МОСКВА, 6 мая. /ТАСС/. Физики выяснили, что многие ферменты в живых клетках особым образом воздействуют на соседние молекулы воды и меняют ее структуру таким образом, что частицы начинают более активно участвовать в химических реакциях. Об этом в пятницу сообщила пресс-служба МФТИ.
"Замечательным является то, что белкам, связанным с транспортом электронов и протонов, для структурирования воды не требуется внешнее электростатическое поле. Им удается каким-то образом подготовить воду к активному переносу протонов без его участия", - заявил ведущий научный сотрудник МФТИ (Долгопрудный) Константин Мотовилов, чьи слова приводит пресс-служба вуза.
Долгое время ученые считали, что вода может находиться лишь в одном состоянии - в жидком виде. Эти представления начали меняться на рубеже веков, когда ученые обнаружили, что две разные формы молекул воды - паравода и ортовода - обладают разными физическими и химическими свойствами.
В дополнение к этому физики несколько лет назад обнаружили, что химические свойства молекул воды и ее структура заметно меняются, если поместить сосуд с водой рядом с источником мощных электростатических полей. Эти перемены в первую очередь касаются того, как вода взаимодействует со свободными протонами и участвует в их переносе с одной молекулы на другую.
Вода и белки
Мотовилов и его коллеги случайным образом обнаружили, что похожие изменения в поведении молекул воды происходят в окрестностях определенной категории ферментов, которые живые клетки используют для транспорта электронов и протонов. Ученые пришли к такому выводу при анализе данных, которые они получили в прошлых спектроскопических исследованиях (метод изучения закономерностей взаимодействия электромагнитного излучения с химическим веществом) нескольких подобных молекул.
"Наша команда давно изучает свойства воды в биологических объектах. После появления публикаций коллег о свойствах воды в условиях сильного внешнего поля мы вернулись к своим давно опубликованным данным и обнаружили, что аналогичные перемены в свойствах воды наблюдаются только в тех белках, которые отвечают за транспорт электронов и протонов", - пояснил Мотовилов.
Ученые обнаружили, что в окрестностях подобных ферментов вода необычно часто участвует в формировании положительно заряженных ионов гидроксония, H3O+, тогда как число более тяжелых ионов Цунделя, H5O2+, значительным образом снижается. Подобные изменения в структуре воды способствуют ускоренному переносу протонов и электронов, а также других заряженных частиц.
Пока физики не могут точно сказать, что именно меняет характер взаимодействий молекул воды с протонами в окрестностях данных белковых молекул. Раскрытие этой загадки, как надеются ученые, приблизит их к пониманию того, как возникает болезнь Паркинсона и другие заболевания, связанные с появлением сбоев в обмене протонами и электронами внутри главных клеточных энергостанций - митохнодрий.