объяснений этого явления на уровне
электромагнитных взаимодействий различных биологических
структур- Однако формальный электромагнитный подход вуали-
рует конкретный физико-химический механизм, свойственный
организму человека. Иными словами, необходимо по возможно-
сти выделить главный фактор, которым в данном случае, с боль-
шой степенью вероятности, является вода, изменяющая множест-
во полос электромагнитного поглощения, накладывающихся на
резонансные частоты практически всех органов. При этом, если
есть мельчайший тепловой эффект от действия на ткани и органы
ЭМП-радиодиапазона (ВЧ, СВЧ, КВЧ), сразу же начинает рабо-
тать собственное инфракрасное поглощение по механизму, рас-
смотренному выше. Сильное электрическое экранирующее дейст-
вие водной составляющей организма, претерпевающей практиче-
ски постоянные изменения, является существенным препятстви-
ем электромагнитной диагностики.
Анализируя опыт работы с водосодержащими биологическими
тканями, можно отметить, что обобщение большого числа экспе-
риментов, хотя и не свело на нет нестыковку для разных диапазо-
нов частот у разных авторов, позволило А.Н. Кузнецову построить
Гладкие частотные зависимости изотропных значений диэлектри-
еской проницаемости е и проводимости ст для мышечной ткани
/Лек°питающих, отвечающие неориентированным полидисперс-
ы^ образцам ткани при 37 °С (рис. 2.10).
Для сравнения на этом же рисунке приведены значения элек-
Ра гпССКИХ хаРактеРистик стандартного физиологического раство-
w>9 % раствора NaCl в воде), который хорошо моделирует био-
Ри ИЧеские жидкости, не содержащие клеточных элементов. Из
2-10 видно, что электрические характеристики мышечной
ра и сильнее зависят от частоты по сравнению со стандартным
тКа ВоР°м> а абсолютные значения электрических характеристик
7 и в большей части отличаются от соответствующих характе-
97
ю5
ю4
io3
IO2
io1
in»
рЧ 4 4
^\\ a
-
-ll ll ll
•I
N
ll
Ч Ч Ч Ч Ч Ч \'?
-ГГТТ
—
V ^
\\ -
\\ч ~
ll ll ll ll ll ll if
а,@м-м)
10\' —
10\" —
10
1
\'1 \'I \'1 M
-
ZL
1
II II II II
\'I \'1 M \',
if
J
ll ll ll 1
-
=
if
10
10\'
10\'
10\'
у,Гц
Рис. 2.10. Электрические характеристики мышечной ткани при 37 °С:
— мышечная ткань; стандартный физиологический раствор
ристик стандартного раствора. Наибольшие различия наблюдав\'
ся при самых низких частотах. При этом а для мышечной ткай
оказывается меньше, чем для раствора, а е — больше.
Указанные различия в характеристиках ткани и стандартно*;
раствора нельзя объяснить ни ограничениями в содержании воД1*
в ткани, ни содержанием в ткани полярных органических вешес^
если последние считать растворенными в водном каркасе ткаН#
98
йтывать ее топологии, которая проявляется в существовании
ных структур.
^С учетом клеточного строения ткани значительное снижение
роводимости по сравнению со стандартным раствором, на-
едаемое в области низких частот, можно качественно объяс-
^тЬ если предположить, что электрическое поле при этих часто-
^ v практически не проникает внутрь клеток, а в переносе свобод-
та х зарядов в ткани в основном участвуют ионы, находящиеся в
н #клеточном пространстве, объем которого примерно в 10 раз
ньще объема всей ткани.
t действием специальных ферментов она вступает в реакции
oji
йДролиза, то есть в реакции, при которых к свободным валентно-
тям различных молекул присоединяются ионы ОН\" или Н+ воды.
В результате образуются новые вещества с новыми свойствами..
Внешнее электромагнитное воздействие в той или иной степе-
ни может изменять основные характеристики воды: прочность во-
дородных связей, структуру вблизи транспортируемых ионов,
сТруктурную температуру, структурное давление и др., и таким об-
разом довольно существенно влиять на межклеточный обмен в ор-
ганизме.
Все изменения свойств воды характеризуют ее как непосредст-
венного участника биопроцессов и, как следствие, приводят к ре-
гуляции «самостоятельных» биохимических процессов ионных
превращений в тканях и органах. Основная масса воды в биосисте-
мах практически не отличается по свойствам от обычной воды.
Анализ состояния воды в биологических объектах показал, что для
описания функционирования биологических систем и объясне-
ния наблюдаемых эффектов нет необходимости привлекать пред-
ставления о некоторой специфической структуре воды в биообъ-
ектах, хотя характеристики связанной с биологическими структу-
рами воды определить сложно в связи с непрерывным обменом
фракций свободной и связанной воды. Наилучшим образом в на-
стоящее время изучен спектр электромагнитного поглощения
водной составляющей в инфракрасной области спектра, где иден-
тифицированы основные спектральные полосы поглощения.
1- Широкая неправильная полоса поглощения с максимумом
На длине волны 2,9 мкм соответствует валентным колебаниям
О—Н-молекул.
2. Полоса с максимумом 6 мкм обусловлена деформационны-
Ми модами Н—О—Н-молекул.
3- Полоса с максимумом 14 мкм обусловлена вибрациями мо-
екУл воды; эта полоса исчезает при растворении воды в неполяр-
bix растворителях, поскольку вода в таких растворах существует
иШь в виде мономеров.
4. Полоса с максимумом 50 мкм связывается с вращательным
ДВи*ением молекул Н2О.
Общая динамика изменения состояния воды может быть опи-
«а кластерной моделью Франка, где предполагается, что образо-
Ие водородных связей в воде является преимущественно коо-
95
перативным процессом, поэтому при разрыве одной связи
кретный кластер будет распадаться в хаотическую группу молеку J
не соединенных водородными связями. Затем происходит образ0\'
вание нового кластера, молекулы которого ориентированы иньш
образом. В присутствии внешнего поля молекулы стремятся обрЭч
зовать кластеры с дипольными молекулами, ориентированными *
направлении поля. Растворение кластера соответствует «выпарц.
ванию» молекул в локальной области жидкости. Вблизи точкц
плавления молекулы в жидкой воде испытывают 1011—1012 пере,
ориентации и трансляционных движений в секунду.
Состояние воды однозначно связано с процессами жизнедея-
тельности. Например, дефицит или избыток воды определяет ло-
кальную структурную особенность воды в вариациях: гексагональ-
ный лед, кубический лед, кластеры и другие расшифрованные мо-
дификации воды, которые одновременно существуют при различ-
ных комбинациях температуры, давления и прочих условиях.
Каждое состояние влечет за собой доминирующее участие воды в
ионном и электронном транспорте и, следовательно, в метаболи-
ческих процессах. Дрост-Хансеном найдены четыре характерные
температурные точки A5 °С, 30 °С, 45 °С, 60 °С) скачков плотно-
сти, теплопроводности, теплоемкости, самодиффузии, протонной
магнитной релаксации, связанные с изменениями структуры
воды. Одновременно прослеживаются изменения различных био-
логических явлений при тех же температурах, например структур-
ная вязкость протоплазмы и даже скорость передвижения насеко-
мых при данных температурах.
С другой стороны, стабилизация пространственной структуры
белка и других биополимеров осуществляется в значительной мере
за счет взаимодействия: биополимер — вода. Основой функцио-
нирования живых систем считается водно-белково-нуклеиновый
комплекс, поскольку только при наличии этих трех составляющих
возможна нормальная жизнедеятельность мембран. Избиратель-
ная проницаемость мембран зависит от состояния воды. Экстра-
полируя кластерную модель воды на биологические системы-
можно показать, что при разрушении кластера на определенны\"
участках мембраны открывается путь для предпочтительног
транспорта. Бесструктурная вода, например, препятствует повеДе\'
нию протонов вблизи мембраны, тогда как по структурированно\'
му каркасу протоны распространяются быстро.
Взаимодействие самостоятельной возбудимой биологически
структуры с водной составляющей проявляется при внешнем
ствии электромагнитного поля, приводящего, например, к
96 . .... .... >¦ ¦,¦¦¦¦
г
rtjllo К—Na-градиента в клетке за счет колебаний молекул воды,
t*e аТирующих ионы и белковые молекулы поверхностного слоя
мбраНЫ клетки- ЭМП способны поляризовать боковые цепи
^цовой молекулы, вызывая разрывы водородных связей и изме-
пцо
яя зоНУ гилРатаЧии молекул. Начиная с первых медицинских и
^ догических исследований воздействия ЭМП на живые орга-
зМЫ, было установлено, что наряду с устранением конкретного
*аболевания, являющегося целью воздействия ЭМП на соответст-
3 ющей частоте, одновременно устраняются или излечиваются
Многие другие заболевания.
Имеется много сложных объяснений этого явления на уровне
электромагнитных взаимодействий различных биологических
структур- Однако формальный электромагнитный подход вуали-
рует конкретный физико-химический механизм, свойственный
организму человека. Иными словами, необходимо по возможно-
сти выделить главный фактор, которым в данном случае, с боль-
шой степенью вероятности, является вода, изменяющая множест-
во полос электромагнитного поглощения, накладывающихся на
резонансные частоты практически всех органов. При этом, если
есть мельчайший тепловой эффект от действия на ткани и органы
ЭМП-радиодиапазона (ВЧ, СВЧ, КВЧ), сразу же начинает рабо-
тать собственное инфракрасное поглощение по механизму, рас-
смотренному выше. Сильное электрическое экранирующее дейст-
вие водной составляющей организма, претерпевающей практиче-
ски постоянные изменения, является существенным препятстви-
ем электромагнитной диагностики.
Анализируя опыт работы с водосодержащими биологическими
тканями, можно отметить, что обобщение большого числа экспе-
риментов, хотя и не свело на нет нестыковку для разных диапазо-
нов частот у разных авторов, позволило А.Н. Кузнецову построить
Гладкие частотные зависимости изотропных значений диэлектри-
еской проницаемости е и проводимости ст для мышечной ткани
/Лек°питающих, отвечающие неориентированным полидисперс-
ы^ образцам ткани при 37 °С (рис. 2.10).
Для сравнения на этом же рисунке приведены значения элек-
Ра гпССКИХ хаРактеРистик стандартного физиологического раство-
w>9 % раствора NaCl в воде), который хорошо моделирует био-
Ри ИЧеские жидкости, не содержащие клеточных элементов. Из
2-10 видно, что электрические характеристики мышечной
ра и сильнее зависят от частоты по сравнению со стандартным
тКа ВоР°м> а абсолютные значения электрических характеристик
7 и в большей части отличаются от соответствующих характе-
97
ю5
ю4
io3
IO2
io1
in»
рЧ 4 4
^\\ a
-
-ll ll ll
•I
N
ll
Ч Ч Ч Ч Ч Ч \'?
-ГГТТ
—
V ^
\\ -
\\ч ~
ll ll ll ll ll ll if
а,@м-м)
10\' —
10\" —
10
1
\'1 \'I \'1 M
-
ZL
1
II II II II
\'I \'1 M \',
if
J
ll ll ll 1
-
=
if
10
10\'
10\'
10\'
у,Гц
Рис. 2.10. Электрические характеристики мышечной ткани при 37 °С:
— мышечная ткань; стандартный физиологический раствор
ристик стандартного раствора. Наибольшие различия наблюдав\'
ся при самых низких частотах. При этом а для мышечной ткай
оказывается меньше, чем для раствора, а е — больше.
Указанные различия в характеристиках ткани и стандартно*;
раствора нельзя объяснить ни ограничениями в содержании воД1*
в ткани, ни содержанием в ткани полярных органических вешес^
если последние считать растворенными в водном каркасе ткаН#
98
йтывать ее топологии, которая проявляется в существовании
ных структур.
^С учетом клеточного строения ткани значительное снижение
роводимости по сравнению со стандартным раствором, на-
едаемое в области низких частот, можно качественно объяс-
^тЬ если предположить, что электрическое поле при этих часто-
^ v практически не проникает внутрь клеток, а в переносе свобод-
та х зарядов в ткани в основном участвуют ионы, находящиеся в
н #клеточном пространстве, объем которого примерно в 10 раз
ньще объема всей ткани.