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磁场对生命作用分子水平机理探密

2010-12-26 11:09:00

  细胞是生命的基本组成单位,人体所需的营养物质和代谢产物如何进入人体细胞从而维持人类的生命,始终是生物化学界争论不休的问题。

  早在19世纪中期,科学家就提出了细胞膜存在水和离子流通的孔道的假说。20世纪50年代到80年代,人们发现细胞膜有某种选择性的过滤装置防止离子通过,而未带电的小分子团水可以自由地出入。但科学家想象的通道从来没有被发现,寻找通道和阐明其功能相当长时间里一直是一些科学家研究的重点。

  直到1990年,美国科学家Peter Agre第一次发现了水通道;1998年美国科学家Roderick MacKinnon第一次在原子水平展示了离子通道,才使我们对分子的活动有了基本的理解,为生物化学和生物学开创了一个完全崭新的领域。由于在细胞膜水通道(Water Channels)和离子通道(Ion Channels)的结构与功能研究方面做出的贡献,Peter Agre和Roderick MacKinnon于2003年 10月8日被瑞典皇家科学院授予诺贝尔化学奖。

  Agre通过大量实验数据,详细地描绘了水通道及其作用机理。这些水通道直径只有2纳米,中心带有正电荷,水分子和小分子团水在通道壁原子所形成的局部电场作用下,沿着狭窄的通道慢慢地前进,大分子团水和带正电荷的离子则被排斥在细胞膜之外。

  MacKinnon在晶体结构里看到:离子必须被水分子形成的小分子团包裹才能顺利通过细胞膜进入细胞。这些小分子团水携带氧和各种营养物质,由细胞膜的水通道进入细胞,在离开细胞时带走各种废物,促进细胞生长发育,使细胞更具活力,同时避免细胞因中毒而丧失功能。

  为了研究大分子团水如何被切割成小分子团水而进入细胞,国内外许多学者对电场、破场处理水的物理性质做过反复的对比实验,取得了大量有价值的数据和结论。

   北京科技大学博士生导师康永林教授发现:磁场处理可以使较大的缔合水分子集团变成较小的缔合水分子集团,甚至是单个的水分子。当水合离子以一定的流速通过磁场时,会受到洛仑兹力的作用,做螺旋式的圆周运动。由于正、负离子旋转的方向相反,连接在它们之间的氢键被扭断。

  由于磁场处理还可以打破水溶液中离子的水合状态,使水溶液内部结构发生更大程度的变化,所以水溶液的磁场处理效应比纯水更显著。

  大量试验数据显示:相同强度电场也可以使氢氯键断开,但是电场断开氢氯键的途径与磁场不同。由于OH一中的电子在电场催化下被水中氧分子俘获后生成超氧阴离子自由基,水中自由氧分子浓度低于空气中的氯分子,导致空气中的氯分子向水中扩散。一旦水中氯含量随电场强度和处理时间的增加而过量,会破坏脂质,损害核酸,破坏碳水化合物及蛋白质,给生命体带来危害,而磁场则没有这种隐患。


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