Электромагнитные поля в биосфере - Красногорская Н.В.
Скачать (прямая ссылка):
осуществляться вследствие возможности инициирования физическими факторами
(электромагнитное поле, давление и др.) химических реакций в
биополемерах.
Если допустить, что качественно новые свойства в пленках органических
жидкостей возникают в результате стимулирования полем химических
превращений, то его роль может заключаться в обеспечении электронных
перестроек, необходимых для протекания реакций, и в создании
благоприятного пространственного распределения молекул. Такой подход
может дать основание для правильной интерпретации экспериментальных
результатов. Действительно, скорость химической реакции определяется
известным выражением, эквивалентным закону Аррениуса
где С - константа реакции, имеющая размерность, обратную времени; & 3--
свободная энергия; л V - энергия активации; д. S - энтропия реакции; к -
постоянная Больцмана; Т - абсолютная температура; к - постоянная Планка.
У обычных реакций в переходном состоянии энтропия, как правило, большая
отрицательная величина. Поэтому порядок величины L = ехрд/Ук менее 10"(r)-
1СГ(r). Однако у каталитических реакций убыль энтропии значительно меньше и
величина L равна примерно I0-I-I0~2 fib]. Времена реакций каталитического
типа на 15-20 порядков меньше времен обычных реакций. Теоретически этот
эффект складывается из увеличения предзкепо-ненциального множителя и
уменьшения энергии активации в выражении (I). Первый вклад учитывается
введением р-фактора, который для обычных реакций можно считать равным
единице, а для реакций каталитического типа р имеет порядок ТО5-!О6.
Ускорение в раз и выше получается за счет превращения бимолекулярной
реакции в реакцию, не зависящую от столк-
229
новений. Вклад в 5-6 порядков и увеличение предэкспоненциального
множителя по сравнению с обычными реакциями вносится также сравнительно
небольшим изменением энтропии при каталитических реакциях.
Используя выражение (I), нетрудно похазать, что к экспериментально
наблюдаемому увеличению электропроводности будут приводить только реакции
каталитического типа с малой убылью энтропии. Однако согласие с
экспериментом будет наблюдаться только в том случае, если энтропийный
член достаточно велик.
На основе представления с переносе электрона от донорской молекулы к
акцепторной с образованием активированного комплекса можно объяснить
вогнихновение в органических средах сильного пьезорегистивного эффекта. В
активированном комплексе электрон находится в потенциальной яме,
образованной перекрытием Y - функций взаимодействующих молекул. Поскольку
такая система обладает избыточной свободной энергией, то она должна быть
чувствительной к внешним воздействиям.
Анадиз результатов эксперимента приводит к заключению, что низкочастотное
электромагнитное поле - своеобразный катализатор для протекания в
органических средах биохимических реакций с малой убылью энтропии.
Все обнаруженные аффекты, индуцированные внешним электрическим полем,
наблюдаются в различных биологических веществах in vitro. Бели учесть,
однакс, что в жишх системах, например в биомембранах, существуют поля
напряженностью порядка 1СГ5-106 В/см, то естественно допустить
возможность реализации рассмотренных эффектов в биополимерных
конструкциях живей клетки.
Таким образом, эффект ОС представляет собой электрическое проявление
общего биологического принципа устойчивого неравновесия Бауэра, согласно
которому живая система функционирует вблизи порога срабатывания. Отсюда
следует возможность влияния слабых воздействий (слабых ЭМП) через
посредство электрически неустойчивых состояний (состояний ОС) на
жизнедеятельность живых систем.
В заключение укажем основные направления, развитию которых, с нашей точки
зрения, может способствовать решение исследуемой проблемы биологической
роли отрицательных дифференциальных сопротивлений, возникающих под
действием ЭМП.
1.При разработке механизмов фррмирования нервного импульса в биомембранах
необходимо учитывать наличие участков ОС. Известно, например, что момент
зарождения спайка при возбуждении наблюдается в тех случаях, когда
потенциал на мембране совпадает с началом участка ОС Дб/.
Стабильность формы импульса при различных способах запуска также
свидетельствует о едином механизме его генерации.
2. Поскольку среды с ОС обладают отрицательным коэффициентом поглощения,
волна возбуждения или электрические колебания в них будут усиливаться. С
этих позиций перехваты Ранвье можно рассматривать скорее как амплитудные
"ограничители", не допускающие чрезмерного усиления возбуж-230
дения. Согласно теории распространения электрических колебаний в средах с
ОС проходящий по нервному волокну импульс должен создавать динамическое
опережающее состояние, поддерживающее волну без затухания. Наличие
подобного состояния зарегистрировано в экспериментах /17,18/, где
показано, что впереди нервного импульса обычно следует еще один сигнал,
представляющий /19/ волну электрофизических изменений в теле нейрона.
