Физические свойства обычной и тяжёлой воды

Физические свойства	D2O	H2O
Молекулярная масса	20	18
Плотность при 20°C (г/см3)	1,1050	0,9982
t° кристаллизации (°C)	3,8	0
t° кипения (°C)	101,4	100

Если подсчитать все возможные измененные соединения с общей формулой Н₂О, то:

- количество возможных вариантов аномальной воды достигнет 48.

- стабильных вариантов из них всего 9 - Н₂¹⁶O, Н₂¹⁷O, Н₂¹⁸O, HD¹⁶O, HD¹⁷O, HD¹⁸O, D₂¹⁶O, D₂¹⁷O, D₂¹⁸O;

- 39 вариантов соединений — радиоактивные,

Тяжелая вода играет значительную роль в различных биологических процессах. Тяжёлая вода в слабой степени токсична, химические реакции в её среде проходят медленнее, водородные связи с участием дейтерия - сильнее обычных. Обнаружено, что тяжелая вода действует отрицательно на растительные и живые организмы. Подопытных собак, крыс и мышей поили водой, часть которой была заменена тяжелой водой. Через недолгое время начинались нарушения обмена веществ животных, разрушались почки. Увеличение доли тяжелой воды более 25% приводит к стерильности, более высокие концентрации приводили к быстрой гибели животного. И наоборот, снижение содержания дейтерия на 25% ниже нормы в воде, которую давали животным, благотворно сказалось на их развитии: свиньи, крысы и мыши дали потомство, во много раз многочисленнее и крупнее обычного, а яйценосность кур поднялась вдвое.

Несомненным является тот факт, что, меняя количественное содержание изотопного состава в растительном или животном организме, мы можем ускорять или замедлять ход жизненных процессов.

Клетка. За 4…5 млрд лет существования на нашей планете живое вещество развилось в несколько миллионов видов, но все они — от бактерий до высших животных — состоят из клеток.

Клетка — это структурно выделенная и организованная часть живого вещества, она усваивает пищу, способна существовать и расти, может делиться (размножаться), каждая из частей содержит генетический материал, идентичный исходной клетке (поэтому правильнее говорить не о делении, а о самовоспроизводства, репликации).

Клетка состоит из ядра и цитоплазмы. От окружающей среды клетка отделена плазматической мембраной, которая регулирует обмен между внутренней и внешней средой и служит границей клетки. В каждой клетке содержится генетический материал в форме ДНК, регулирующей жизнедеятельность и самовоспроизведение.

Размеры клеток - соматическая животная клетка средних размеров имеет 10…20 мкм в диаметре, растительная — 30…50 мкм; длина хлоропласта цветкового растения — 5…10 мкм, бактерии — 2 мкм.

Клетки существуют как самостоятельные организмы (простейшие бактерии) или входят в состав многоклеточных организмов. Клетки дифференцированы: половые, соматические, нервные, мышечные, костные.

Клетки в биологии (со времен Шванна, затем - Левенгука) идентифицируются с начальным звеном в образовании живого (что по современным представлениям не является строгим научным положением).

Молекулы – это совокупность соединенных друг с другом атомов (посредством ковалентных связей атомов).

Молекула есть наименьшая структурная единица химического соединения.

Число возможных комбинаций атомов, определяющих число химических соединений, составляет миллионы. Качественно молекула — это определенное вещество, состоящее из одного или нескольких химических элементов, атомы которых за счет обменного химического взаимодействия объединены в частицы. Поскольку электроны в молекулах обобществлены, атомы как бы теряют свою индивидуальность (не переставая при этом оказывать влияние на вещество).

При затрате определенной энергии либо за длительный срок взаимодействия с окружающей средой устойчивая молекула может распадаться на атомы (дезинтегрироваться).

(Аналогия с обществом – которое в конце концов распадается)

Существует мнение, что совокупность макромолекул (типа ДНК и РНК) является переходным мостиком между неорганическим веществом и изначально живым веществом, поскольку допускается, что макромолекулы РНК-ДНК в соответствующих условиях могут размножаться (делиться с сохранением исходных свойств).

Для подтверждения этого условия необходимо выделить существенный и единственный (!) признак живого и соотнести с ним характеристики всех известных структур вещества (см. далее).

Атом - это наименьшая структурная единица химического элемента. Некоторые атомы (например, углерода и водорода) отличаются наибольшей способностью образовывать сложные (структурно и функционально) молекулярные цепи, являющиеся основой для образования еще более сложных структур (макромолекул), проявляющих биологические свойства, т. е. свойства живого.

Атомы состоят из плотного ядра и электронных орбиталей. Ядра атомов имеют положительный электрический заряд и окружены двигающимися по орбиталям отрицательно заряженными стабильными электронами. В целом атом электронейтрален. Ядро – это совокупность протонов (стабильных частиц) и нейтронов. Последние к стабильным частицам не относятся – время жизни в свободном состоянии – менее 900 сек.

В отличие от "плотной упаковки" ядерных частиц, атомные электроны образуют весьма рыхлые и ажурные оболочки. Существуют правила "заселенности" электронами орбит вокруг ядра. Электроны, находящиеся на самых верхних этажах "атомного дома", определяют реакционную способность атомов, т. е. их способность вступать в соединение (реагировать) с другими атомами. У большинства элементов атомы химически нестабильны. Атом стабилен, если его внешняя оболочка заполнена определенным числом электронов (2, 8 и др.). Атомы с незаполненными внешними оболочками вступают в химические реакции, образуя связи с другими атомами.

Элементарные частицы. По современным представлениям, все элементарные частицы являются "кирпичиками", принимавшими участие в создании окружающего мира. Однако это не означает, что их свойства просты. Для описания поведения элементарных частиц используют сложные физические теории, представляющие синтез теории относительности и квантовой теории.

Все известные элементарные частицы подразделяются на две группы: адроны и лептоны. Предполагается, что адроны имеют составное строение: состоят из истинно элементарных частиц-кварков. При этом допускается существование шести типов кварков.

Стабильными частицами, живущими в свободном состоянии неограниченно долго, являются протон, электрон, фотон, нейтрино. Время жизни протона составляет 10³¹ лет. Самыми короткоживущими образованиями являются резонансы — их время жизни порядка 10^-23 с.

Судить о продолжительности существования (или жизни) можно лишь как об относительной характеристике, которую обычно сопоставляют с продолжительностью жизни исследователя. (Вспомним о бабочке-однодневке, для которой продолжительность всей ее жизни равна примерно одним суткам. Это – много или мало?).

Короткоживущие элементарные образования в природных явлениях играют роль при самых экстремальных условиях существования вещества и поля: в “начальных” стадиях эволюции Вселенной, при формировании других звезд и т.п.

Объединение релятивистских и квантовых представлений, осуществленное в значительной степени еще в 30-е годы, привело к одному из наиболее выдающихся предсказаний в физике — открытию мира античастиц. Частица и соответствующая ей античастица имеют одинаковые времена жизни, одинаковые массы, их электрические заряды равны, но противоположны по знаку. Самым характерным свойством пары частица-античастица является способность аннигилировать (самоуничтожаться) при встрече с превращением в частицы другого рода. Античастицы могут собираться в антивещество. Несмотря на симметрию между частицами и античастицами, во Вселенной не обнаружены области со сколько-нибудь заметным содержанием антивещества, так что это открытие имеет, в основном, теоретическое значение.

Что же касается дальнейшего изучения вещественное картины мира, то прояснение только этой стороны вопроса также сулит значительные продвижения в биологии и медицине.

В. Вернадский писал: “ Удивительно не то, что возник человек, удивительно то, что возникли условия, благодаря которым он возник”. Это высказывание напрямую отсылает нас к началам появления и развития материального вещества. Удивительно, в частности и то, что все известные нам иерархические уровни выполняют общую генеральную задачу (используя при этом разные механизмы), что приводит к проявлениям холизма, синергии и самоорганизации.

В приводимой далее таблице показаны взаимосвязи структурных элементов ряда иерархических уровней с определением функций и информационных сигналов различных систем человека.

Таблица . Уровни иерархии, структурные элементы организма с определением функций и информационных сигналов различных систем.

Уровни иерархии.	Структурные элементы.	Функции и источники сигналы.
Физический вакуум	Ядра и субъядерные структуры	Полевые и информационные взаимодействия. Неизученная область биоинформации.
Ядра, атомы	Протоны, нейтроны, электроны, позитроны, элементарные и составные частицы	Формирование элементарных объемов химических элементов. Формирование молекулярного состава вещества. Донорно-акцепторная деятельность электронов при окислительно-восстановительных реакциях. Изменение рН-баланса. Генерация излучений в оптическом и КВЧ-диапазонах.
Молекулы.	Положительно или отрицательно заряженные ионы.	Воспроизводство химических свойств (кислоты, основания). Генерация сигналов в КВЧ- и СВЧ-диапазонах.
Макромоле-кулы. Аминокислоты, азотистые соединения	Кислая и основная группы молекул веществ.	Организация ДНК, РНК, пептидных связей, белка.
ДНК, РНК	Азотистые основания	Генетический код, репликация. Запоминание кода, транспорт молекул белка.
Белок.	Аминокислоты.	Ферменты, катализаторы, перенос энергии.
Органеллы митохондрий.	Фермент, макроэргические соединения.	Накопление энергии. Термодинамические превращения.
Рибосомы.	РНК, белок.	Перенос информации, синтез белка.
Хромосомы.	ДНК, белок.	Хранение кода клеток (всех белков).
Клетка.	Митохондрии, хромосомы, рибосомы, и др.	Деление. Генерация медленных и быстрых биопотенциалов. Ритмика изменения параметров. Выработка гормонов, газовый и вещественный обмен.
Ткани, органы.	Клетки.	Выполнение механической работы, Газовый и др. обмен со средой. Ритмика органов и ее электрические проявления
Нервные пути, окончания анализаторов.	Нервные клетки.	Прием и передача нервных импульсов. Начало чувственной жизни. Реакции вегетатики. Выделение обобщенных признаков внешних образов. Обработка информации по ритмике.
Системы органов.	Отдельные органы.	Поддержание стабильных параметров внутренней среды. Сложные сигналы органов (ЭКГ и др.)
Системы анализаторов.	Отделы анализаторов.	Синтез обобщенных признаков в модели образов. Электрофизиологические проявления анализаторов.
Мозг	Анализаторные системы	Управление взаимодействием с внешней и внутренней средой. Мышление. Сигналы ЭЭГ. Финишная часть развития высшей нервной деятельности.
Внутренняя среда.	Системы внутренних органов.	Обеспечение основ жизнедеятельности организма.
Организм.	Внутренняя среда.	Жизнь в окружающей среде. Сопряжение эндогенных и экзогенных факторов. Суточная и др. ритмика в области КН частот.