Томная вода. Опыты на животных
Тяжёлая вода. Опыты на животных
При изменении изотопного состава молекул происходят конфигурации характеристик хим реакций, в каких участвуют эти молекулы. Больший изотопный эффект наблюдается на дейтерии. Хим реакции с ролью дейтерия, в отличие от протия, протекают с наименьшей скоростью из-за большей энергии активизации. Скорость ферментных реакций с ролью протия в 4–5 раз выше, чем с дейтерием. Так, по теории абсолютных скоростей разрыв С2H-связей может происходить резвее, чем СH-связей, подвижность иона 2H+ меньше, чем подвижность Н+, константа ионизации тяжёлой воды несколько меньше константы ионизации обыкновенной воды. При всем этом различают первичные и вторичные изотопные эффекты дейтерия зависимо от того, какое положение занимает атом дейтерия в молекуле.
Но более чувствительными к изотопным эффектам дейтерия оказались био системы [1]. Присутствие дейтерия в био системах приводит к изменениям структуры и свойствам жизненно-важных макромолекул таких как дезоксирибонуклеиновые кислоты (ДНК) и белки. Более необходимыми для структуры макромолекулы связи являются водородные (дейтериевые) связи. Они формируются меж примыкающими атомами дейтерия (водорода) и гетероатомами кислорода, углерода, азота, серы и т.д. и играют главную роль в определении структуры макромолекулярных цепей и как эти структуры ведут взаимодействие с другими примыкающими макромолекулярными структурами, также с тяжеленной аква среды.
Конформация двойной спирали макромолекулы ДНК и макромолекул белков меняются в присутствии тяжёлой воды так, чтоб макромолекулы обыденных белков, помещённые в томную воду имеют более устойчивую пространственную структуру за счёт вторичных изотопных эффектов тяжёлой воды [2]. Возможно, вот поэтому тяжёлая вода проявляет стабилизирующий эффект на пространственную структуру спирали макромолекул средством формирования бессчетных непостоянных маложивущих легкообмениваемых на водород (дейтерий) водородных связей с карбоксильными, карбонильными, гидроксильными, сульфидными и амино группами макромолекул. В то время как ковалентные связи атома дейтерия с водородом С-2Н могут синтезироваться в молекулах только de nоvo, т.е. в процессе биосинтеза. И эти связи приводят к дестабилизации дейтерированных молекул.
Суровое изменение в биохимии клеточки связано в её возможности делиться в присутствии тяжёлой воды. Тяжёлая вода замедляет скорость деления клеточки (митоз) в стадии профазы и в особенности этот эффект выражен для стремительно делящихся клеток. Этот эффект пропорционален концентрации тяжёлой воды в среде [3].
В процессе роста клеток на тяжёлой воде в их синтезируются макромолекулы, в каких атомы водорода в углеродном скелете стопроцентно замещены на дейтерий. Такие дейтерированные макромолекулы претерпевают адаптационные модификации, нужные для обычного функционирования клеточки в тяжёлой воде. Их активность и био характеристики могут быть совсем другими, чем их протонированные аналоги. Но эти конфигурации не единственны; физиология, морфология, цитология клеточки, также генетический аппарат клеточки также подвергается воздействию и модификации в тяжёлой воде.
Способность к адаптации к тяжёлой воде у различных родов и видов микробов разная и может разнообразить в границах таксономической группы [4]. Адаптация к тяжёлой воде определяется как таксономической спецификой организмов, так и особенностями их метаболизма, функционированием разных путей ассимиляции субстратов, также эволюционной нисшей, которую занимает исследуемый объект. При всем этом чем ниже уровень эволюционного развития организма, тем лучше он адаптируется к присутствию дейтерия в среде. Для всех организмов рост на тяжёлой воде сопровождался понижением ростовых черт [5-8], причём приспособленные к тяжёлой воде клеточки сохраняли способность к росту и биосинтезу на тяжеловодородной среде.
Но как ведут себя высшие организмы, если поить их тяжёлой водой? Ответ на этот вопрос дали исследования академика В.И. Бадьина с соавторами [9]. Учёные провели измерения динамики понижения содержания дейтерия в организме 4-х месячных телят, которых поили водой с пониженным содержанием дейтерия.
Для опыта были отобраны три здоровых теленка 4-х месячного возраста. Любой из их помещался в отдельное стойло. До опыта у животных были взяты пробы мочи, крови и волосяные покровы. Животных определяли для определения веса. В течение опыта телят кормили сеном (1,5–2 кг/сут.) и комбикормом (2 кг/сут.). А поили их чистой водой с добавкой тяжёлой воды с известным изотопным сдвигом протий/дейтерий.
Потом на 2-ой, 5-ый и седьмой денек опыта у животных отбирали мочу и кровь, в каких определяли содержание дейтерия, также макрои микроэлементов. Каждый денек у телят определяли пульс, частоту дыхания и температуру тела. В течение всего опыта за телятами вели наблюдение ветеринар и зоотехник.
Было установлено, что концентрация дейтерия в моче животных до начала опыта оказалась приблизительно равной концентрации дейтерия в воде Столичного региона.
Академик В.И. Бадьин с соавт. [9] пришёл к последующим выводам:
-Потребление животными воды, обедненной дейтерием, приводит к изменению изотопного состава воды мочи.
-Потребление животными чистой воды, приводило к понижению концентрации кальция в моче.
-Зарегистрировано уменьшение содержания кальция, магния и кадмия в волосяном покрове.
-Произошло повышение концентрации креатенина в моче и сыворотке крови при сохранении соотношения концентраций кровь/моча.
-Телята, пившие воду, обедненную дейтерием, отличались от обыденных телят резвостью и высочайшей подвижностью.
Таким макаром, изотопный эффект т дейтерия может активизировать либо подавлять биохимические процессы в организме. Но, до того времени, пока не накоплены первичные сведения в области токсикологии дейтерия, изучить его действие на человеке очень небезопасно. Первым шагом в практическом использовании обедненной дейтерием воды может быть применение ее в рационе персонала на производстве тяжеленной воды в качестве профилактического средства.
Литература.
1. Crespi H. L. Biosynthesis and uses of per-deuterated proteins. in: Synt. and Appl. of Isot. Label. Compd. // Ed. R. R. Muccino. — Elsevier. — Amsterdam, 1986 — P. 111-112.
2. Katz J, Crespi H.L. // Pure Appl. Chem. — 1972. — V.32. — P. 221-250.
3. Daboll H. F., Crespi H. L., Katz J. J. // Biotechnology and Bioengineering. — 1962. — V. 4. — P. 281-297.
4. Мосин О. В., Карнаухова Е. Н., Пшеничникова А. Б., Складнев Д. А., Акимова О. Л. // Биотехнология. — 1993. — N 9. — С. 16-20.
5. Мосин О. В., Складнев Д. А., Егорова Т. А., Юркевич А. М., Швец В. И. // Биотехнология. — 1996. — N 3. — С. 3-12.
6. Мосин О. В., Складнев Д. А., Егорова Т. А., Юркевич А. М., Швец В. И. // Биотехнология. — 1996. — N 4. — С. 27-35.
7. Складнев Д. А., Мосин О. В., Егорова Т. А., Ерёмин С. В., Швец В. И. // Биотехнология. — 1996. — N 5. — С. 25-34.
8. Мосин О. В., Складнев Д. А., Егорова Т. А., Швец В. И. // Биоорганическая химия. — 1996. — Т. 22. — N 10-11. — С. 856-869.
9. Бадьин В. И., Дробышевский Ю. В. и др. Отчет о НИР «Разработка продукта и метода его получения для стимуляции жизнедеятельности организма», Компания «Мед-Чернобыль», 1993 г.