Ūdens mums šķiet tik pašsaprotams, ka reti aizdomājamies par tā neparastajām īpašībām. Taču, nonākot ļoti šauros telpiskos apgabalos, šis šķidrums sāk uzvesties tik neparasti, ka pārsteidz pat zinātniekus. Molekulārā līmenī ūdens var atklāt pilnīgi jaunu savu “seju”.
Ūdens šaurās molekulārās “slazdos”
Ja ūdens molekulas iesprostotas mikroskopiskās dobumos, piemēram, olbaltumvielu struktūrās, to uzvedība būtiski mainās. Jauni pētījumi rāda, ka šādos apgabalos ūdens kļūst ļoti enerģisks un daudz aktīvāk mijiedarbojas ar apkārtējo vidi. Tas dod zinātnei iespēju aplūkot šīs parādības pavisam citā skatījumā.
Šo procesu padziļināti pētīja Karlsrūes Tehnoloģiju institūta un Bremenes Constructor universitātes zinātnieki. Pētnieks Franks Bīdermans skaidroja, ka tik šauros apgabalos ūdens iegūst īpašības, kas maina molekulu saistīšanās mehānismus. Tādējādi radās iespēja daudz precīzāk novērtēt, cik būtiska ir šo pārmaiņu ietekme.
Jums varētu patikt šie:
Enerģijas “krātuve” olbaltumvielu iekšienē: ūdens struktūru atbrīvošana
Enerģijas atbrīvošana no ūdens struktūrām
Pētījumā tika izmantotas mūsdienīgas datoru simulācijas, kurās ūdens tika pētīts īpašā molekulārā dobumā. Šāds modelis ļāva izsekot, kā ūdens uzvedas ārkārtīgi sīkos apgabalos, un izprast, kā tas ietekmē citu molekulu piesaisti. Šī pieeja atklāja pārsteidzošu ūdens nozīmi enerģijas pārneses procesos.
Noskaidrojās, ka enerģijas daudzums, kas nepieciešams, lai ūdeni izspiestu no saistīšanās vietas, var ievērojami atšķirties. Jo vairāk enerģijas vajadzīgs, lai “izdzītu” ūdens molekulu, jo spēcīgāka kļūst saistīšanās, kad šo vietu ieņem cita viela. Tas parāda, ka ūdens precīzs novietojums dobumā var būt izšķiroši svarīgs.
Modelī aprakstīts īpaši interesants gadījums, kurā izveidojās ļoti spēcīga saistība bez tieša ķīmiska kontakta. Šo rezultātu radīja vienīgi pārmaiņas ūdens struktūrā, kuras iepriekš tika uzskatītas par termodinamiski neizdevīgām. Vēl pārsteidzošāk – ūdens molekulu skaits dobumā gandrīz nemainījās, lai gan enerģijas apmaiņa bija pilnīgi atšķirīga.
Iespējamās pielietošanas medicīnā un nākotnes pētījumos
Šis atklājums var izrādīties ļoti nozīmīgs zāļu izstrādē. Ja zinātniekiem izdotos precīzi noteikt īpaši enerģētiski “bagāto” ūdeni olbaltumvielu iekšienē, būtu iespējams radīt vielas, kas šo enerģiju izmanto spēcīgākai un precīzākai saistīšanai. Teorētiski šāda stratēģija varētu padarīt medikamentus efektīvākus, lai gan šobrīd tā vēl ir tikai daudzsološa pētniecības virziens.
Jums varētu patikt šie:
Pētījums sniedz zinātnisku pamatojumu līdzšinējiem mēģinājumiem izskaidrot neparasto ūdens uzvedību olbaltumvielu dobumos. Datoru simulācijas ļāva detalizēti novērtēt šo procesu būtību un to ietekmi uz molekulārajām mijiedarbībām. Tas paver ceļu jauniem eksperimentiem un dziļākai izpratnei par to, kā ūdens patiesībā darbojas bioloģiskās sistēmās.
Vienlaikus eksperti uzsver, ka šīs zināšanas ir tikai sākuma posmā, un to praktiska izmantošana medicīnā prasīs daudz plašākus pētījumus. Neskatoties uz to, ūdens loma bioloģiskajos procesos nākotnē var kļūt par būtisku jaunu ārstēšanas metožu izstrādes daļu. Iespējams, nākotnē tiks radītas zāles, kas apzināti izmantos enerģiju, kas atbrīvojas, izspiežot ūdeni no saistīšanās vietām.
