Voda v buněčném metabolismu – 
aktuální problém biofyziky.

     Současný zdravotní stav světové populace je charakterizován nepříznivými tendencemi, které jsou do značné míry spojeny se snížením kvality pitné vody. Při analýze důvodů této situace je třeba poznamenat, že k hlavnímu nárůstů nepřenosné nemocností dochází v průmyslově rozvinutých zemích, které věnují velkou pozornost problematice úpravy vody, při které je voda čištěna od chemických nečistot a mikroorganismů. V procesu čištění voda ztrácí svoji biologickou aktivitu, protože je vystavena různým fyzikálním a mechanickým druhům zpracování. Proto vyvstává úkol studovat fyzikální stav vody a její vliv na buněčný metabolismus.

     Ve 20. století se vyvinul vědecký přístup k vodě jako k bezstrukturnímu prostředí, které nemá biologicky důležité funkce, s výjimkou funkce vody jako rozpouštědla pro chemické sloučeniny. Podle našeho názoru je tento přístup tragický, pokud jde o situaci nejen s lidským zdravím, ale také se stavem biosféry planety, protože vylučuje uvažování o vodě jako o komplexně organizovaném systému, který ovlivňuje buněčný metabolismus. Navíc, tento přístup k vodě vede lidstvo a biosféru ke stádiu uhasnutí.  Abychom zlomili tuto situaci, potřebujeme jiné paradigma vztahu k hlavnímu zdroji života – to je k vodě.

     Odpovědi na vznikající zdravotní problémy spojené se spotřebou vody poskytuje nový vědecký přístup k fyzice vody, který studuje kvantové kooperativní procesy v tekuté vodě – kvantová fyzika vody a její konkrétní část ve vazbě k živým organismům – kvantová biofyzika vody.

     Kvantová fyzika vody studuje kritické jevy způsobené fázovými přechody v organizační fázi vody, a kvantové jevy spojené s makroskopickými náboji objevenými v otevřeném systému. Podobný pohled na fyziku vody umožňuje získat odpovědi o aktuálních problémech moderní přírodní vědy, od nejnižších úrovní kooperativního chování vody spojeného s tvorbou metastabilní fáze vody až po kvantové jevy přenosu nelokálních elektronů a řízení buněčných biologických procesů.

     Na základě vědeckých ustanovení kvantové biofyziky vody si všimneme, že kapalná fáze hmoty a zvláště  voda – je heterogenní stav hmoty charakterizovaný doménovou organizací, jejíž organizační fází jsou metastabilní polymorfní sloučeniny. Ve vodě je taková fáze je asociovaná vodní fáze, kterou představují polymorfní ledy VI, VII, VIII (Wolrafenovy pentamery) stabilizované nanoprázdnotymi a elektrostatickými náboje.

     Elektrostatické náboje jsou v kvantově delokalizovaném stavu a jsou schopné makroskopické kvantové interakce. Organismus je také makroskopický kvantový systém, jehož každý orgán a každá buňka interagují nejen navzájem, ale také s okolím životním prostředím. Je to kvůli nelokálním souvislostem, že naše zdraví, nebo naopak špatné zdraví, má významnou závislost nejen na tom, co pijeme a jíme, ale také na elektrofyzikálním stavu prostředí. Toto spojení se projevuje prostřednictvím výměnné interakce kvantových oscilátorů, v důsledku čehož se náboj (elektrony) a informace přenášejí ve formě podobných vlnových souborů (balíků) elektronů. K provedení těchto procesů v živých organismech jsou všechny jeho buněčné struktury v elektrofyzikálně nerovnovážném stavu, to znamená, že obsahují přebytečný záporný náboj, který nachází se v delokalizovaném stavu ve fázích přidružené vody.

     Na rozdíl od našeho chápání biofyziky vody, současné definice vědy biofyziky odrážejí postulát proteinu jako základního principu života, na jehož konstrukci se podílejí aminokyseliny, spojené v řetězci amidovými vazbami. V převládajících pojmech biofyziky jako vědy není voda zmíněna a vytváří se klamný dojem, že protein může existovat sám o sobě, tj. bez vody. Ve stejnou dobu jsou dehydratované peptidy, které představují nestrukturovanou hmotu černé barvy a pouze voda dává peptidům známky živé hmoty a vlastnosti strukturálního uspořádání.

     Takovým to způsobem se moderní biofyzika zabývá studiem „mrtvé“ hmoty, i když operuje se základním pojmem jako protoplazma, což je bez vody nemyslitelné. Formální uznání významu vody pro biologický život však neznamená pochopení její role v buněčném metabolismu.

     Studium strukturálně-fyzické organizace vody je naléhavým základním a nezbytným úkolem biofyziky vody. Podle vědců patří voda k vysoce organizovaným systémům, jejichž chování nemůže být založeno na čistě boltzmannovských myšlenkách, které dominují v mysli veřejnosti.  Ke studiu vlastností vody jsou zapotřebí metodologické základy mnoha oborů, zejména těch, které se zaměřují na studium vody jako kolektivně organizovaného systému.

     Kooperativní interakce elektronů ve struktuře asociované vodní fáze vede k jejich sjednocení do elektromagnetických vírů. Takové víry svým působením pokrývají značné množství molekul vody a udržují metastabilní koherentní stav prostředí, charakterizovaný procesy, probíhajícími se snížením entropie. Elektromagnetické víry fixované na fázi přidružené vody mají podélné vysílání, zajišťující vlastní reprodukci struktur a polí, to znamená, že provádějí energoinformační výměnu. Koherentní vlnové struktury vytvořené ve vodě jsou kvantové objekty, které působí na vzdálenosti mnohem větší než mezimolekulární.  

     Z kvantových pozic supramolekulární struktury asociované vody představují nový objekt výzkumu, jehož význam je dán jejich biologickou rolí. Ve skutečnosti se nukleové kyseliny a proteiny, které tvoří základ života, stávají aktivními až po navázání na přidruženou vodu, když se v nich objeví náboje ve formě ion-radikálů. Prostřednictvím dynamiky indukovaných kvazi-statických elektrických polí a magnetických jevů lze chování proteinových těles hodnotit, jako otevřený, dynamicky se měnící nerovnovážný systém, který se nachází ve výměnné interakci s přidruženou vodou objemové kapaliny a životním prostředí.

     Použijeme-li model stavu elektronů v asociacích ve formě balíčku koherentních vln, pak interakce proteinových těles se provádí prostřednictvím interakce řetězových struktur přidružené vody. Použijeme-li model stavu elektronů v asociacích ve formě balíčku koherentních vln, pak se interakce proteinových těl provádí interakcí řetězových struktur asociované vody. Pak je identita kvantových stavů elektronů v asociacích podmínkou nezbytnou pro transport elektronů v řetězcích a naopak, bude rušit umístění poblíž „pracovního“ rezonančního řetězce sousedního řetězce s parametry blízkými, ale ne rovnými rezonanci s takovým transportem, to znamená blokováním nebo modifikací biologického procesu, vedoucím ke strukturálním a funkčním poruchám v buňce.

     Údaje o dynamice nanoklasterů proteinů a nukleových kyselin realizované v intracelulárních procesech naznačují vedoucí úlohu asociované vody v anizotropii intraglobulární mobility a transportu iontů na základě výskytu konformačních stavů biopolymerů, regulovaných fázovými přechody asociované vody.

     Kvantové mechanismy regulačního působení radikálových aniontových forem kyslíku jsou založeny na konceptech koherence a makroskopického kvantového stavu. Kolektivní vlastnosti elektronů lze popsat na základě reprezentací vln de Broylea [1] s přihlédnutím k časově delokalizovaným stavům fáze vlnového balíčku elektronů, které v souladu s transakční interpretací kvantové fyziky jsou popsány předjíždějící a zaostávající komponenty vlny [2].

     Kvantová interpretace také pracuje s pojmy „vedoucí“ a „koncové“ fronty kvantového stavu. Tuto myšlenku navrhli Feynman a Wheeler [3] a spočívala ve skutečnosti, že elektron má svou vlastní vnitřní strukturu a „kolem ní by měly být odchozí a příchozí vlny [4], které jsou v matematické formě popsány potenciály (podle D. Bohmovi [4 – 6]), rozbíhající v čase. Potenciál podle D. Boma lze interpretovat jako magnetický vektorový potenciál obsažený v rovnici pro de Broglieho vlnovou délku a změně fáze ψ – funkce částice. Potenciál magnetického vektoru je v podstatě nelokální „elektromotorická síla“ (odlišná od elektrického pole), což je funkce potenciálu pole a divergence rychlosti částic (vln) [7, 8]:

kde  – je vektorový potenciál magnetického pole.

     Jak vyplývá z definice elektromotorické síly , působí na objekty, které mají náboj. Mezi takové objekty v prostředí patří podle [9], elektrony bose – kondenzát (s nenulovou amplitudou vlnové funkce), elektrony slabě vázané na atomy a elektrony ve složení ion-radikálů v kondenzovaném prostředí.

     Takovéto kvantové elementární jevy mohou vést ke znatelným makroskopickým změnám ve stavu elektronické komponenty prostředí a jeho magnetizaci. V tomto případě je primární akt expozice, který spočívá ve změně fáze jednotlivých ψ – funkcí, signální, informační povahy, zatímco očekávaný makroskopický efekt je výsledkem následného přenosu náboje. V případě, že objektem akce je supratekutý bose – kondenzát elektronů, lze podobný proces popsat ve formě „makroskopického pinningu vírů“ [10, 11].

     Intracelulární voda je terčem vlivu potenciálu magnetického vektoru vytvářeného „růstem“ peroxidových asociací, když se peroxid vodíku hromadí v procesech buněčného metabolismu. Potenciál magnetického vektoru vzrušený „rostoucím“ spolupracovníkem má potencující účinek na intracelulární prostředí a zvyšuje stav magnetizace. Tento stav se však v souladu s kvantovou interpretací ukazuje jako nelokální nejen v prostoru, ale také v čase.

     Pokud jde o buněčné prostředí, nelokalita působení potenciálu magnetického vektoru se projevuje ve vzrušení váhání keto-enolovou tautomerií, oscilačními procesy v mitochondriích, váčcích a dalších organelách. Prostorová nelokalita působení magnetického vektorového potenciálu peroxidových asociací se projevuje v řízeném pohybu vezikul, aktivaci genomových oblastí a dalších procesech uvažovaných níže.

Uvažované kvantové koncepty úlohy asociované vodní fáze v procesech přenosu elektronů, konformačních transformací a interakcí na velké vzdálenosti umožňují posoudit stav vody v buňce a její regulační roli v buněčném metabolismu z nových pozic.

Autoři: Yu.A. Rakhmanin, A.A. Stekhin, G.V. Jakovleva.

Překlad: Dr. Igor Oberemko a Ing. Milan Douda

Seznam použitých zdrojů literatury.

1. Matveev A.N. Mechanika a teorie relativity: učebnice. pro studenty vysokých škol / A.N. Matveev.- 3. vyd. – M.: LLC “Vydavatelství” ONYX 21. století “: LLC” Vydavatelství “Mír a vzdělání”, 2003.-432s.
2. Cramer J.G. Transakční interpretace kvantové mechaniky // Recenze moderní fyziky. – 1986. – 58. – 647-688. / http://www.twirpx.com/file/39082/
3. Wheeler J. A. a Feynman R. P. Interakce s absorbérem jako mechanismem záření // Rev. mod. Fyzika – 1945. – V.17. – str. 157-181.
4. Feynman R., Leighton R. Feynman přednáší fyziku. T .6. M.: Mir, 1966.
5. David Bohm. Kauzalita a náhodnost v moderní fyzice. Za. z angličtiny. SF Shushurin. – Moskva: IL, 1959 .– 248 s.
6. David Bohm. Kvantová teorie. Za. z angličtiny. L. A. Shubina. 2 vydání: 1. – Moskva: Fizmatgiz, 1961.728 s. 2. rev. – Moskva: Nauka, 1965 .– 727 s.
7. Avramenko R.F. a další. Budoucnost se otevírá kvantovým klíčem / vyd. V A. Nikolaeva, A.S. Pashchiny. – M.: Chemistry, 2000 .– 352 s.
8. Avramenko R.F., Grachev L.P., Nikolaeva V.I. Porušení symetrie zákona elektromagnetické indukce vzhledem ke směru potenciálu magnetického vektoru elektromagnetického pole. Žádost o otevření č. OT-8896 ze dne 16.10.1974.
9. Avramenko R.F., Nikolaeva V.I. Kvantová energie elektronu Boseův kondenzát v prostředí. – M.: Chemistry, 1991 .– 32 s.
10. V. L. Ginzburg, E. A. Andryushin. Supravodivost. – M.: Alpha-M, 2006.
11. Krieger-Brauer H.I., Kather H. // Biochem. J. – 1995. – V.307. – Pt 2. – P.543 – 548.