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       一個80歲的人對70年前發(fā)生的一些事和當時的一些情景依然清楚地記得，可見大腦中存儲的信息能保留幾十年甚至上百年的時間。人在漫長的生活過程中，看到許多景象、品嘗過許多食物、和家人及朋友進行對話交流、讀過許多書籍報刊、游玩過很多地方的山水名勝，這種種的經(jīng)歷情景都在大腦中存儲起來。大腦存儲的信息量非常非常多。

       人的大腦按質(zhì)量計，水占80％以上。這是人的生物進化以及人的成長過程中，為了儲藏記憶信息的需要，大量地吸收水分子參加的結(jié)果。水在大腦存儲記憶信息中起著重要的作用。探索水在大腦中的結(jié)構(gòu)和功能以及它對存儲信息記憶的作用，了解其化學本質(zhì)和基礎(chǔ)，是未來化學的一個重要內(nèi)容。

       水的結(jié)構(gòu)和水的性質(zhì)密切相關(guān)。氣態(tài)時，單個水分子的結(jié)構(gòu)已準確測定。O—H鍵長為95．72pm，∠HOH鍵角為104．52°。在冰、水或水合物晶體中，H2O分子的價電子對按四面體方向分布。水分子的兩個H原子指向四面體的兩個頂點，顯示正電性，而O原子上的兩對孤對電子指向四面體的另外兩個頂點，顯示負電性，如圖8．2．1所示。水是極性分子，正電性一端常和負離子或其他分子中的負電性一端結(jié)合；負電性一端常和正離子或其他分子中的正電性一端結(jié)合。通常水是通過氫鍵或其他次級鍵和其他分子中的極性基團結(jié)合起來。

       大量地存在于大腦中的水，除起簡單的作為溶劑的功能外，還將參與組成大腦記憶功能的神經(jīng)器官。

       大腦中有幾千億個神經(jīng)元，每個神經(jīng)元中有許多突觸，突觸中含有大量極性基團，如—NH2，—COOH，—OH等。水和神經(jīng)元中的極性基團通過N—H…O，O—H…N和O—H…O等氫健以及其他次級鍵組成比較穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)單元，它既能保護神經(jīng)元免受其他化學物種的干擾，又具有特殊的功能傳遞信息、保存信息、將信息通過微小的化學變化穩(wěn)定地儲存起來，實現(xiàn)大腦的記憶功能。

       純水中最穩(wěn)定的一種超分子結(jié)構(gòu)型式是水分子通過氫鍵構(gòu)成多面體，其中由20個H2O分子組成的五角十二面體最為穩(wěn)定。因為它的五邊形面中兩條邊的夾角為108°，很適合于圖8．2．1中所示的H2O分子中H原子和孤對電子在空間按四面體形的分布。圖8．2．2示出由20個H2O分子組成的五角十二面體。

       除五角十二面體外，較穩(wěn)定的多面體還有由24個H2O分子組成的十四面體。五角十二面體可以和十四面體等多面體共面連接成一維長鏈，或二維平面層型結(jié)構(gòu)或三維骨架型結(jié)構(gòu)。圖8．2．3示出由五角十二面體和十四面體按1：3的比例共面連接形成的三維骨架結(jié)構(gòu)。在這個結(jié)構(gòu)中每個多面體的中心放一個甲烷（CH4）分子，就是可燃冰的結(jié)構(gòu)，每個立方晶胞中含46H2O·8CH4。

       神經(jīng)元中的極性基團，可和水分子共同組成多面體。圖8．2．4（a）示出神經(jīng)元中的—NH2基團代替H2O分子組成的多面體。圖8．2．4（b）示出神經(jīng)元中的—N+H3基團替代H2O分子組成的多面體。兩者在胺基和水分子間形成的氫鍵上略有差異。

       氫鍵體系的形成對于信息的傳遞有重要作用。在電化學實驗測定離子淌度時，H+（或H3O+）和OH-兩種離子的淌度要比其他離子的淌度大得多。物理化學家常用氫鍵體系內(nèi)原子的接力模型來理解，如圖8．2．5所示。

       從圖8．2．4示出的兩種狀態(tài)對于通過氫鍵接力傳遞H+的能力會有不同，而且由于這種結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性也是人腦記憶的一種結(jié)構(gòu)方式。圖8．2．4（a）的結(jié)構(gòu)，具有向神經(jīng)元傳遞信息的功能。當受到從左邊來的H+的信息，傳遞到氫鍵O（2）—H…N時，H脫離O（2），靠近N原子，形成O（2）…H—N氫鍵，即這個過程使—NH2基團變?yōu)?mdash;N+H3，進一步使—COOH變?yōu)?mdash;COO-和H+，如圖8．2．4（b）所示。圖（b）所示的結(jié)構(gòu)是一種相對穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。當形成這種結(jié)構(gòu)以后，由于—N+H3已不能再接受H+，即不能再具有從左向右傳遞H+的能力，它只有單向地從右向左傳遞H+的功能。當右邊的神經(jīng)元得到H+的信息，H+和—COO-結(jié)合，—N+H3基團和O（2）構(gòu)成的O（2）…H—N氫鍵又可以逆向傳遞方式形成O（2）—H…N氫鍵，即恢復到圖（a）所示的狀態(tài)。這兩種狀態(tài)就像電腦中芯片的一個元件，由“0”和“1”表示的兩種狀態(tài)。電腦依靠元件的組裝形成芯片，再進一步經(jīng)過多種功能的微電子技術(shù)構(gòu)成。人腦中傳遞H+的氫鍵體系元件體積更小，O—H…N的鍵長通常只有0．27mm，通過奇妙的組織，形成性能極高的大腦，進行人體的生理活動。

       未來的化學將和生物學以及信息工程學等融合在一起探索大腦具有記憶和指揮各種生理活動功能的奧秘。

       人體存在著經(jīng)絡(luò)，中醫(yī)根據(jù)經(jīng)絡(luò)的分布和穴位繪制圖形，進行針炙按摩，為千百萬人治愈疾病。經(jīng)絡(luò)的存在是經(jīng)過千百萬人實踐所驗證。人體的解剖，至今尚未找到相關(guān)的組織，經(jīng)絡(luò)是擺在當今醫(yī)學界的一大課題。我認為人體經(jīng)絡(luò)和上述水的多面體結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，是水的多面體連接形成的網(wǎng)絡(luò)和人體中各個組織器官相互連系，并能通過結(jié)構(gòu)的微小改變傳遞有關(guān)信息的結(jié)果。關(guān)于水分子組成的多面體網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，至今尚未找到有效的方法去探測闡明，它是未來化學需要關(guān)注的內(nèi)容。

       回顧近一個世紀以來，生命科學中的許多重大進展是在生物物質(zhì)的結(jié)構(gòu)得到闡明以后產(chǎn)生的。蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)、二級結(jié)構(gòu)、三級結(jié)構(gòu)和四級結(jié)構(gòu)通過X射線衍射法闡明后，出現(xiàn)了分子生物學，為在原子、分子水平上闡明生命中的許多作用寞定了基礎(chǔ)。DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的明，為遺傳學和基因等生命的基本問題得到了解決?，F(xiàn)在大腦的記憶和經(jīng)絡(luò)作用的化學結(jié)構(gòu)正有待未來化學去解決。未來的化學是什么，它是和生命科學一起研究解決上述問題的科學。