Рецензия на книгу
Рецензия на книгу "Вода. Загадочная биологическая молекула": "Water. The Forgotten Biological Molecule "/ Ed. by Denis Le Bihan (NeuroSpin, France), Hidenao Fukuyama (Kyoto University, Japan)
Gespeichert in:
| Datum: | 2012 |
|---|---|
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут колоїдної хімії та хімії води ім. А.В. Думанського НАН України
2012
|
| Schriftenreihe: | Химия и технология воды |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/130705 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Рецензия на книгу / В.В. Гончарук // Химия и технология воды. — 2012. — Т. 34, № 2. — С. 206-209. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-130705 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1307052018-02-20T03:03:01Z Рецензия на книгу Гончарук, В.В. Рецензия на книгу "Вода. Загадочная биологическая молекула": "Water. The Forgotten Biological Molecule "/ Ed. by Denis Le Bihan (NeuroSpin, France), Hidenao Fukuyama (Kyoto University, Japan) 2012 Article Рецензия на книгу / В.В. Гончарук // Химия и технология воды. — 2012. — Т. 34, № 2. — С. 206-209. — рос. 0204-3556 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/130705 ru Химия и технология воды Інститут колоїдної хімії та хімії води ім. А.В. Думанського НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
Рецензия на книгу "Вода. Загадочная биологическая молекула": "Water. The Forgotten Biological Molecule "/ Ed. by Denis Le Bihan (NeuroSpin, France), Hidenao Fukuyama (Kyoto University, Japan) |
| format |
Article |
| author |
Гончарук, В.В. |
| spellingShingle |
Гончарук, В.В. Рецензия на книгу Химия и технология воды |
| author_facet |
Гончарук, В.В. |
| author_sort |
Гончарук, В.В. |
| title |
Рецензия на книгу |
| title_short |
Рецензия на книгу |
| title_full |
Рецензия на книгу |
| title_fullStr |
Рецензия на книгу |
| title_full_unstemmed |
Рецензия на книгу |
| title_sort |
рецензия на книгу |
| publisher |
Інститут колоїдної хімії та хімії води ім. А.В. Думанського НАН України |
| publishDate |
2012 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/130705 |
| citation_txt |
Рецензия на книгу / В.В. Гончарук // Химия и технология воды. — 2012. — Т. 34, № 2. — С. 206-209. — рос. |
| series |
Химия и технология воды |
| work_keys_str_mv |
AT gončarukvv recenziânaknigu |
| first_indexed |
2025-07-09T14:06:14Z |
| last_indexed |
2025-07-09T14:06:14Z |
| _version_ |
1837178529871036416 |
| fulltext |
206 ISSN 0204–3556. Химия и технология воды, 2012, т. 34, №2
РЕЦЕНЗИЯ НА КНИГУ
"Вода. Загадочная биологическая молекула"
"Water. The Forgotten Biological Molecule "/ Ed. by Denis Le Bihan
(NeuroSpin, France), Hidenao Fukuyama (Kyoto University, Japan)
Много веков ученые изучают химическое вещество с простой форму-
лой – H
2
O. Однако эта простота обманчива. Почему одна из самых ма-
леньких и легких молекул играет главную роль во всех биологических
процессах и является "матрицей жизни"? Большая теплоемкость, высо-
кая теплопроводность и высокое содержание воды в организмах вносят
вклад в тепловое регулирование и предотвращают локальные темпера-
турные колебания. Высокая латентная теплота испарения обеспечивает
сопротивление к обезвоживанию и значительному охлаждению при ис-
парении. Вода – превосходный растворитель, особенно для полярных и
ионных соединений и солей, благодаря ее полярности, высокой диэлек-
трической постоянной и малому размеру молекул. Обладая уникальным
свойством гидратации по отношению к биологическим макромолекулам
(особенно к белкам и нуклеиновым кислотам), она определяет трехмер-
ные структуры последних и, следовательно, их функции в растворе. Эта
гидратация формирует гели, которые могут обратимо подвергаться золь-
гель фазовым переходам, лежащим в основе многих клеточных механиз-
мов. Вода ионизируется и позволяет легко протекать протонному обмену
между молекулами, способствуя таким образом богатству ионных взаи-
модействий в биологии. Однако и по сей день существует ряд фундамен-
тальных вопросов, на которые пока нет окончательных ответов. Вода по-
стоянно ставит перед учеными целые комплексы сложных вопросов. В
этом контексте книга "Water. The Forgotten Biological Molecule", несомненно,
представляет большой интерес.
Рецензируемая книга состоит из 6 частей, которые включают 18 глав.
Часть I. "Структура молекулы воды". Представлена одной главой, ко-
торая написана Мартином Чаплином – известным в мировом научном
сообществе ученым, который уже много лет исследует структуру воды.
Часть II. "Вода как растворитель". Состоит из четырех глав. В дан-
ной части рассмотрены особенности поведения воды как растворителя с
акцентом на свойства воды в биологических системах. Проанализирова-
ны результаты, полученные различными методами. Даны рекомендации
по применению тех методов, которые, по мнению авторов, могут стать
успешной методологией для решения рассматриваемых научных задач.
Часть III. Состоит из двух глав. Посвящена поведению воды на гра-
нице раздела фаз и особенностям воды, смежной с гидрофильной грани-
цей раздела фаз.
ISSN 0204–3556. Химия и технология воды, 2012, т. 34, № 2 207
Часть IY. Включает главы 8 – 11, названные соответственно "Вода и
мембраны: с точки зрения молекулярно-динамического моделирования ";
"Вода в мембранах. Вода в клетках: нейтронное исследование динамики и
взаимодействий "; "Структура и ингибирование воды каналами мозга";
"Вода, мембраны и жизнь без воды". Названия глав отражают весь спектр
рассматриваемых вопросов.
Часть Y. "Вода и клеточная структура/физиология". Состоит из четы-
рех глав. В главе 12 сделан акцент на такой важный вопрос, как появле-
ние различных видов водных структур в живой клетке. Это имеет значе-
ние не только для оптимизации катализирующей силы ферментов, но и
для процессов регуляции. Даже небольшие изменения в аминокислот-
ной последовательности, т.е. в "архитектуре" отдельных ферментов, мо-
гут привести к изменению структурных свойств воды в непосредствен-
ной близости от каталитического центра фермента. Высказано предполо-
жение, что временное или постоянное изменение структуры воды вок-
руг белка может изменять функциональное состояние или способ уклад-
ки этого белка. В главе 13 рассмотрен гомеостаз, основанный на воде,
который важен в многоклеточных биологических системах. Глава 15 по-
священа движению воды, связанному с нейронной активностью, выяв-
ленному методами оптического картирования (intrinsic optical signals – IOS),
а также цифровой голографической микроскопией (DHM). Эти методы
позволили определить два вида движения воды, которое связано с ней-
ронной активностью. Первый вид, с вовлечением в основном астроци-
тов, представляет собой "медленное" движение воды (в пределах секунд)
по сравнению с периодом действия электрических явлений, связанных с
нейронной активностью. На практике "медленное" движение воды ха-
рактеризуется ее перемещением на расстояние нескольких сотен микро-
метров в коре головного мозга, преимущественно в радиальном направ-
лении. Второй – это "быстрое" движение воды, которое, как показано
DHM (в масштабе сотой доли секунды), связано с глутамат-опосредо-
ванной нейронной активностью и ведет к значительному нейронному
набуханию. Более того, "быстрое" движение воды, вызывая внутрикле-
точные изменения индекса преломления и, следовательно, изменение
процесса рассеяния света, вероятно, является одним из основных меха-
низмов, участвующих в создании оптических сигналов по событию (event-
related), измеренных у человека. Кроме того, динамика двух различных
движений воды требует наличия клеточной мембраны, высокопроница-
емой для воды. Ключевую роль при этом играют водные каналы (the
aquaporins, AQP), а также движения воды с участием унипортов и контра-
портов. Этот результат хорошо согласуется с данными, полученными при
помощи метода сверхбыстрой ядерно-магнитно-резонансной томографии
208 ISSN 0204–3556. Химия и технология воды, 2012, т. 34, №2
(МРТ). Таким образом, клеточные мембраны в головном мозге, хотя и мо-
гут препятствовать процессу диффузии воды, однако очень проницаемы
для воды.
Для оценки индивидуального вклада "быстрого" и "медленного" дви-
жений воды в процесс диффузии воды в головном мозге необходимы
дальнейшие исследования. На данном этапе достаточно сложно напря-
мую связать эти движения воды с медленной и быстрой фазами диффу-
зии, которые обнаружены с помощью диффузно-чувствительных сигна-
лов МРТ.
Часть YI. "Вода, здоровье и жизнь" – заключительная. Она включает
главы 16 – 18. В этих главах вода рассматривается как ключевая молекула
для жизни, обмена веществ и создания биоразнообразия в природе. Ав-
тор главы 16 "Вода и Разум: роль воды, клеточных мембран и диффузии в
визуализации функций мозга" ставил своей целью вызвать интерес у чи-
тателей к загадочным взаимодействиям, которые могут иметь место
между функционированием нашего мозга и "молекулой разума". Данная
цель, на мой взгляд, им успешно достигнута. До сих пор вода была мо-
лекулой выбора для функциональной нейровизуализации, независимо от
применяемого механизма, позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ)
или МРТ. Это не случайно, учитывая ее повсеместное присутствие в жи-
вых организмах и в головном мозге. Жизнь не может существовать без
жидкой воды, но остается удивительным, что, несмотря на большое коли-
чество теорий, касающихся необычных физических свойств жидкой воды,
и иногда достаточно дискуссионных, мы все еще не понимаем особых от-
ношений этой крошечной и простой молекулы с нашим организмом.
Особенности молекул воды необходимы для работы биологических
механизмов, происходящих в клетках, что, в свою очередь, оказывает зна-
чительное влияние на молекулярную структуру самой воды, и эти взаимо-
отношения часто оставались незамеченными раньше. Одной из таких осо-
бенностей является молекулярная диффузия воды. Механизмы, лежащие в
основе диффузии воды, на молекулярном уровне все еще являются пред-
метом исследований. Однако и здесь жизнь накладывает свой отпечаток,
так как даже этот процесс, случайный по своему определению, был моди-
фицирован или даже использован в живых организмах. Вследствие нали-
чия многочисленных структурных элементов диффузия воды в клетках от-
личается во времени (в миллисекундах) от диффузии в объеме воды и с
большой точностью отражает тонкие изменения в воде и клеточной струк-
туре, которые сопровождают различные физиологические и патологичес-
кие состояния. Этим и обеспечивается значительный успех диффузной МРТ,
с помощью которой можно контролировать такие тонкие изменения с боль-
шей точностью в пространстве и времени. Авторы обращают внимание,
что многие вопросы все еще остаются без ответа.
ISSN 0204–3556. Химия и технология воды, 2012, т. 34, № 2 209
Таким образом, вода не является просто пассивным участником в
физиологии клетки. Это особенно верно для коры головного мозга, где
сложные биофизические механизмы между событиями в мембране, дви-
жением воды и структурой могут играть важную роль во время актива-
ции (работы) мозга. Показано, как всеобъемлюще жизнь связана с этой
кажущейся простой и такой распространенной молекулой: от общей фи-
зиологии до глубинных аспектов функционирования мозга. Хочу отме-
тить, что мной неоднократно подчеркивалась важная роль воды в фор-
мировании интеллекта человека [Гончарук В.В. Наука о воде. – Киев:
Наукова думка, 2010. – 511 с.].
В заключение в контексте рецензируемой книги хочу особо обратить
внимание на то, что книга "Вода. Загадочная биологическая молекула" –
еще один неоспоримый аргумент из множества уже имеющихся, кото-
рый подтверждает безотлагательную необходимость введения интеграль-
ных методов биотестирования в государственные стандарты для контро-
ля качества питьевых вод. Об этом мы заявили еще задолго до выхода
книги (JWCh&Technology. – 2001. – 23, № 5. – P. 48 – 54; JWCh&Technology. –
2004. – 26, №4. – P. 48 – 53). Разработанные нами методы биотестирова-
ния заложены в новый Государственный Стандарт Украины на питье-
вую воду (JWCh&Technology. – 2010, № 5. – P. 255 –283.). Предлагаемые
интегральные методы биотестирования предназначены для выявления
острой токсичности на уровне организма и хронической токсичности на
клеточном уровне. Для этого использованы цитогенетические методы
на биологических объектах. Так, на цитогенетическом уровне определе-
но поведение клетки в той или иной воде и зафиксировано ее аномаль-
ное поведение. Если вода чистая, то клетки делятся по классическим зако-
нам биологии, если вода токсичная, то клетки начинают делиться
неправильно – вместо одного ядра в них появляются два или несколько
ядер. Это означает, что мы практически реализуем те возможности, кото-
рые заложены природой в "загадочную биологическую молекулу".
Таким образом, книга "Вода. Загадочная биологическая молекула" зас-
луживает, безусловно, позитивной оценки. Она представляет интерес для
достаточно широкого круга специалистов, работающих в области биохи-
мии, физиологии, медицины, физики.
Академик НАН Украины В.В. Гончарук
|