Мобильный LiveInternet Влияние оксидов дейтерия на биологические объекты | Геннадий_Гришанин

Авторизация

Дневник Геннадий_Гришанин Лента друзей - Дневник - Полная версия

Влияние оксидов дейтерия на биологические объекты 08-09-2009 09:24 к комментариям - к полной версии - понравилось!

влияниЕ оксидов дейтерия на биологические объекты

Если учесть, что взрослый человек употребляет каждый день 2-2,5 литров воды, то к 70 годам в организм её вводится около 60-70 тысяч литров. Учитывая то, что в каждой тонне водопроводной воды содержится 150 мл оксидов дейтерия, к этому возрасту в организм его вводится 10-12 литров.Физико-химические свойства оксидов дейтерия существенно отличаются от аналогичных свойств оксидов протия. Температура кипения оксидов дейтерия, при нормальном атмосферном давлении, составляет +101,4⁰С, что на 1,4⁰С превышает температуру кипения оксидов протия. Температура замерзания оксидов дейтерия на 3,813⁰С выше, чем у оксидов протия. Плотность на 10% больше, вязкость на 23% выше. Растворимость минеральных солей на 25% ниже аналогичных показателей оксидов протия.

Сравнительный анализ активности ионов растворов дейтериевых и протиевых оксидов показал, что дейтериевые - более инертны и меньше ионизированы. Протиевые ионы более подвижны. Показатель ионной активности у Н⁺ составляет 349,8 у ОН⁺ – 197,6 тогда как у D⁺ он равен 250,1, а у ОD^- – 119,0. Таким образом активность у D⁺на 99,7 (28,5% ) и у OD^- на 78,6 (39,8 %) ниже.

Наиболее существенно влияет на биологические объекты наличие в воде тяжеловодородных изотопов HD₁₆O и HD₁₈O (0,015%) и тяжелого кислорода Н2₁₈О (0,205%). Учитывая, что масса атома протия в два раза меньше атома дейтерия, изотопный эффект, возникающий при замещении атомов протия дейтерием, является максимальным и оказывает существенное влияние на биологические объекты. В ранних работах 30-х годов 20 века были обнаружены сильнейшие изотопные эффекты оксидов дейтерия.
Отмечается, что характерными изотопными эффектами в частично или полностью дейтерированных жидкостей биологических объектов являются:
- ингибирование процессов жизнедеятельности: биохимических процессов и физиологических реакций;
- морфологические изменения, цитологического характера;
- увеличение длительности периодов биологических ритмов;
- изменение характера действия фармакологических препаратов;
- изменение характеристик возбудимых мембран;
- ингибирование процесса сократимости мышц;
- изменение резистентности по отношению к некоторым внешним физическим факторам : ультрафиолетовое и рентгеновское облучение;
- увеличение резистентности организма к воздействиям гидростатического давления и температуры.

Следует обратить внимание на то, что существенной особенностью дейтерия является свойство накопления в биологических объектах, увеличивая свою концентрацию в течение времени, которая становится выше, чем в потребляемой воде и приводит к возникновению
нежелательных изотопных эффектов первого и второго рода, в частности, замедлению скоростей нервных и ферментных реакций [1];
- отмечено, что даже незначительное уменьшение содержания оксидов дейтерия в воде превращает её в мощный биологический стимулятор [2-5];
- чем ниже содержание оксидов дейтерия в воде, тем большей биологической активностью она обладает [3-6];
- таким образом, выводить накопившиеся в организме оксиды дейтерия можно при помощи
реакций изотопного обмена, для чего необходимо употреблять воду, напитки и пищу, овощи и фрукты с пониженным содержанием оксидов дейтерия в них [1- 71;
- соотношение D/H в клетках организма существенно влияет на процесс деления клеток: увеличение концентрации дейтерия в клетках приводит к увеличению вероятности заболевания раком, поскольку дейтерий особенно необходим для быстроразмножающихся раковых клеток [8-10,15-17].
Существенной особенностью изотопных эффектов оксидов дейтерия на начальных этапах его накопления являются быстрота их проявления и легкая обратимость.
Биологические эффекты, связванные с накоплением оксидов дейтерия, дейтерированием, можно объяснить первичными и вторичными изотопными эффектами дейтерия в биохимических реакциях, а также изотопными эффектами оксидов дейтерия как растворителя

Под изотопным эффектом подразумевают изменение константы скорости химических реакций, происходящих при участии оксидов дейтерия по сравнению с обычной водой. Для пары дейтерий-протий изотопный эффект может составлять величины в пределах от 2 до 10 единиц. Исследования изотопных эффектов стабильных изотопов водорода и кислорода составляющих воду, показали, что наибольшие значения показателей изотопного эффекта наблюдается для пары протий - дейтерий. Эффекты объясняются двукратным преобладанием массы дейтерия над протием и это определяет следующие показатели: энергию и длину водородной связи, её константу диссоциации, подвижность etc.
Эти показатели определяют биологические свойства оксидов дейтерия: разрыв водородных СН- связей проходит быстрее, чем CD-связей, подвижность дейтерия меньше подвижности протия, константа диссоциации оксидов дейтерия в 5 раз меньше аналогичного показателя у обычной воды

Присутствие оксида дейтерия в биологических объектах приводит к изменениям структуры и свойств дезоксирибонуклеиновых кислот (ДНК) и белков. При этом различают первичные и вторичные изотопные эффекты оксидов дейтерия в зависимости от положения занимаемое атомом дейтерия в макромолекуле. Наиболее важными для структуры макромолекулы являются динамические короткоживущие водородные связи. Они образуются между соседними атомами водорода и гетероатомами, кислородом, углеродом, азотом, серой etc. Основная функция связей заключается в поддержании пространственной структуры макромолекулярных цепей и взаимодействии с соседними макромолекулярными структурами, а также с водой мезенхимы. Структурно-динамические свойства клеточной мембраны прямо зависят от качественного и количественного состава липидов могут существенно изменяться в присутствии оксидов дейтерия. Это объясняется тем, что клеточная мембрана является первой органеллой клетки, на которую воздействуют оксиды дейтерия, снижающие её реалогические показатели, а именно вязкость, текучесть, структурированность путем измения количества и качества липидов.

Возможно эффекты, наблюдаемые при адаптации клеточных структур к оксиду дейтерия, связаны с образованием в оксидах дейтерия молекул с иными структурно-динамическими свойствами, чем конформации, образованные оксидами протия, и поэтому обладающие другой, более низкой активностью. Этот результат объясняется тем, что разрыв водородных СH-связей происходит быстрее, чем СD-связей, подвижность иона D+ меньше подвижности Н+, константа ионизации оксидов дейтерия меньше константы ионизации протиевой воды.

Очевидно, что наиболее восприимчивыми к замещению Н+ на D+ оказываются именно те системы, которые используют высокую подвижность протонов и высокую скорость разрыва протонных связей. Такими системами в клетке являются дыхательная цепь и аппарат биосинтеза макромолекул. При значительном увеличении концентрации оксидов дейтерия клетками используется избирательная ассимиляция остаточных протонов из окружающей среды для биосинтеза биологически-активных соединений, таким образом происходит адаптация к среде с избыточным содержанием оксидов дейтерия. Остаточные протоны в количестве от 0,2 до 10% содержатся практически в любых, даже высококонцентрированных средах оксидов дейтерия. Это связано с тем, тяжёлая вода является чрезвычайно гигроскопичным соединением.
Исследователями отмечалось, что адаптация к тяжёлой воде проходит легче при постепенном увеличении содержанияв ней оксидов дейтерия (Pratt a. Curry, 1938), так как чувствительность к тяжёлой воде разных ключевых систем различна. Практически даже высокодейтерированные среды содержат протоны от 0,2—10%. Возможно, что остаточные протоны в момент адаптации к тяжёлой воде облегчают перестройку к изменившимся условиям, встраиваясь именно в те участки, которые наиболее чувствительны к замене. Если это так, то встраивание протонов должно приводить к накоплению легкого изотопа в органическом материале клеток и соответственно к обогащению тяжелым изотопом среды культивировования.

Как показано исследованиями многих авторов, возрастание в воде концентрации оксида дейтерия более чем 20%, так называемое дейтерирование, оказывает токсическое действие на нервную систему и печень, нарушает митозы и проницаемость мембран клеток. Дейтерирование водных растворов лекарственных веществ вызывает «метаболическое переключение» клеток, что существенно снижает токсичность и увеличивает продолжительность действия лекарств.

Исследование токсичности оксида дейтерия, проведенные на добровольцах у которых 0,5% воды в организме замещали оксидом дейтерия D₂O²⁴ . Токсичность оксида дейтерия определялась в течение четырех месяцев, но не было установлено его неблагоприятного действия. При этом экспериментальные исследования, проведенные на мышах и крысах, показали, что замещение даже 25% воды в организме животного оксидом дейтерия не вызывало неблагоприятных проявлений. Однако, после замещения более чем 30% воды оксидом дейтерия оказывало выраженное токсическое действие на клетки.

Очевидно, что токсическое действие оксидов дейтерия на организм человека в первую очередь связано с тем, что молекулы оксида дейтерия образуют более крупные кластеры чем оксиды протия, так как размах тепловых колебаний молекул легкой воды больше чем у тяжелой. Следовательно, чем больше оксидов дейтерия накапливается в биологических жидкостях организмов, тем хуже растворимость и проницаемость питательных веществ через клеточные мембраны. При значительном накоплении оксидов дейтерия в организме в клетках не только исчезают оксиды дейтерия за счет реакции обмена Н2О-D2О, но и происходит быстрый H±D обмен в гидроксильных, сульфгидрильных и аминогруппах всех органических соединений, включая белки, нуклеиновые кислоты, липиды, сахара. Только С—Н-связь не подвергается обмену и соединения типа С—D синтезируются «de поvo». Интересно, что после обмена H±D ферменты не прекращают своей функции (Themson et al., 1966; Денько, 1974). Однако происходят изменения вследствие изотопного замещения за счет первичного и вторичного изотопных эффектов (Thomson, 1963; Halevy, 1963). Кроме того действие оксидов дейтерия как дисперсной среды и растворителя в связи с большей структурированностью и вязкостью по сравнению с естественной концентрацией оксидов дейтерия замедляют скорости и изменяют специфичности ферментативных реакций.
Увеличение концентрации оксидов дейтерия в биологических объектах изменяют структуры и свойства жизненно-важных макромолекул таких как дезоксирибонуклеиновые кислоты (ДНК) и белки. При этом отмечают первичные и вторичные изотопные эффекты дейтерия в зависимости от того, какое положение занимает атом дейтерия в молекуле. Наиболее важными для структуры макромолекул являются динамические короткоживущие водородные дейтериевые связи. Они формируются между соседними атомами дейтерия и гетероатомами кислорода, углерода, азота, серы etc.

Водородные связи играют главную роль в структурах макромолекулярных цепей и их взаимодействии с соседними макромолекулярными структурами, а также оксидами дейтерия, находящимися в межклеточном веществе.
Структурно-динамические свойства клеточных мембран в основном определяются качественным и количественным составом липидов, которые изменяются в присутствии избыточного содержания оксидов дейтерия. Это связано с тем, что клеточная мембрана является первой органеллой клетки, на которую воздействуют оксиды дейтерия, компенсируя реалогические параметры мембраны: вязкость, текучесть и структурированность изменением количественного состава липидов.

вверх^ к полной версии понравилось! в evernote

Вы сейчас не можете прокомментировать это сообщение.

Дневник Влияние оксидов дейтерия на биологические объекты | Геннадий_Гришанин - Дневник Геннадий_Гришанин | Лента друзей Геннадий_Гришанин / Полная версия Добавить в друзья Страницы: раньше»