Главная страница «Первого сентября»Главная страница журнала «Химия»Содержание №14/2003

Немного обо всем, или все о немногом

Почувствуйте разницу

Как влияют сильные магнитные поля на наш организм? Ведь они не обладают достаточной энергией для того, чтобы разорвать валентные связи между «блоками» биополимеров, таких, например, как белки-протеины. Тем не менее влияние таких полей на живые организмы неоспоримо, и похоже, что сами мембранные белки «помогают» этому воздействию.
Известно, что молекулы белков, «пронизывающие» мембраны-оболочки наших клеток, довольно часто на участках «прободения» закручены в a-спирали. При этом закрученные цепи ведут себя подобно микромагнитам, и в результате они реагируют на воздействие внешнего магнитного поля. В мембране это может вызвать изменения тех же ионных токов, благодаря которым наши клетки чувствительны к тому или иному влиянию.
Еще на заре клеточной мембранологии было установлено, что наши мембраны могут «выстраиваться» вдоль магнитных силовых линий наподобие всем известных железных опилок, демонстрируемых в школе. Вместе с тем клеточная оболочка представляет собой чрезвычайно сложную не только биологическую, но и физико-химическую систему.
Гораздо более воспроизводимые результаты можно получить, прибегнув к упрощенной системе. Она представляет собой мембранную поверхность, «усаженную» полипептидными (белковыми) молекулами в виде -спиралей, закрученных по и против часовой стрелки. Такая достаточно простая система вполне соответствует по своим характеристикам биологической мембране с ее белковыми спиралями.
При помещении белковых цепей на несколько часов во внешнее магнитное поле происходят пространственные смещения спиралей, поскольку их магнитные векторы ориентируются вдоль силовых линий внешнего поля. Удивительно, что указанные смещения зависят от типа «спирализации».
Известно, что любая белковая цепь с одного конца заряжена отрицательно (так называемый «С-конец», или карбоксильный, где в результате отщепления протона от карбоксильной группы обнажается ее кислород: –СОО), а с другого (азотный конец, или аминный) – положительно. При близком расположении спиралей электроны начинают «перетекать» от отрицательно заряженного к положительно заряженному концу. Протекание внутриспирального тока обусловливает появление магнитного поля (в соответствии с основными положениями теории электромагнетизма). При этом направление возникающего магнитного вектора предопределено направлением закрученности спирали. Когда спирали закручены против часовой стрелки, они начинают смещаться так, чтобы их магнитные векторы стали параллельны вектору внешнего магнитного поля (рис.).
Напряженности магнитного поля, использовавшиеся в экспериментах, находились в диапазоне от 0,09 до 0,45 тесла, т. е. соответствовали полям, создаваемым мощными холодильниками. Вместе с тем такие поля в 10 тысяч раз сильнее магнитного поля Земли или того же мобильного телефона. Магнитное поле при ЯМР-обследованиях людей в медицинских учреждениях достигает 3 тесла.
Описанные исследования позволяют надеяться на создание белковых биосенсоров магнитного «загрязнения», создаваемого окружающими нас различными электрическими устройствами, начиная от дверного звонка и кончая автомобильным генератором. Следует также детально разобраться в том, как внешние магнитные поля сказываются на ионной проводимости тех же нейронов. Нас, между прочим, спасает то, что направление внешних магнитных полей, с которыми мы сталкиваемся каждый день, все же крайне редко совпадает с ориентацией белковых спиралей в наших клеточных мембранах.

Рис. Близко расположенные полипептидные молекулы в виде длинных спиралей
Рис.
Близко расположенные
полипептидные молекулы
в виде длинных спиралей

Белковые биосенсоры могут хорошо служить и в химии. Вполне возможно, что со временем ученые научатся управлять ходом химических реакций и синтезов именно с помощью приложенного магнитного поля. Научились же они управлять хиральным синтезом с помощью специально созданных катализаторов...

Материал подготовил
И.Э.ЛАЛАЯНЦ
(New Scientist, 2002, № 2337, р. 8)