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氢医学问答(七)氢离子比氢气更小,扩散能力会不会更大?

这个内容比较烧脑,但是比较重要,氢人们,一定要耐心,反复阅读,认真理解!

氢气具有极大生物扩散能力是因为氢气分子体积小,体积小扩散能力强比较容易理解。但是,体积小不是扩散能力的唯一条件,扩散能力强的另外一个因素是氢气没有极性,因为水是有极性的分子,在水溶液中没有极性的氢分子不会与水结合,但有极性的氢离子可以结合许多水分子。

非极性分子容易在细胞之间扩散是因为细胞膜的组成和水的极性,所以容易和有极性的分子相互吸引,表现为这些分子有比较高的水溶解性。各种正负离子都有这样的特点。许多金属离子、非金属离子、酸根离子都往往溶解度比较大,是因为这些离子可以和水相互结合成团。而缺乏极性的气体如氧气、氮气和氢气在水中的溶解度比较低,就是因为这些物质无法和水相互结合。极性离子如钠离子周围可以吸引许多水分子,形成花冠样结构,这样导致每个离子在水溶液中都有大量水分子伴随,形成体积比离子大许多的水分子团簇。扩散能力和颗粒大小有关系,结合大量水分子的离子在水溶液中的扩散速度会受到限制,不能随意跨越脂质双分子层细胞膜。不过在细胞膜上存在专门运输这些离子的蛋白通道,这些通道蛋白往往具有协助离子剥离水分子的功能。

没有极性的气体分子是独立存在于水中,没有周围水分子的问题,所以这些气体在水溶液中属于鼓励的分子,扩散能力比较强,进入和离开细胞膜也比较容易。氢气、氧气、氮气和二氧化氮都没有极性,进入和离开细胞膜都是非常容易的。研究表明,这些气体在人体内扩散能力也都比较强。但在类似条件下,气体分子大小仍有一定影响,体积越小,扩散能力会越大。氢气是这些气体中体积最小的,所以扩散能力最强。

氢离子是氢原子核,主要是质子(《三体》中智子就是质子),本身体积远小于氢气,但是氢离子在水中其实根本不会独立存在,都是和水分子结合在一起。根据上述论述,氢离子进入和立刻细胞必须经过特定转运蛋白才可以。临床上常用的一种改善胃溃疡的药物,就是一种质子泵阻断剂。另外,负氢离子是负离子,情况和正氢离子不同。负氢离子可以在固体和气体情况下稳定存在,但在水溶液中存在的正氢离子和负氢离子会发生相互结合形成氢气,所以理论上负氢离子不能在水溶液中稳定存在。有少数学者认为负氢离子可以按照等离子的状态存在。

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