עובדות חדשות על תפקיד המים בתגובות סתירה

צוות חוקרים ישראלי-גרמני גילה כי למים תפקיד מכריע בקביעת מהירות העברת הפרוטון בין חומצה לבסיס, בתהליך סתירה. לגילוי חשיבות בחקר תפקודן של מערכות ביולוגיות וכימיות

המים, החומר הנפוץ ביותר בכדור-הארץ ואחד החשובים בקיום החיים עליו, מעוררים את סקרנותם של חוקרים רבים מזה מאות שנים. למרות מחקרים רבים שנערכו על המים, חלק מתכונותיהם ותפקידיהם במערכות ביולוגיות וכימיות שונות טרם הובן למדע. בשבועיים האחרונים, הושגה התקדמות חשובה בחקר המים ותפקידם בתגובות שונות, עם פרסומם של שני מחקרים חדשים - באחד מהם מעורב צוות ישראלי מאוניברסיטת בן-גוריון.

צוות מחקר ישראלי גילה, כי בתנאים של חוסר מים מהירות התגובה בין חומצה לבסיס גדלה בשיעור של פי 10 ויותר מאשר בנוכחות רבה של מים. לתוצאת המחקר השלכות מרחיקות לכת על תחומים שונים, ובהם התעשיות הכימיות, הרפואה ועוד, וכן בכל הנוגע להבנת תפקודן של מערכות ביולוגיות שונות בגוף החי.

צוות המחקר, בראשותו של ד"ר אהוד פינס מהמחלקה לכימיה באוניברסיטת בן-גוריון, הצליח לעקוב אחר מהלך הריאקציה בין חומצה לבסיס בתנאים משתנים של עודף וחוסר מים. עד היום, סברו הכימאים כי התהליך הפשוט והאלמנטרי של העברת פרוטון מהחומצה לבסיס (תהליך סתירה), הוא בן שלושה שלבים. המחקר החדש מראה, כי תהליך הסתירה מורכב למעשה מארבעה שלבים ולא שלושה. השלב הנוסף מסביר התנהגויות שונות שלא היו ברורות טרם הגילוי.

קבוצת המחקר הישראלית-גרמנית הצליחה לראשונה למדוד באופן מדוייק את השפעת מולקולות המים על מהלך ריאקצית סתירה מהירת-על (ultrafast) בין חומצה לבסיס. את המדידות ביצעו המדענים באמצעות ציוד ניתוח ספקטרוסקופי מהיר במיוחד, שאיפשר לעקוב אחר מהירות העברת הפרוטון. כאמור, התוצאות היו חד-משמעיות - בנוכחות מים הייתה מהירות העברת הפרוטון איטית יותר.

הבנה מעמיקה יותר של תגובות חומצה-בסיס ברמה המולקולרית, תסייע להסברת תהליכים ביולוגיים בגוף החי, המשפיעים בין היתר על הפעילות האנזימטית, על מבנה ותפקוד מולקולות ה-DNA ועוד.