生命水的状态
水分子是一个具有特殊性质的化合物，由于其中氢、氧原子周围的电子空间分布的不对称性，使得它成为一个两端带有异性电荷的强偶极子(图1)。一个水分子中的氢原子具有贡献出自已的电子与另一个水分子上电负性很强的氧原子结合而形成氢键的能力。一个水分子可以键合另外4个水分子。因此，在液体状态下的水分子，常常不是以单个分子的形式存在，而是形成二聚体、三聚体或四面体。氢键是一种弱键，它的能量约为1.7～7 kcal／mol与水的热涨落能(5kcal／mol)相近。因此，当温度和环境稍有改变时，氢键很容易形成，也很容易断裂，稳定在某一状态下的寿命极短。结构的易变性给水的研究带来了很大的困难，这就是为什么到现在还没有一个令人满意的描述水结构的动力学模型的原因。1963年前后，弗朗克等人提出的液体闪烁双结构模型被确认为是较合理的理论。他们把生物系统中的水看成是有序的类冰结构与单体水分子、双聚体水分子的混合体，各种结构所占的比例由温度和环境而定。在生物体系内这种易变的水结构，在蛋白质等细胞组分的影响下，会有什么变化呢？这种变化有没有生物学意义呢？这是许多科学工作者十分感兴趣的问题。
谈到细胞内水的状态就不能不涉及细胞原生质的结构这一细胞学的根本问题。早在19世纪末范特荷夫、阿累尼乌斯等，就奠定了稀溶液的理论基础；生物学家德沃雷斯、裴弗尔、伯恩施坦等，将其成功地应用于生物学，解释了生物电现象。自此稀溶液理论就成为生物物理研究的指导思想。而细胞则被看成是由半透膜环绕着的各生化组分的稀溶液。与此同时，还有一批学者持不同的观点，他们认为细胞原生质不能等同于溶液，而把细胞原生质看作是物理、化学性质不同且各相异性的多相体系。在原生质结构问题上的两大学派必然导致对细胞内溶质的传输、积累以及细胞水的状态的不同认识。一种认为，细胞溶质对水的影响很小，细胞内水的性质与普通水相比没有区别；另一种认为，细胞内水均处于有序状态。然而，目前更多的科学工作者持中间观点，认为此两种状态共存于生物体系中。目前，这种折衷的观点已被大量实验所证实。