Морские информационно-управляющие системы Май 2015, № 7 | Page 68

На  рисунке четко идентифицируются следующие резо‑
нансы ортомодификации воды: 73,3 см‑1 (330– 321), 74,1 см‑1
(514–505), 77,3 см‑1 (945–936), 81,0 см‑1 (936–927), 82,15 см‑1 (432–
423), 83,5 см‑1 (1047–954), 85,6 см‑1 (734–725), 86,4 см‑1 (423–414),
88,1 см‑1 (414–303). Заметим, что линия ортоизомера 88,1 см‑1
(414–303) осталась доминирующей в спектре раствора белка,
в то же время линия параизомера 79,8 см‑1 (404–313) сильно
подавлена, что указывает на  селективность взаимодейст‑
вия молекул белка с орто- и параизомерами Н2О.

Анализ эксперимента
Проведенные исследования показывают, что в  спек‑
трах четырехфотонного рассеяния лазерного излучения
в нескольких жидкостях (CCl4, Н2О, D2O, Н2О2) возникают
узкие резонансы, частоты которых с  точностью до  ши‑
рины аппаратной функции спектрометра совпадают
с  частотами вращательных переходов основного элек‑
тронного и колебательного состояния соответствующих
молекул. При этом в  спектре жидкой воды отдельно
идентифицируются линии относящиеся как к  орто- так
и  к  парамодификациям основного изотопа молекулы
Н2О. Эти  же линии с  увеличением почти на  порядок
величины наблюдаются в  спектрах водного раствора
белка α-химотрипсин. Последнее обстоятельство свиде‑
тельствует о росте доли свободных молекул воды в рас‑
творах белка.
66

Морские информационно-управляющие системы, 2015/ No. 1 (7)

Увеличение вклада вращательного спектра в  сигнал
четырехфотонного рассеяния в растворе белка по срав‑
нению с  Н2О  можно объяснить слабой водородной
связью между молекулами воды и  белка. Наблюдаемое
в  эксперименте преимущественное подавление в  бел‑
ковом растворе вращательных линий параизомера мо‑
лекулы воды свидетельствует о селективной гидратации
биологических макромолекул параизомерами молекулы
воды. Ранее [24] наблюдалась селективная сорбция па‑
раизомеров молекул воды из газовой фазы при их про‑
пускании над поверхностью образцов ДНК, лизоцима
и коллагена.
Можно предположить, что свободное вращение моле‑
кул в  жидкостях возникает в  тот момент, когда сила меж‑
молекулярного взаимодействия (наибольшая в воде из-за
водородной связи) для некоторых молекул обращается
в  ноль в  результате флуктуаций плотности при тепловом
движении молекул. Эта сила быстро изменяется с межмо‑
лекулярным расстоянием, поскольку, например для потен‑
циала Ленарда-Джонса, описывающего межмолекулярное
взаимодействие молекул в жидкости:
U (r) = -a/r‑6 + b/r‑12 (2),
притягивающая сила убывает как ~r‑7. В результате отдель‑
ные молекулы приобретают возможность свободного дви‑
жения, становясь, по существу, молекулами газа.