Экология
региональное природопользование

Жизнедеятельность

Роль воды в процессах жизнедеятельности человека

Роль воды в процессах жизнедеятельности человека следует рассмотреть более подробно, поскольку основной причиной изменения функционирования практически всех составляющих организма человека (клетки, ткани, кровь, органы) и механизма старения в целом является изменение состояния водной составляющей организма. При этом следует учитывать, что, вопервых, эта составляющая представляет смесь нескольких видов воды с различным молекулярным весом (три изотопа водорода и шесть изотопов кислорода); вовторых, она может находиться в свободном или связанном со. стоянии и в состоянии различной степени структурированности.

Необычные свойства воды в основном обусловлены тремя причинами: полярным характером молекул, наличием неподеленных пар электронов у атомов кислорода и образованием водородных связей. Молекула воды может быть представлена в виде нобедренного треугольника, в вершинах которого расположен атом кислорода, а в основании два протона. Две пары электронов обобществлены между протонами и атомом кислорода, а две пары неподеленных электронов ориентированы по другую сторону кислорода. Благодаря полярности вода хорошо растворяет полярные жидкости и соединения с ионными связями. Размернвый фактор (соотношение ионных размеров) определяет местоположение растворенных ионов в водном «каркасе». Причиной растворимости — диссоциации молекул на ионы в одной среде является дипольный характер строения молекул. Не менее важна для клетки и чисто химическая роль воды.Под действием специальных ферментов она вступает в реакции гидролиза, то есть в реакции, при которых к свободным валентноям различных молекул присоединяются ионы ОН или Н+ воды. В результате образуются новые вещества с новыми свойствами.

Внешнее электромагнитное воздействие в той или иной степени может изменять основные характеристики воды: прочность водородных связей, структуру вблизи транспортируемых ионов, струкгурную температуру, структурное давление и др., и таким образом довольно существенно влиять на межклеточный обмен в организме.

Все изменения свойств воды характеризуют ее как непосредственного участника биопроцессов и, как следствие, приводят к регуляции «самостоятельных» биохимических процессов ионных превращений в тканях и органах. Основная масса воды в биосистемах практически не отличается по свойствам от обычной воды. Анализ состояния воды в биологических объектах показал, что для описания функционирования биологических систем и объяснения наблюдаемых эффектов нет необходимости привлекать представления о некоторой специфической структуре воды в биообъектах, хотя характеристики связанной с биологическими структурами воды определить сложно в связи с непрерывным обменом фракций свободной и связанной воды. Наилучшим образом в настоящее время изучен спектр электромагнитного поглощения водной составляющей в инфракрасной области спектра, где идентифицированы основные спектральные полосы поглощения:

  1. Широкая неправильная полоса поглощения с максимумом На длине волны 2,9 мкм соответствует валентным колебаниям ОН молекул.
  2. Полоса с максимумом 6 мкм обусловлена деформационными модами НОН молекул.
  3. Полоса с максимумом 14 мкм обусловлена вибрациями моекул воды; эта полоса исчезает при растворении воды в неполярых растворителях, поскольку вода в таких растворах существует лишь в виде мономеров.
  4. Полоса с максимумом 50 мкм связывается с вращательным движением молекул Н2О.

Общая динамика изменения состояния воды может быть описана кластерной моделью Франка, где предполагается, что образоние водородных связей в воде является преимущественно кооперативным процессом, поэтому при разрыве одной связи кретный кластер будет распадаться в хаотическую группу молекул не соединенных водородными связями. Затем происходит образование нового кластера, молекулы которого ориентированы иньш образом. В присутствии внешнего поля молекулы стремятся образозовать кластеры с дипольными молекулами, ориентированными направлении поля. Растворение кластера соответствует «выпари 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 жизнедеятельности. Например, дефицит или избыток воды определяет локальную структурную особенность воды в вариациях: гексагональный лед, кубический лед, кластеры и другие расшифрованные модификации воды, которые одновременно существуют при различных комбинациях температуры, давления и прочих условиях. Каждое состояние влечет за собой доминирующее участие воды в ионном и электронном транспорте и, следовательно, в метаболических процессах. ДростХансеном найдены четыре характерные температурные точки (15 °С, 30 °С, 45 °С, 60 °С) скачков плотности, теплопроводности, теплоемкости, самодиффузии, протонной магнитной релаксации, связанные с изменениями структуры воды. Одновременно прослеживаются изменения различных биологических явлений при тех же температурах, например структурная вязкость протоплазмы и даже скорость передвижения насекомых при данных температурах.

С другой стороны, стабилизация пространственной структуры белка и других биополимеров осуществляется в значительной мере за счет взаимодействия: биополимер вода. Основой функционирования живых систем считается воднобелковонуклеиновый комплекс, поскольку только при наличии этих трех составляющих возможна нормальная жизнедеятельность мембран. Избирательная проницаемость мембран зависит от состояния воды. Экстраполируя кластерную модель воды на биологические системыможно показать, что при разрушении кластера на определенных участках мембраны открывается путь для предпочтительног транспорта. Бесструктурная вода, например, препятствует проведению протонов вблизи мембраны, тогда как по структурированному каркасу протоны распространяются быстро.

Начиная с первых медицинских и зоологических Исследовании воздействия ЭМП на живые организмы заболевания, являющегося целью воздействия ЭМП на соответстющей частоте, одновременно устраняются или излечиваются Мие другие заболевания.

Имеется много сложных объяснений этого явления на уровне электромагнитных взаимодействий различных биологических структур. Однако формальный электромагнитный подход вуалирует конкретный физикохимический механизм, свойственный организму человека. Иными словами, необходимо по возможности выделить главный фактор, которым в данном случае, с большой степенью вероятности, является вода, изменяющая множество 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 работать собственное инфракрасное поглощение по механизму, рассмотренному выше. Сильное электрическое экранирующее действие водной составляющей организма, претерпевающей практически постоянные изменения, является существенным препятствием электромагнитной диагностики.

Анализируя опыт работы с водосодержащими биологическими тканями, можно отметить, что обобщение большого числа экспериментов, хотя и не свело на нет нестыковку для разных диапазонов частот у разных авторов, позволило А.Н. Кузнецову построить Гладкие частотные зависимости изотропных значений диэлектрической проницаемости и проводимости сдля мышечной ткани млекопитающих, отвечающие неориентированным полидисперснымм образцам ткани при 37 °С.

С учетом клеточного строения ткани значительное снижение проводимости по сравнению со стандартным раствором, наедаемое в области низких частот, можно качественно объяснитЬ если предположить, что электрическое поле при этих частой практически не проникает внутрь клеток, а в переносе свободта х зарядов в ткани в основном участвуют ионы, находящиеся в ежклеточном пространстве, объем которого примерно в 10 раз ньще объема всей ткани. В этом случае ионы, содержащиеся в ткани, под действием электрического поля будут быстро заряжать клетки, что может привести к полной компенсации самого поля внутри них. Появление на клетках разделенных в пространстве зарядов одновременно приведет к дополнительной поляризации ткани, которая может существенно превышать поляризацию, возникающую в таких системах за счет ориентации дипольных молекул водного каркаса.

По всей видимости, в области крайне низких частот (0—300 Гц) в поляризации клеток участвуют как их внешние мембраны, которые заряжаются за счет свободных ионов, растворенных во внутриклеточной и внеклеточной жидкостях, так и клетки в целом, в поляризации которых могут принимать участие лишь те ионы, которые непосредственно расположены вблизи поверхности клеток. При достаточно низких частотах внешнего электрического поля эффективность процессов поляризации не будет зависеть от частоты, но по мере увеличения частоты наступает момент, когда поляризация перестает в полной мере успевать за изменением поля и Величина поляризации ткани начинает снижаться, что эквивалентно уменьшению величины диэлектрической проницаемости ткани.

Каждый из элементарных процессов поляризации характеризуется своей частотой релаксации, вблизи которой наблюдается аиболее резкое изменение е, которое прекращается, когда частовнешнего поля начинает существенно превышать частоту реаксации. Если процесс поляризации не элементарен, то есть одновременно идет несколько процессов, отличающихся частотами аксации, то общая протяженность дисперсионных изменений ст может существенно расшириться и исказиться по форме. В случае для указания расположения различных дисперсионзависимостей на шкале частот используют понятие характер частоты релаксации.

В общем случае все мягкие ткани с высоким содержанием Во характеризуются тремя механизмами релаксации с xapaтерными частотами релаксации 90 Гц, 50 кГц и 25 ГГц соответсевенно при температуре живого организма. Область а соотносят с процессами поляризации клеток, в которых принимает участие двойной электрический слой. Подавление амеханизма релаксации через сутки приводит к скорости обмена веществ.

Область соответствует процессу поляризации клеток, в котором непосредственное участие принимает клеточная мембрана. Верхний конец этого диапазона становится по проводимости примерно равным проводимости стандартного физиологического раствора NaCl, то есть при частотах более 108 Гц суммар. ную проводимость ткани определяют межклеточная и внутриклеточная жидкости. Поскольку частота релаксации свободных молекул воды при 37 °С составляет примерно 2 • 1010 Гц и при этих частотах удельная проводимость воды примерно в 80 раз больше, чем у других биологических жидкостей, то интегральная удельная проводимость в области у полностью определяется водой.

Безусловно, не только поляризация молекул воды и макроскопическая поляризация клеток происходят под действием электрического поля в биологической ткани. При разных частотах в поляризации принимают участие и молекулы, составляющие ткань, и субклеточные структуры.

<Генетические эффекты у биообьектов
Главная   |   Поля   |   Жизнедеятельность   |   Природопользование   |   Безопасность   |   Карта сайта
2008-2015 © p0d.ru, E-mail:info@p0d.ru