CC BY
7Роль воды в формировании свойств растворенных веществ
О.В. Слатинская1
1-Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Ленинские горы 1, стр.12,
Москва, РФ
slatolya@mail. ru
В настоящее время активно ведутся изучения эффектоввзаимовлияния молекул вещества и водь [1-4]. Цель работы - обобщить некоторые представления о роли воды в формировании свойств биомолекул. Известно, что вода и водные растворы не являются гомогенной жидкостью, в н их имеются неоднородности, которые принято называть кластерами 5]; вторичные взаимодействия в растворах играют решающую роль в образовании комплексов вода-органическая молекула [1]. Вода играет важную роль в структуре и функционировании белков и других биомолекул:
образование Н-связей между водой и лизоцимом приводят к дестабилизации структуры белка за счёт уменьшения Ван-дер-Ваальсовых взаимодействий между атомами. В частности, для одинаково заряженных комплексов (например, димер инсулина), вклад от эле ктростатическогс взаимодействия молекул воды на границе раздела препятствует образованию комплекса [ 2, 4]. Кластеризация воды на поверхности ферментов оказывает влияние на их каталитическую активность - молекулы воды начинают скапливаться в «горячих точках », что приводит к образованию кластеров воды , способных перекрыть активный центр фермента [6]. С другой стороны, внешние физические воздействия на воду приводят к значительному изменению ее физико-химических свойств: однократное воздействие динамическим магнитным полем [7] или постоянное воздействие статическим полем [8] вызывает увеличение скорости испарения и снижение поверхностного натяжения воды, а их комбинация вызывает синергический эффект [8]. При механическом встряхивании водных дегазированных растворов происходит увеличение рН и образование АФК, а насыщенная атмосферными газами вода светится в синем диапазонесо снижением концентрации растворенных газов [ 9]. Применение воды, подвергнутой внешними воздействиями, оказывает влияние на рост и развитие животных [10], улучшает всхожесть бобовых и злаковых [11], а также увеличивает бактерицидные свойства воды [11]. Таким образом, в нешние физические воздействия на воду могут приводить к изменени ям ее физико-химических свойств, которые определяют структурные и/или функциональные свойстве растворенных в ней биомолекул , что уже отмечалось в [9, 12-13], но требует дальнейшего детального исследования.
[1] Y. Marcus, Effect of ions on the structure of water: structure making and breaking,Chem. Rev., 109, p. 1346-1370, (2009).
[2] K. Takano, Y. Yamagata and K. Yutani, Buried water molecules contribute to the conformational stability of a protein, Rein Engineering, Design and Selection, 16, p. 5-9, (2003)
[3] N. Penkov and N. Penkova, Key Differences of the Hydrate Shell Structures of ATP and Mg ATP Revealed by Terahertz Time -Domain Spectroscopy and Dynamic Light Scattering. J. Phys. Chem. B, 125, p. 4375-4382, (2021).
[4] С.Ю. Ноcков и др.,Роль cвязанной воды в пpоцеccаx аccоциации белок-лиганд. Биофизика, 55, стр. 39-45, (2010).
[5] В.П. Волошин, Г.Г. Маленков и Ю.И. Наберухин, Исследование коллективных движений в компьютерных моделях воды. Крупномасштабные и долговременные корреляции, Журнал структурной химии, 54, стр. 239)257, (2013).
[6] S. Dutta Banik, M. Nordblad et al., Effect of water clustering on the activity of Candida antarctica lipase B in organic medium. Catalysts, 7, p. 227, (2017).
[7] Q-W. Yang, H. Wei and Z. Li, Enhancing water evaporation by combining dynamic and staticeatment of magnetic field. Desalination ani Water Treatment, 216, p. 299-305, (2021).
[8] N.F. Bunkin, P. N. Bolotskova et al., Long -Term Effect of Low -Frequency Electromagnetic Irradiation in Water and Isotonic Aqueous Solutions as Studied by Photoluminescence from Polymer Membrane. Polymers, 13, p. 1443, (2021).
[9] S.V. Gudkov, N.V. Penkov et al., Effect of mechanical shaking on the physicochemical properties of aqueous solutions , Int. J. Mol. Sci., 21, p. 8033, (2020).
[10] M.I. Lindinger, Structured Water: effects on animals. JAS, p. skab063, (2021).
[11] S.G. Hwang, H.S. Le et al., Effect of antioxidant water on the bioactivities of cells, IJBCB, 2017, (2017).
[12] A. Tedeschi, Is the living dynamics able to change the properties ofwater? IJDNE, 5, p. 60-67, (2010).
[13] И.Е. Стась Влияние обработки воды высокочастотным электромагнитным полем на интегральную теплоту смачивания порошкообразного оксида алюминия. Ползуновский вестник, 2,p. 31-35, (2020).
