ИСТИНА

Подобно молекулам водорода, молекулы воды также способны находиться в двух спиновых состояниях – орто (полный спин I=1), и пара (полный спин I=0). Целью настоящего проекта является изучение роли спинового состояния воды в биологически значимых процессах. К таким процессам следует отнести взаимодействие молекул воды с основными высокомолекулярными компонентами клетки: белками, нуклеиновыми кислотами и липидами. Наличие уникального спектрометра позволяющего контролировать спиновое состояние воды и метода обогащения воды любой из её возможных спиновых форм [Tikhonov and Volkov, 2002] дает возможность приступить к исследованиям по предпочтительному связыванию. Второе направление исследований – изучение прямого воздействие ОП состава воды (соотношения молекул воды в орто и пара состояниях) на биологические процессы. В частности, на ферментативные реакции. Следующий вопрос, требующий прояснения – кинетика релаксации спинового состояния воды. Последнее важно с точки зрения возможных воздействий на состав воды и оценки характерных времен исчезновения этих последствий. Следует заметить, что предполагаемые исследования будут уникальными и не имеют аналогов в мировой науке.

Изучено влияние спинового состояния молекул воды на скорость ее сорбции на леофильно высушенных препаратах ДНК, белков и некоторых неорганических веществах различной природы (сорбенты, жидкости, кристаллогидраты, вещества, способные вступать в химические реакции с водой). Измерение кинетики связывания проводилось путем пропускания паров воды через препарат, высушенный исчерпывающим образом, с последующим контролем ОП (орто и пара) состава не связавшейся фракции. ОП состав измерялся спектроскопически в диапазоне 0.5–40 см-1. Показано, что независимо от природы используемого сорбента, связывание пара - компоненты на всех изученных препаратах происходит заметно быстрее, чем орто компоненты. Значение отношения констант скоростей сорбции может изменяться от 1 до 2.9, в зависимости от типа и влажности адсорбента. Столь заметное различие в скорости связывания вряд ли может быть объяснено различием в энергиях взаимодействия молекул воды с сорбентом при наличии и отсутствии у них спина и связано, вероятно, со специфическими квантовыми эффектами. Предлагается гипотеза, объясняющая обнаруженный эффект. Результаты опубликованы. Методом четырехфотонного когерентного рассеяние лазерного излучения проведено исследование влияния нуклеиновых кислот на содержание орто и пара воды в областях флуктуации плотности жидкой воды. По предварительным данным ДНК, также как и белок альф-химотрипсин, оказывают существенное влияние на орто/пара отношение в спектрах воды. Изменение ОП отношения в свою очередь говорит о наличии предпочтительной сольватации одной из форм поверхности нативной молекулы ДНК. Наличие предпочтительной сольватации в свою очередь прямо указывает на возможность влияния ОП состава воды на стабильность и структуру биологических макромолекул. Таким образом, полученные результаты показывают, что спиновое состояние воды благодаря определенным квантовым эффектам может оказывать существенное влияние на биологически важные процессы.