Исследование особенностей термоэлектропроводности воды, петля «ТЭПВо»
Некоторые особенности свойств воды в биологических структурах
Известно, что вода может обладать «ближним» и «дальним» порядками своей структуры.
Во взаимоотношениях молекул Н2О с другими, растворенными в ней частицами, четко выражены два момента: молекулы Н2О склонны или отталкивать другие частицы, или притягивать их, а точнее, притягиваться к ним.
Когда в растворе воды есть гидрофобные частицы или частицы, не несущие заряда, молекулы воды, будучи связаны между собой водородными связями, или игнорируют, или отталкивают эти частицы.
Если же частицы заряжены или содержат гидрофильные группы, то их взаимодействие с молекулами Н2О может оказаться даже сильнее, чем взаимодействие молекул Н2О между собой.
В этом случае вокруг иона образуется гидратная оболочка в 1-2 ряда молекул воды. То же можно наблюдать и при контакте молекул Н2О с гидрофильной поверхностью. Это — «ближний порядок», так как молекулы Н2О в данном случае не кооперируются, а представляют собой «связанную воду», которая включает в себя скорее энергию, чем структуру.
«Дальний порядок» подразумевает образование упорядоченной структуры, т.е. решетки, где молекулы «сотрудничают» между собой, образовывая аналогичные структурные фрагменты на расстоянии. Это и лед, и структурно-упорядоченные слои Н2О возле твердых поверхностей, распространяющиеся далеко в глубь жидкой фазы.
В настоящее время накоплено много данных, красноречиво свидетельствующих об особом состоянии воды в живом организме. Такое состояние оценивается как квазикристаллическое, подобное состоянию замерзания воды при температуре выше 0°С, т.е. при температуре жизнедеятельности живого организма.
В пустоты решетки такого «жидкого льда», а точнее кристаллогидрата, может вписываться нативная (живая) биомолекула отдельными своими фрагментами как в благоприятную среду своего обитания с сохранением ее способности к проявлению всех жизненных функций.
А теперь попытаемся выяснить очень важный вопрос: почему в живых организмах вода может иметь квазикристаллическое состояние? Начнем с того, что в тонких слоях, прилегающих к твердым поверхностям, вода приобретает физико-химические и биологические свойства, коренным образом отличающиеся от хорошо нам известной объемной воды.
Для выяснения природы тонких граничных слоев и пленок воды в ряде стран был проведен целый ряд очень важных и интересных исследований.
Приведем экспериментальный метод, с помощью которого удалось измерять расклинивающее давление в тонких слоях водных растворов электролитов. Две гидрофильные пластинки из плавленого кварца располагали параллельно друг относительно друга на расстоянии примерно 500 ангстрем.
В сечение этого зазора могли рядом пройти только 150 — 200 молекул Н2О. Притягивающая сила, возникающая при взаимодействии гидрофильной поверхности кварца и молекул воды, оказалась значительно большей, чем водородные связи между молекулами Н2О.
У экспериментаторов складывалось впечатление, что молекулы воды, влекомые какой-то неведомой силой, опережая друг друга, «ползли» вверх по стенкам кварцевых пластин. «Неведомая сила» исследователям, разумеется, была известна — это гидратационная сила, возникающая при взаимодействии водородных связей молекул Н2О с гидрофильной поверхностью кварца, природа которой, кстати говоря, еще далеко не изучена.
Ценность данного исследования прежде всего состояла в том, что были обнаружены очень важные свойства чистой воды и водных растворов в «тесном пространстве» гидрофильного материала при температурах 15; 32; 45 и 61 °С. При этих значениях температур установлены разные уровни расклинивающего давления и капиллярности.
Показано, что в узких объемах положительной капиллярности вода довольно нечувствительна как к природе, так и к концентрации растворенных веществ. Поэтому закономерности, установленные в цитируемой работе, хотя бы в крайне приближенной степени могут характеризовать отдельные процессы, а точнее, условия для протекания этих процессов в живой клетке, тем более, что выбранное расстояние между кварцевыми пластинами 500 ? соизмеримо с фрагментами генетического кода белковых молекул.
Перейдем к некоторым тонким процессам в биологических структурах с участием воды и регламента оптимальных температурных переходов. Прежде всего коснемся в общих чертах функциональных особенностей живой клетки.
