ИЗ ФОНДОВ российской государственной библиотеки

Зенин,Станислав Валентинович

1.Структурированное состояние воды как основа управления поведениемибезопасностью живых систем

1.1.Российская государственная библиотека

diss.rsl.ru2005

Зенин, Станислав Валентинович

Структурированное состояние воды как основа управления поведением и безопасностьюживых систем [Электронный ресурс]:Дис....д-ра биол. наук:

05.26.02 - М.:РГБ, 2005 (Иэ фондов Российской

Государственной Библиотеки)

Безопасность,защита,спасение и жизнеобеспечение населения вчрезвычайных ситуациях

Полный текст:

http://diss.гsi.ru/diss/02/0113/020113018.pdf

Текст воспроизводится по экземпляру, находящемуся в фонде РГБ:

Зенин, Станислав Валентинович

Структурированное состояние воды как основа управления поведением и безопасностью живых систем

Москва 1999

Российская государственная библиотека, 2005 год (электронный текст).

/

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ

ФЕДЕРАЦИИ НАУЧНО - ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ТРАДИЦИОННЫХ МЕТОДОВ ЛЕЧЕНИЯ

На правах рукописи

ЗЕНИН СТАНИСЛАВ ВАЛЕНТИНОВИЧ

СТРУКТУРИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОДЫ КАК ОСНОВА УПРАВЛЕНИЯ ПОВЕДЕНИЕМ И БЕЗОПАСНОСТЬЮ ЖИВЫХ СИСТЕМ

(05.26.02“Безопасность, защита, спасение и жизнеобеспече­ние населения в чрезвычайных ситуациях”)

Диссертация на соискание ученой степени доктора биологических наук

Москва

1999

2

ОГЛАВЛЕНИЕ

стр.

Оглавление 2

Введение 5

Глава 1.Проблема структурированного состояния

воды (обзор литературных данных) 12

Г лава 2 Поведение биологически активных

соединений в водной среде 38

2-1.Конформационный переход“сии - анти”в аденозин - 5^;-

фосфате 38

2-2. Полиассоциация аденозин - 5¹- фосфатов 40

2-3.Исследование протонизации аденозин - 5^;-фосфатов.42 2-4.Исследование природымежмолекулярных взаимодей

ствий аденозин-5^;-фосфатов42

2-5.Некоторые выводы об образовании ассоциатов АМФ

в воде 44

2-6. Исследование взаимного расположения ароматических

циклов в нуклеотидил - (5^/-N)- аминах 50

2-7. Влияние ионизации на внутримолекулярное комплексообразование в аденилил - (5'-1Ч)-п-анизидине...512-8. Определение термодинамических характеристик

внутримолекулярного комплексообразования52

2-9.11остроение геометрических моделей нуклеотидамидов.53 2-10. Зависимость нековалентных взаимодействий ароматических циклов нуклеогидамидов от расстояния между ними 55

3

2-11.Сравнение внутримолекулярных процессов, происходящих в рибо- и дезоксирибопроизводных

молекулы аденилил - (5^У-КГ)-п-анизидина57

2-12.0природе различия дезокси- и рибо производных

аденозинфосфатов 57

2-13.Межмолекулярные взаимодействия нуклеотидов и ароматических аминокислот 60

2-14. Межмолекулярные взаимодействия аденозинфосфатов с пептидами, не содержащими ароматические

аминокислоты 67

Глава3. Структура и свойства ассоциатов воды 77

3-1.Возникновение ориентационных полей в водных

растворах 77

3-2.Гидрофобная модель структуры ассоциатов молекул

воды 81

3-3. Температурная зависимость показателя преломления

водной среды 84

3-4. Концентрационная зависимость показателя

преломления водных растворов KCI86

3-5.Исследование структуры воды методом протонного

магнитного резнанса 90

3-6.Экспериментальное доказательство наличия фракций

воды 96

3-7.Построение геометрических моделей ассоциатов воды 106

3-8. Комплексообразование ацетонитрила и метилового

спирта с водой 123

3-9. Определение минимальной концентрации реагентов, определяющих информационную структуру воды 132

4

3-10. Регистрация сверхслабых электромагнитных полей

информационной системой воды 137

3-11.Кинетика информационных переходов в воде137

3-12. Гипотеза информационной ретрансляции 147

Глава 4. Роль гидрофобности и структурированного состояния водной среды в некоторых биологических системах 150

4-1.Применение представлений о природе гидрофобного взаимодействия к изучению реакции противоопухолевого

препарата с компонентами нуклеиновых кислот 150

4-2. Исследование свойств натулана и его взаимодействия

с нуклеотидами 153

4-3.Использование современных спектральных методов в

исследовании сложных биологических систем 162

4-4. Влияние изменения структурированного состояния вод­ной среды на жизнедеятельность простейших организ­мов 181.

Результаты работы 182

Выводы 185

Заключение 187.

Литература 189

5

ВВЕДЕНИЕ

Проблема структурированного состояния водной среды, к ко­торой не удавалось подступиться в течение многих десятилетий, получила серьезное развитие в виде доказательства существования стабильных водных агрегатов, сообщение о котором докладывалось в 1997 году 25-27 сентября в г. Пущино на Международном симпо­зиуме“Фундаментальные науки и альтернативная медицина” [8] и 6 декабря в г. Лос-Анжелесе на1-м Международном симпозиуме по“Физическим,химическим и биологическим свойствам стабильных водных кластеров” [87].

Исходные публикации в академических журналах в России в 1993 году [32] и в США в 1996 году [165,166] наглядно демонстри­руют взаимодополняемость разных подходов и научных школ. От­личие результатов исследования структуры воды, несмотря на оди­наковые утверждения об открытии стабильных ассоциатов воды, заключается в том, что в первом случае в соответствии с тради­циями научной школы академика Н.Н.Семенова последовательно по элементарным стадиям доказано существование стабильного структурного элемента из912-ти молекул воды с полным знанием геометрии молекул в ассоциате, во втором случае такой же по раз­мерам минимальный стабильныйклатрат был теоретически пред­ложен как“новый вид аномального состояния воды” и в экспери­ментах наблюдались лишь качественно без определения структуры в небольших количествах суперклатраты, т.е. некие макроскопиче­ские образования ассоциатов воды и то лишь инициированные раз­

6

ными добавками. Следовательно в [165,166] речь идет только о су­ществовании в воде кластеров, тогда как в [32,33,10] говорится о том, что почти вся вода состоитизструктурных элементов, это её нормальное состояние. При совпадении размеров элемента и кла­стера(г=15А°) количество молекул воды в них отличается суще­ственно: для элемента точно 912[8, с. 13], для кластера по расчётам предположительно от180-ти до 500 [92,с.52].

Тем не менее, появившиеся подтверждения существования стабильных ассоциатов воды позволяют с уверенностью говорить о справедливости воззрений, построенных на концепции стабильных образований из молекул воды.

Методологическую, практическую и общенаучную значи­мость нового научного достижения можно выразить также с двух позиций. С одной стороны^строгий детерминизм расположения структурных элементов воды создаёт объёмную матрицу, опреде­ляющую протекание биохимических процессов. С другой стороны, регулируя размер и количество разных кластеров, можно получать воду с разными свойствами, что во многих технологиях приводит к резкому повышению показателей протекающих в ней процессов и приносит ощутимыйдоход.

Настоящая работа посвящена роли структурированного со­стояния водной среды в управлении жизненно важными процесса­ми, обеспечивающими безопасность организма. Предлагаемое в ра­боте рассмотрение водной среды в виде информационно-фазового состояния фактически переводит проблему безопасности и защиты организма в неблагоприятных и чрезвычайных ситуациях в конст­руктивное русло реального управления состоянием организма, что

7

позволит противодействовать разрушающим факторам. Присущее каждому организму специфическое матричное расположение структурных элементов воды оказывается тем самым исходным информационным базисом, на котором развиваются все процессы жизнедеятельности. Нарушение функционирования конкретного органа в естественных условиях без каких-либо видимых факторов воздействия вероятнее всего окажется следствием нарушения ис­ходной матрицы водной среды. Отслеживая информационное из­менение на уровне взаимоопределяющего расположения структур­ных элементов воды, можно не только определять причину и ха­рактер скрытого неблагоприятного воздействия, но и восстанавли­вать нормальное состояние организма путём возвращения элемен­тов в исходное положение. Разработка средств защиты, таким обра­зом, сводится в первую очередь к информационному воздействию на структурированное состояние водной среды.

Актуальность работы

Многочисленные исследования сверхслабых воздействий на живые системы [10] показывают, что для подхода к выяснению ме­ханизма действия этих факторов, угрожающих существованию биологических структур, необходимо привлекать качественно иные представления [10, с.94] о путях разрушающего влияния,,нежели прямое соприкосновение субстратов внешнего возмущения с от­дельными биологически важными фрагментами в организме.

Цель представленной работы заключается в разработке кон­цепции структурированного состоянияводы.

8

Задачи работы:

1.Разработка методов определения влияния структурированно­го состояния водной среды на протекание биохимических реакций и на жизнедеятельность живых систем.

2. Исследование структурированного состояния воды методами рефрактометрии, протонного магнитного резонанса и высокоэффек­тивной жидкостной хроматографии.

3.Изучение механизма и гидрофобной природы комплексооб- разования биохимических соединений,в основном производныхаденозинфосфатов и ароматических аминокислот, в водной среде.

Научная новизна работы.

Показано,что структурированное состояние воды является оп­ределяющим фактором гидрофобного взаимодействия биоорганиче- ских соединений и жизнедеятельности простейших организмов.

-обнаружено нарушение аррениусовской зависимости при оп­ределении термодинамических данных комплексообразования арома­тических циклов в системах аденозин-5^/- фосфат+аденозин^- фосфат и аденозин-5^/- фосфат+фенилаланин как фактор опреде­ляющего влияния структурированного состояния водной среды.

-впервые обнаружена ступенчатая зависимость показателя преломления водного раствора от концентрацииKCLкак отражение фазовых превращений в водной среде.

- впервые при обработке температурной зависимости показа­теля преломления воды рассчитан показатель преломления мономе­ров воды и оценено количество молекул воды в ассоциатах.

9

- впервые при анализе полной схемы полиассоциации найдено соотношение, указывающее на ограничение числа молекул воды в ассоциатах.

- впервые методом протонного магнитного резонанса получен сложный спектр линии поглощения протонов воды, непосредственно свидетельствующий о наличии стабильных ассоциатов воды.

- впервые методом высокоэффективной жидкостной хромато­графии (ВЖХ) произведено разделение воды на фракции.

-впервые произведен анализ сложных зависимостей показателей преломления смесей воды с метиловым спиртом и с ацетонитрилом от их процентного содержания, позволяющий идентифицировать фракции воды на ВЖХ как составные части единого структурного элемента воды.

-впервые на основании анализа экспериментальных данных предложена и теоретически обоснована полная модель стабильного ассоциата из 912-ти молекул воды, т.е. структурного элемента воды.

- обнаружено, что в результате изменения структуры воды под влиянием различных физических полей меняются её физические характеристики. Впервые изменение проводимости воды использова­но в качестве наиболее чувствительного теста на структурированное состояние водной среды.

- изменение структурированного состояния воды при таких воз- действияхусак обработка её различными видами электромагнитных полейприводит к резкому нарушению жизнедеятельности поме­щаемых в обрабатываемую воду простейших организмов.

10

Практическая значимость работы.

На основе полученных представлений об информационно­фазовом состоянии водной среды разработано и запатентовано [34] устройство для регистрации сверхслабых воздействий, электромаг­нитного фона и других неблагоприятных для организма факторов путём фиксации изменений электропроводимости вследствие соот­ветствующих изменений структурированного состояния водной среды.

Рекомендации и выводы, полученные при изучении действия противоопухолевого препарата “натулан”,а также регистрация в спектрахПМР специфики состояния тканей при патологии (рак, туберкулёи) и после действия лекарств могут быть использованы для получения новых препаратов высокого избирательного дейст­вия и новых методов ранней диагностики.

Работа состоит из введения,4-х глав и заключения.

Введение определяет состояние проблемы и значимость изла­гаемых в диссертации новых подходов и экспериментальных ре­зультатов.

В первой главе рассмотрены литературные данные о структу­рированном состоянии воды и показаны трудности изучения дан­ной проблемы, послужившие причиной поиска новых подходов и получения данных о структуре воды.

Во второй главе представлены экспериментальные результа­ты, раскрывающие роль водной среды в биологических процессах на молекулярном уровне и показана необходимость детального фи­зико-химического и биофизического исследования сложных про­цессов ассоциации молекул воды.

11

В третьей главе приведены экспериментальные и теоретиче­ские доказательства существования стабильных ассоциатов в воде и предложена модель структурного элемента воды.

В четвёртой главе отражены исследования,имеющие при­кладной характер, по применению представлений о гидрофобном механизме взаимодействия в биосистемах для выяснения действия противоопухолевого препарата, состояния патологически изменён­ных тканей при раке и туберкулёзе и после действия лекарственных препаратов.

В заключении предложена концепция перспективного приме­нения новых представлений о структурированном состоянии воды в разработке методов управления поведением и безопасностью жи­вых систем.

12