Дейтерий, вода и кето-диета

Дейтерий – стабильный изотоп водорода. Водород состоит из 1 протона и 1 электрона, дейтерий же состоит из 1 протона, 1 нейтрона и 1 электрона. Он иногда образуется при взаимодействии двух атомов водорода.

Физические свойства дейтерия и воды с содержанием дейтерия (HDO, D2O) будут несколько отличаться.

Дейтерий обладает большей массой и иным спином, чем традиционный водород, поэтому get link вода, где вместо водорода у нас дейтерий связан с кислородом, будет отличаться по своим физических характеристикам.

За счёт иных физических параметров дейтерий будет воздействовать на метаболизм всего организма. Обычно это объясняется такими феноменами как кинетический изотопный эффект и химический изотопный эффект.

В частности, дейтерий образовывает более сильные гидрофобные связи, чем водород. Что прекрасно известно в фармацевтической промышленности, где дейтерий используют, например, для увеличения продолжительности действия лекарства (пример – мнн deutetrabenazine).

quanto costa levitra 2017 Дейтерий и продолжительность жизни

На скриншоте наш экс-соотечественник Роман Зубарев на примере кишечной палочки демонстрирует как дейтерий влияет на скорость роста организма.

comprare vardenafil Концентрация дейтерия в клеточной воде примерно 155 частиц на миллион ( follow url ppm) [частиц водорода].

Из его выступления можем сделать вывод, что у живой клетки есть некое оптимальное окно концентрации дейтерия. И при повышении концентрации дейтерия происходит скачек роста. Применительно к нам это означает более быструю смерть (хотя бы только за счет того, что теломеры могут делиться лишь конечное число раз, то есть наша ДНК не может реплицироваться вечно) и метаболические проблемы (вплоть до рака).

Основа всей выработки энергии: вращение АТФ-синтазы за счет H+ градиента. Более тяжелый D+ будет замедлять вращение АТФ-синтазы, соответственно снижая выработку АТФ. Снижение дыхательной функции митохондрий (то есть снижение выработки АТФ в процессе окислительного фосфорилирования) приводит нас прямиком к теме рака как метаболической болезни.

http://cinziamazzamakeup.com/?x=comprare-viagra-generico-con-pagamento-alla-consegna Дейтерий и метаболизм

Чтобы не растекаться мыслью по древу:

  • Дейтерий за счет иных физических свойств оказывает иной физический и химический эффект в том числе на ДНК и NADPH (мощный клеточный восстановитель, redox);
  • Соотношение D/H влияет химический связи и такие эффекты как протонный туннелинг, что в итоге имеет ряд последствий, начиная с немного отличных свойств D2O воды, заканчивая воздействием на структуру и функции сигнальных белков, отвечающих за рост;
  • Снижение концентрации дейтерия – замедление роста, повышение – ускорения роста;

click here Дейтерий, цикл Кребса, пентозо-фостатный пусть и кето-диета

дейтерий

Примечательно, что comprare viagra generico 50 mg pagamento online a Milano жировые кислоты содержат меньшее количество дейтерия [8, ссылки 42-44 в 2].

Цифра – цифра на картинке в красном блоке

  1. go site Очищение от дейтерия происходит за счет оксидации жировых кислот [с пониженным содержанием дейтерия]. Этот же эффект достигается при активации комплекса 2 митохондрий (голодание, кето).
  2. Повторное использование «легкой воды» происходит в цикле Кребса во время формирования цитрата, изоцитрата, малата;
  3. За счет изменения гидрофобных/гидрофильных взаимодействий дейтерий влияет на стабильность ДНК;
  4. Глюконеогенез также приводит к образованию углеродных соединений с пониженной концентрацией дейтерия;
  5. vardenafil generico Napoli Когда клетка демонстрирует эффект Варбурга ([пре]раковая клетка, подавленное дыхание, которое компенсируется ферментацией), она теряет возможность самостоятельно «очищать» свою воду от дейтерия. Последствием может быть урон ДНК, например. http://cinziamazzamakeup.com/?x=acquistare-viagra-generico-100-mg-a-Genova Стратегий снижения концентрации дейтерия становится при подавленной бета-оксидации питье воды с низким содержанием дейтерия (в исследованиях 40-60 http://buy-generic-clomid.com ppm).

Выводы:

  • Дейтерий, тяжелая вода и их влияние на метаболизм – интереснейшая и глубокая тема, которую я лишь немного поскреб; тема на стыке физики, химии и биологии, что усложняет ее понимание и потенциальную «популярность» в современной крайне специализированной науке;
  • Дейтерий в повышенной концентрации означает для нас более быстрое старение;
  • Жиры – источник пищи с пониженной концентрацией дейтерия;
  • Организм «очищает» воду матрикса митохондрий во время бета-оксидации, некоторых шагов цикла Кребса и глюконеогенеза.
  • В раковой клетке подобное очищение подавлено, а повышенная концентраций дейтерия будет способствовать росту злокачественной опухоли. Пить воду с низкой концентраций дейтерия (40-60 ppm) – альтернативная и дополнительная метаболическая терапия.

Источники:

  1. Impact of kinetic isotope effects in isotopic studies of metabolic systems
  2. Submolecular regulation of cell transformation by deuterium depleting water exchange reactions in the tricarboxylic acid substrate cycle
  3. Dipole moment of water from Stark measurements of H2O, HDO, and D2O
  4. Cancer, Ketogenic Diet, Deuterium Depletion & Metabolic Tracing – Dr. Laszlo G. Boros (видео)
  5. Deuterium Depletion Conference 2015. presentations (видео)
  6. Isotopic Resonance Hypothesis: Experimental Verification by Escherichia coli Growth Measurements
  7. H/D isotope effects in hydrogen bonded systems
  8. Natural deuterium distribution in fatty acids isolated from peanut seed oil: a site-specific study by quantitative 2H NMR spectroscopy
Поделиться:

Вода #2. Следствия из теории многослойной организации поляризованной воды в клетке

Начну с конца прошлой заметки:

  • вода – диполь, обладает дипольным моментом, который увеличивается в присутствии других диполей;
  • в полноразвернутой конформации белков CO- (негативные) и NH-группы (положительные) доступны воде и приводят к ее дополнительной поляризации;
  • первый слой связанной воды поляризует следующий и так в среднем до 6 молекул;
  • вся вода в клетке связана (дополнительной поляризацией) и обладает характеристиками, отличными от обычной воды.

Магнитно-резонансная томография

Фамилии ученых и ссылки на их работы в книге Линга.

МРТ измеряет время вращательной корреляции атомов или протонов водорода в молекулах воды или время их релаксации (Т1 и Т2). Ограничение подвижности (фиксация) атомов водорода в молекулах воды в клетке приводит изменению времени Т1 и Т2 (по отношению к свободной воде), оно сокращается.

Вода в разных тканях отличается по временным параметрам Т1 и Т2. В злокачественных опухолях время Т1 и Т2 значительно больше, чем в клетках тканей, из которых опухоли произошли. Важно заметить, что дальнейшие опыты показали, что увеличение доли свободной воды – лишь одна из причин увеличения времени размагничивания атомов водорода (Т1 и Т2).

Роберт Дамадьян, создатель первого коммерческого МРТ-сканера благодарил в письме Линга за концепции биофизики воды, которые позволили ему создать первое МРТ-изображение тела человека.

Желатин и понимание коллоидов

56% полипептидной цепи желатина находится в полноразвернутой конформации и доступно воде.

В плане аминокислотного состава желатин на 13% состоит из пролина и на 10% из гидроксипролина, аминокислот, неспособных к образованию α-спиральных и β-складчатых структур в виду отсутствия атома водорода у их пирролидинового атома азота.

Также 33% аминокислотных остатков принадлежит «разрушителю спиралей» глицину. И в молекуле желатина нет дисульфитных мостиков (-S-S-), стабилизирующих третичную структуру.

С открытием теории многослойной организации поляризованной воды в клетке, можно дать новое определение коллоидам. «Коллоид – это кооперативный ансамбль полногразвернутых макромолекул (или их агрегатов) и полярного растворителя (например, воды). Макромолекулы формирующие коллоидную систему, характеризуются геометрически правильным чередованием диполей (групп NH и CO пептидной связи белков или диполей иной природы) или фиксированных зарядов вдоль полимерной цепи. При растворении такие макромолекулы взаимодействуют с полярным растворителем, ограничивая подвижность его молекул в результате многослойно адсорбции на своей поверхности, правильно расположенные заряды которой ориентируют их в пространстве и поляризуют. Поляризованность (увеличение дипольного момента молекул растворителя) – важнейшая предпосылка формирования многослойной структуры связанной воды.»

Коллоиды – экстравертная модель. Большинство глобулярных белков интвертны, большая часть их полипептидной цепи недоступна воде.

Новая гипотеза о коацервации

Коацервация – это расслоение гомогенного водного раствора на две несмешиваемые фазы с четкой границей между ними.

С точки зрения теории МОПВ коацервация – автокооперативный переход, во время которого одновременно протекает три процесса:

а) стягивание молекул воды вокруг поверхности полноразвернутой экстравертной молекулы, и их ориентация и поляризация полярными группами макромолекулы (каких, как CO и NH пептидных связей) с образованием многослойной структуры вдоль макромолекулы; затем водно-белковые комплексы сливаются в единый ассоциат, в котором все макромолекулы целиком включены в единый водный «кокон»;

б) вытеснение части избыточной воды ассоциата в фазу, бедную экстравернтым веществом, в результате оптимизации структуры ассоциата;

в) в формировании поверхности коацервата из линейных макромолекул (со связанной и структурированной водой), ориентированных перпендикулярно поверхности раздела фаз и образующих с такими же соседними макромолекулами непрерывную структурированную водную оболочку вокруг коацервата; таким образом формируется граница между богатой экстраверным веществом коацерватной фазой и бедной экстравертным веществом фазой растворителя, молекулы которого по степени упорядоченности не отличаются от обычной объемной воды; таким образом, граница раздела фаз – это граница раздела между двумя состояниями воды.

Причина, по которой процесс коацервации запускается при повышении температуры, состоит в вытеснении наименее поляризованных молекул воды из коцерватной фазы в среду в результате «стремления» поляризованных водных оболочек макромолеку к слиянию между собой, так как энергия взаимодействия поляризованных молекул воды между собой выше, чем «обычных» в силу более прочных водородных связей. В результате прирост энтропии системы коацерват-среда, связанный с выходом молекул воды из конденсированной фазы (так как доля структурированной в системе при этом снижается), начинает перевешивать вклад в термодинамику системы процесса слияния структурированных водных оболочек, снижающих энтропию и свободную энергию системы. Этот процесс термодинамически выгоден и приводит к дополнительной поляризации молекул связанной воды, и как следствие, — к утолщению водных слоев в пространстве в пространстве между макромолекулами. Рост энтропии системы, таким образом, является движущей силой коацервации.

Почему вышеназванная модель так важна:

1). Она объясняет резкую очерченность границ коацервата, а значит его способности не смешивать с окружающей водой. До Линга молекулярный механизм подобных явлений предложить не удавалось;

2). Модель объясняет почему только полноразвернутые белковые сети могут образовывать коацерваты, только они могут связывать воду в форме многослойной структуры поляризованных молекул, объем которой может быть значительным.

3). Она отвечает на вопрос почему протоплазма из поврежденных клеток – от инфузории Дюжардена до клеток Bryopsis Лепешкина – не смешивается с водой: она просто представляет собой коацерват.

Грубо говоря, Линг объяснил, что клетка – не водный раствор с «ништяками» в липидной оболочке, а что клетка – это белково-водно-[электролитная] (о последнем позже), структура которой удерживается за счет многослойной организации поляризованной воды вокруг полноразвернутых белковых структур. При том, что теория Линга на практике подтверждается, а теория липидных мембран противоречит данным наблюдений, так как клетка абсорбирует больше воды, чем может объяснить мембранная теория.

Количественная теория распределения веществ между клеточной водой и водой окружающей среды вследствие их вытеснения из клетки или модельных систем

Мы имеем простую физическую и экспериментально подтвержденную основу того, почему и за счет чего клетка вытесняет воду.

Соответственно, теория МОПВ может объяснить следующим образом низкую концентрацию Na+ и сахарозы в клетке по сравнению с равновесной внешней средой: энергия и энтропия.

Энергия. На образование «дыры» для иона Na+ (или молекулы сахарозы, или другого вещества) тратится больше энергии, чем выделяется при схлопывании таких «дыр» в обычной воде при переходе Na+ из среды в клетку. Это неравенство – основная энергетическая причина вытеснения растворенных веществ из клетки.

Энтропия (порядок). Сеть молекул структурированной воды ограничивает вращательные движения растворенных в ней молекул, поэтому их вращательная энтропия ниже в клетке, чем в среде. Поскольку вращательная энтропия составляет основную часть общей энтропии молекул вроде сахарозы и таких многоатомных образований, как гидратированные ионы Na+, уменьшение их энтропии в сочетании с энергозатратным «дырообразованием» в клетке делает растворение подобных веществ в клеточной воде термодинамически невыгодным.

Чем крупнее молекула вещества, тем больше сказывается влияние указанных термодинамических факторов, тем меньше их растворимость в клетке. Отсюда вытекает «правило размера»: истинный коэффициент равновесного распределения (q) вещества между клеточной водой (или водой, связанной экстравертной моделью) и внешней средой обратно пропорционален молекулярному объему вещества. Это было проверено в экспериментах, о которых можно почитать в книге Линга, где сравнивается распределение молекул с различным молярным объемом между мышечным волокном и средой.

Итоги

Основное положение заключается в многослойной организации поляризованной воды в клетке. См. предыдущую заметку.

Поляризующие структуры в мышечных волокнах (лягушки) отделены друг от друга в среднем 6 слоями воды. Это не мало, так как это вся клеточная вода. Таким образом в состоянии покоя свободной воды клетка в себе не содержит.

Напряжение вытеснения и поверхностный компонент энергии поляризации в любой точке клетки одинаковы.

Есть количественные методы определения избыточной энергии взаимодействия молекул связанной воды.

Теория МОПВ объясняет различие растворяющей способности среды и клетки. Превышение энергии взаимодействия молекул воды в адсорбирующих слоях по сравнению с объемной водой всего на 126 кал/моль способно привести к вытеснению из клеточной воды таких крупных ионов и молекул, как гидратированный ион натрия или молекула сахарозы. Простой, проверяемый и замечательный метод. Опыты с различными молекулами и клеткой / эстравертной лабораторной моделью смотрите в книге Линга.

P.S. Все простое закончилось. Дальше перейду к собственно теории ассоциации-индукции. И затем расскажу про незатронутую тут осмотическ

Поделиться:

Вода #1. Гилберг Линг. Многослойная организация поляризованной воды в клетке. Вводная часть

Гилберт Линг – американский ученый китайского происхождения известный своей гипотезой ассоциации-индукции. С одной стороны, много объясняющей в метаболизме клеток того, что современная наука не может; с другой – это гипотеза, альтернативная сложившимся взглядам.

Линг – это далеко не псевдоученый, это серьезный исследователь, номинированный на Нобелевскую премию. Его эксперименты и постулаты имеют успешные фаллоу-апы уже более 50 лет.

Когда говорят о Линге, чаще всего ссылаются на его книгу Life at the Cell and Below-Cell Level. У нас перевод этой книги был опубликован в 2008 год под названием Физическая теория живой клетки. Незамеченная революция. Это не самая простая для понимания книга, но настоятельно рекомендую к прочтению.

Гипотеза ассоциации-индукции объясняет:

  • Регуляцию объема клетки (осмос);
  • Различие концентрации ионов натрия и калия внутри/снаружи клетки (снаружи натрий, внутри калий);
  • «Полупроницаемость мембран»;
  • Разницу потенциалов покоя (-70 mV внутри);

Теория многослойной организации поляризационной воды в клетке занимает одну из центральных мест всей гипотезы ассоциации-индукции, с нее и начнем. К полноценному обзору гипотезы ассоциации-индукции я вернусь в несколько удаленном будущем.

Идея теории МОПВ состоит в том, что вся или почти вся вода покоящейся клетки имеет отличную от обычной воды структуру динамического характера, возникающую главным образом благодаря взаимодействию воды с сетью «полноразвернутых» белковых цепей, присущей всем клеткам.

Что клеточная вода не равна по своим характеристикам обычной воде Линг показал в серии блестящих экспериментов. Например, раскручивая на 1000G в течение 4 минут иссеченную портяжную мышцу лягушки. По итогам эксперимента количество вышедшей жидкости было равно количеству жидкости в межклеточном пространстве. То есть вода внутри клетки осталась на месте.

Из бытового примера можно привести сжатие сырого фарша. Он на 80% состоит из воды. Но если вы будете усиленно сжимать фарш, то из него не польется вода как из губки.

Линг пошел по логичному пути и начал смотреть на взаимодействие одних из основных игроков всех процессов в клетке: воды и белковых структур.

Небольшая ремарка про воду и белковые структуру, чтобы не пропустить базовых вещей. Молекула воды H20 по своей природе поляризована, как видно на рисунке ниже.

Теперь давайте два слова скажем о конформации белков. Под полноразвернутой конформацией белков подразумевается такая организация полипептидных связей в пространстве, когда ни одна NH- или CO-группа полипептидной цепи не участвует в иных водородных связях кроме как с водой (пример на рисунке ниже).

NH- и CO-группы также обладают поляризацией и клетка изобилует подобными «экстравертивными» белковыми структурами.

В итоге минус и плюс притягиваются и полноразвернутые «экстравертивные» белки клетки образуют динамическую структуру воды, отличную от свободной (грубая визуализация на рисунке ниже).

В виде чередования NH- и CO-групп мы имеем геометрически правильное чередование отрицательно заряженных CO-групп (N-центры, отрицательные центры) и положительно заряженных NH-групп (P-центры, положительные центры).

Дипольный момент воды в вакууме равен 1,85 дебая. Но в зависимости от молекулярных контактов эта величина меняется. Так дипольный момент воды в жидком состоянии (2,9 дебая) выше, чем в газообразном состоянии. В присутствии других диполей или зарядов степень поляризации диполя обычно возрастает.

Все N- и P-центры полипептидной цепи, расположенные в правильном порядке, доступны воде, если белковая молекула полностью развернута. Взаимодействие этих центров с водой дополнительно ее поляризует, делая водородные связи с молекулами более прочными, а NP-матрица белка определяет структуру первого слоя связанной воды таким образом, что дипольные моменты соседних молекул направлены в противоположные стороны. Этот слой, представляющий в свою очередь упорядоченную матрицу из полюсов диполей, адсорбирует следующий слой воды, дипольный момент которых при этом также возрастает. Формирование многослойной структуры будет продолжаться до образования мощной динамической структуры поляризованных и ориентированных в пространстве молекул воды, «скрепленных друг с другом» более прочными водородными связями, чем в обычной воде. Некий стоп-кадр этой ситуации показан на рисунке ниже.

Ассиметрия зарядов в молекуле воды усиливается, а ее дипольный момент возрастает. Эта дополнительная поляризация и объясняет все физические свойства связанной воды. Главным фактором усиления дипольного момента является полипептидный остов белков. Чем большая его часть доступа воды, тем большая ее часть будет модифицирована.

В клетке (эксперимент был на мышечном волокне лягушки) толщина слоя поляризованной воды между соседними полноразвернутыми цепями белков составляет в среднем шесть молекул. Этого хватает, чтобы связать всю воды внутри клетки и превратить ее в динамическую структуру.

Возвращаясь к конформации белков, хочется сказать, что большинство нативных глобулярных белков, а также ряд денатурированных белков относятся к интровертивным моделям, так как NH- и СО-группы их полипептидной цепи включены в α-спиральные и β-складчатые конформации и становятся недоступными воде.

Давайте коротко:

  • вода – диполь, обладает дипольным моментом, который увеличивается в присутствии других диполей;
  • в полноразвернутой конформации белков CO- (негативные) и NH-группы (положительные) доступны воде и приводят к ее дополнительной поляризации;
  • первый слой связанной воды поляризует следующий и так в среднем до 6 молекул;
  • вся вода в клетке связана (дополнительной поляризацией) и обладает характеристиками, отличными от обычной воды.

Что это всё значит и какими характеристиками обладает связанная вода в клетке (и не только) поговорим в другой раз. Хорошего понемногу)

P.S. Немного забегая вперед, приведу пример полноразвернутой белковой структуры. Желатин (рисунок ниже). Как видите в желатине поляризованные CO- и NH-группы доступны воде.

Поделиться:

Воздействие ближнего инфракрасного спектра на АТФ синтазу

Light Effect on Water Viscosity: Implication for ATP Biosynthesis : Scientific Reports
волна 670 нм (ближний ИК-спектр) усиливала синтез АТФ за счет уменьшения вязкости воды в АТФ синтазе.

АТФ Синтаза — наш нанороторный мотор, финальный этап синтеза АТФ.
Изначально считалось, что это мотор всегда работает на 100% и всего максимально эффективен.
Эксперименты показали, что имеем место быть трение между наноскопическими слоями воды.

Реактивные виды кислорода (ROS) увеличивают это трение и как следствие вязкость воды.
А БИК (в исследовании 670 нм) уменьшает вязкость воды — «мотор» АТФ Синтаза быстрее вращается — АТФ быстрее генерируется.

Поделиться: