Команда учёных из Университета Южной Калифорнии и Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли (США) открыла новый путь, по которому протон переходит от одной молекулы к другой, что является основным этапом бесчисленного количества химических и биологических реакций. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Chemistry.

Руководитель проекта Анна Крылова из Университета Южной Калифорнии и её коллеги продемонстрировали, что протон совсем не обязан, как всегда считалось, путешествовать исключительно вдоль водородных связей. Полученные данные говорят о том, что протоны способны эффективно двигаться в уложенных стопкой системах молекул; это является обычным делом в растительной биомассе, клеточных мембранах, ДНК — да где угодно.

Вооружившись новым знанием, учёные смогут лучше понять каталитические реакции, проходящие со стадией переноса протона, придумать, как лучше использовать биомассу (растительный материал) в качестве возобновляемого источника топлива, разобраться с тем, как меланин защищает тело от солнечных лучей…

Рис. 1. А так, для примера, выглядят водородные связи, которые накрепко связывают две молекулы. (Иллюстрация M stone / Wikimedia).

Водородные атомы чаще всего находятся «между» двух молекул, образуя так называемые водородные связи. Этот тип связи определяет структуры и свойства почти всего, начиная с жидкой воды и заканчивая протеинами и двойными спиралями ДНК. Водородные связи также служат тем путём, по которому, словно по соединяющей два дома дороге, протоны могут относительно легко путешествовать между молекулами. А что же происходит, когда дороги нет?

Чтобы ответить на этот вопрос, профессор Крылова и её коллеги из Лаборатории Лоуренса создали систему, в которой две молекулы были уложены стопочкой друг на друга, без водородных связей между ними. Затем исследователи ионизировали одну из молекул, с тем чтобы заставить протон двигаться из одного места в другое. В итоге выяснилось следующее:

когда никакой прямой дороги между двумя «домами» (молекулами) нет, перегруппировываться могут сами «дома», чтобы их «парадные двери» оказались максимально близко. В этом случае протоны могут путешествовать от одной молекулы к другой безо всяких водородных связей и с минимальной затратой энергии. После чего молекулы сами возвращаются в исходные позиции.

Вот каков он, совершенно новый процесс!