5. Биологическая роль воды в организме. Транспортная функция воды
5. Биологическая роль воды в организме.
Вода – сок жизни. Так сказал Леонардо да Винчи. Действительно, вода является непременной составной частью всего живого. В растениях содержится до 90% воды, в теле же взрослого человека ее 65%. Даже кости содержат 22% воды. В мускулах её уже 70%, в мозгу и жировых тканях – 75%. В крови – аж 92%. Основная часть воды, около 70%, сосредоточена внутри клеток, а 30% – это внеклеточная вода, которая разделяется на две части: меньшая часть, около 7%, - это кровь и лимфа, а большая часть – межтканевая, омывающая клетки.
И вода не просто там содержится, а играет важнейшую роль в жизнедеятельности организма. Определенное и постоянное содержание воды – вот необходимое условие существования живого организма. При изменении количества потребляемой воды и ее солевого состава нарушаются процессы пищеварения и усвоения пищи, кроветворения. Без воды невозможна регуляция теплообмена организма с окружающей средой и поддержание температуры тела. Вода выводит из организма продукты жизнедеятельности и вредные вещества.
То есть основные физиологические функции воды – наполнитель, растворитель, терморегулятор, носитель (транспортная и информационная роль).
Как наполнитель – вода поддерживает не только внешнюю форму отдельных органов и внешний вид человека в целом, но и обеспечивает нормальное их функционирование. Поэтому человек должен поддерживать нужное количество воды в организме. Человек очень быстро ощущает нарушение водного баланса. Если количество воды в человеческом организме уменьшится на 1-2% (0,5-1л) против нормы, человек испытывает жажду; при уменьшении на 5-8% (2-3 л) его кожа сморщивается, во рту пересыхает, сознание затемняется, могут появиться галлюцинации; потеря 10% влаги (~5 л) вызывает расстройство психического аппарата, нарушение глотательного рефлекса; при потере 14-15% (7-8 л) человек умирает.
Как универсальный растворитель – вода растворяет питательные вещества для их проникания в клетку, участвует в химических процессах при пищеварении, а также вымывает продукты жизнедеятельности и уходит из организма через почки и кожу, унося с собой вредные вещества. Кроме того, вода является той физико-химической средой, благодаря которой может осуществляться большинство реакций обмена веществ, обеспечивающих непрерывный процесс разрушения и восстановления живых тканей. Таким образом, вода является основной биологической жидкостью. Она не только инертная среда, она может также вступать в соединение с другими компонентами живой материи.
Вода играет и терморегулирующую роль – поддерживает необходимую температуру тела. Она осуществляет это своей большой теплоёмкостью в случае снижения температуры и испарением с поверхности тела при его перегреве.
Транспортная функция воды осуществляется благодаря её высокому поверхностному натяжению. Благодаря этому свойству она может проникать в самые тонкие капилляры и межклеточные пространства, неся клеткам организма питание и выводя из них продукты жизнедеятельности. О воде, как носителе информации – позднее.
Качество выполнения всех этих жизненно важных функций зависит от различных свойств воды, чему будет посвящено несколько последующих статей.
Жесткость воды определяется наличием в ней растворимых солей, в основном сульфатов и бикарбонатов кальция, магния, железа.
Жесткость воды выражают в градусах. Один градус жесткости соответствует 0.337 мг-екв/л, что в перерасчете на СаО и MgО составляет 10 и 7.2мг/л соответственно.
Жесткость воды, обусловленная гидрокарбонатами Са(ІІ), Mg(II), Fe(II), называется временной жесткостью. Временная твердость устраняется кипячением: гидрокарбонаты превращаются в средние карбонаты:
М(НСО3)2 МСО3 + СО2 + Н2О
и выпадают в осадок. В результате этого содержание солей в воде снижается. Если повысить рН воды, добавив щелочной реагент (Na2CO3 або Ca(OH)2) наблюдается тот же эффект.
Постоянную жесткость воды не возможно устранить простым кипячением воды; она обусловлена присутствием относительно хорошо растворимых сульфатов, силикатов, хлоридов, которые не разрушаются при кипячении. Для устранения постоянной жесткости воды разработаны разные методы, например:
СaSO4 + Na2CO3 CaCO3 + Na2SO4.
studfiles.net
Роль и функции воды в процессе жизнедеятельности
Вода в жизни организмов играет важнейшую роль. Так выяснено, что полная утрата жиров и понижение наполовину содержания белков в организме в результате голодания не столь опасны, как потеря воды. При отсутствии питья человек погибает через несколько суток в результате дегидратации тканей, когда общее количество воды в организме уменьшается на 10 -12%.
В силу особенностей физико-химических свойств вода имеет следующие биологические функции:
1. Вода - растворитель и стабилизатор растворенных биологических молекул и ионов. В силу своей полярности молекулы воды способны объединяться в структурные агрегаты за счёт возникновения водородных связей. Образуются ассоциаты, состоящие, как минимум из пяти молекул воды (рис.41). Так как при движении молекул воды водородные связи быстро рвутся, ассоциаты могут разрушаться. Поэтому между отдельными молекулами воды и ассоциатами существует равновесие.
Рис.41. Схема образования ассоциатов из молекул воды
Высокая полярность молекул воды объясняет её высокую диэлектрическую проницаемость по сравнению с другими веществами. Для Н2О она равна 80, а, например, для такого хорошего растворителя как этанол - 24. Это значит, что силы сцепления в веществе, помещённом в воду, ослабляются в 3,5 раза больше, чем в этаноле. Поэтому вода - прекрасный растворитель. Вещества в водном растворе имеют водную или гидратную оболочку, которая образуется в результате взаимодействия дипольных молекул Н2О с заряженными группами макромолекул или ионов. Чем больше гидратная оболочка, тем лучше растворимо вещество. Все неорганические и органические соединения, диссоциирующие на ионы, все биологические мономеры (аминокислоты, нуклеотиды, моносахариды, глицерин), все биополимеры (белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды), имеющие полярные группы, растворимы в воде. Так, в простейшей бактериальной клетке на одну молекулу нуклеиновой кислоты приходится около миллиона, на одну белковую молекулу - примерно десять тысяч молекул воды. Молекулы, содержащие неполярные цепи или отдельные группы, плохо растворимы или нерастворимы в Н2О (высшие жирные кислоты, жиры, стероиды и др.).
2. Вода - регулятор теплового баланса организма (сохранение, распределение и отдача тепла). Образованием ассоциатов объясняются аномально высокие температуры кипения, плавления и высокая теплоёмкость воды. Если бы молекулы воды не объединялись в ассоциаты, то, согласно положению кислорода в периодической системе, t кипения его гидрида была бы равна -80°С, a t затвердевания -100°С, т.е. нормальное состояние воды в условиях Земли было бы газообразным жизнь была бы невозможна.
Теплоемкость Н2О более чем в два раза превышает теплоемкость любого биологического вещества. Поэтому Н2О может долго сохранять тепло при изменении температуры окружающей среды и переносить его на расстояния, что важно для поддержания температуры организма.
3. Транспортная функция. Низкая вязкость, подвижность, уникальная стюсобность растворять большое число неорганических и органических соединений обусловливают транспортную функцию Н2О. Она же служит для выведения из организма продуктов распада. Транспорт веществ осуществляется как в больших масштабах - по кровеносной и лимфатической системе, так и в малых масштабах - через клеточные и внутриклеточные мембраны. Большое поверхностное натяжение воды обеспечивает капиллярные явления, т.е. поднятие воды с растворёнными в ней веществами от корня растения по тонким каналам к побегам и, наоборот, от листьев к нижним частям растений (транслирация).
4. Вода выполняет механическую (гидратациоиную) функцию, т.е. способствует сохранению внутриклеточного давления и формы клеток (туpгop).
5. Структурная функция воды. Например, взаимодействие белков с водой обеспечивает их комформацию с преимущественным расположением гидрофильных групп на поверхности белковой глобулы, а гидрофобных - внутри. Ещё большее значение имеет вода для структурной организации биологических мембран и их основы - двойного липидного слоя, в котором гидрофильные поверхности каждого монослоя взаимодействуют с водой, отграничивая от неё гидрофобное пространство внутри мембраны, между монослоями. Вместе с другими соединениями она участвует в качестве основного компонента в формировании единой внутриклеточной структуры. Будучи составной частью субклеточных структур, она может регулировать их функциональную активность: например, от степени набухания митохондрий зависит активность протекания в них окислительного фссфорилирования, от насыщения водой рибосом - поддержание их структур и способности осуществлять синтез белка.
6. Синтетическая функция. Вода - непосредственный участник многих химических реакций. При этом она может играть как анаболическую роль (реакции гидратации и дегидратации, окисления и другие реакции синтеза), так и катаболическую (реакции гидролиза).
7. Электронодонорная или энергетическая функция воды. Например, вода - источник электронов при трансформации энергии в хлоропластах.
studfiles.net
Функции воды в организме. Вода и обмен веществ
Вода - матрица жизни, основа обмена веществ, изменяя свою структуру, свои физико-химические свойства, она регулирует жизненные процессы. Без воды невозможны любые формы жизни - углеродная кремневая и т. д.
Вода крови и лимфы доставляет к клеткам и тканям все необходимые метаболиты и удаляет продукты обмена веществ.
Известны и многочисленные другие механизмы водной регуляции жизненными процессами.
Вода крайне необходима для существования всех живых организмов; она с древности считалась первоисточником жизни наравне с огнем, воздухом и землей. Вода покрывает около 510 млн. кв. км поверхности Земли (около 3/4 поверхности). Общее количество пресной воды на Земле составляет около 24 млн. куб. км. (2% от массы вод морей и океанов), причем 23 млн. куб. км приходится на ледяные массивы Антарктиды и Гренландии. В первичной водной оболочке Земного шара воды было гораздо меньше, чем теперь (не более 10% от общего количества воды в водоемах и реках в настоящее время). Дополнительное количество воды появилось впоследствии в результате освобождения воды, входящей в состав земных недр. По расчетам специалистов, в составе мантии Земли воды содержится в 10—12 раз больше, чем в Мировом океане.
При средней глубине в 4 км Мировой океан покрывает около 71% поверхности планеты и содержит 97,6% известных нам мировых запасов свободной воды. Реки и озера содержат 0,3% мировых запасов свободной воды. Большими хранилищами влаги являются и ледники, в них сосредоточено до 2,1% мировых запасов воды. Если бы все ледники растаяли, то уровень воды на Земле поднялся бы на 64 м и около 1/8 поверхности суши было бы затоплено водой. В эпоху оледенения Европы, Канады и Сибири толщина ледяного покрова в горных местностях достигала 2 км. В настоящее время вследствие потепления климата Земли постепенно отступают границы ледников. Это приводит к медленному повышению уровня воды в океанах. Под влиянием солнечного тепла часть морской воды постоянно испаряется, а образующийся водяной пар поднимается в воздух. Если воздух, содержащий водяной пар, охладится, то выделятся мельчайшие водяные капельки. Из таких капелек состоят облака, которые переносятся потоками ветра с моря на континент. При определенных условиях мелкие капельки сливаются в более крупные, и на Землю выпадает дождь, снег или град. Почва впитывает эти осадки и собирает их в грунтовые воды. Избыток воды пробивается из почвы в виде родников, из них вытекают ручьи, сливающиеся в малые и большие реки. А реки несут воду опять в море, и так завершается этот круговорот воды в природе.
Без круговорота воды Земля имела бы совсем другой вид. Современное строение гор и долин, морских побережий и местностей, удаленных от моря,— все это возникло под влиянием механического и химического воздействия воды.
Без воды не было бы жизни на Земле. Всеживое нуждается в воде, которая является одновременно и важнейшей составной частью растений и животных. Наше тело примерно на 65 % состоит из воды; у некоторых медуз ее содержание доходит даже до 99%. Если бы вода внезапно исчезла с поверхности Земли, то она превратилась бы в мертвую пустыню.
Вода необходима для нормальной деятельности всех жизненных процессов в организме: дыхания, кровообращения, пищеварения и др.
Химически чистой воды в организме нет. В ней растворены многие вещества: белки, сахар, витамины, минеральные соли. Целебные свойства воды связаны с ее молекулярной структурой. И эти свойства исчезают, как только нарушается структура воды.
Н.И.Мазнев
Функции воды в организме
Одной из причин заболеваемости человека является неудовлетворительное качество воды, которую мы употребляем в течение всей жизни. Качество воды зависит от растворенных в ней веществ органической и неорганической природы.
1. Вода в городской сети хлорированная. Хлор - это опасный газ, разрушающий все живое (во многих цивилизованных странах воду давно озонируют). Даже кипячение не уничтожает хлор, -а лишь переводит его в соль, не менее вредную для организма. Хлор нарушает работу защитных систем организма: иммунной и эндокринной.
2. Кроме хлора, вода содержит другие вредные и токсические примеси: соли тяжелых металлов, пестициды, нитраты, окислители, бактерии, вирусы, растворенное железо и соли жесткости. Реже - фтор, марганец, сероводород, фосфаты.
3. Водопроводные трубы давно проржавели и не отвечают требованиям безопасности.
4. Кипяченая вода тоже не отвечает требованиям, предъявляемым к питьевой воде.
5. Поверхностное натяжение водопроводной воды около75 дин/см, а клетка может использовать воду с поверхностным натяжением около 43-45 дин/см. 45 дин/см - это биологически оптимальное поверхностное натяжение пищеварительной жидкости и крови.
Вода выполняет в живой клетке множество функций, главная — структурно -энергетическая!
Вода в природе - это динамическая система, неоднородная от уровня ядер до уровня агрегатов молекул. Вода способна сохранять «память» о структуре растворенных веществ. Можно сказать, перенимает её свойства. Клеточные мембраны имеют в своём составе специфические транспортные белки для ферментов (контролируют транспорт молекул воды в клетки) - аквапорины.
Скрученная молекула ДНК в определенных местах насыщена водой, что обязательно для поддержания структуры, репарации, репликации и функционирования. От воды зависят многочисленные химические реакции, и она служит определяющим компонентом во многих биохимических реакциях.
Наличие воды важно для клеток и жидкостей их окружающих, которые называются интерстициальными (окружают суставы, мышцы и органы ), необходима она и для матрикса (основы) крови. Жидкости заполняют всё пространство внутри клеток и между клетками. Будучи главной жидкостью, в организме вода служит растворителем для минеральных веществ, витаминов, аминокислот, глюкозы и многих других питательных веществ.
Вода играет ключевую роль в пищеварении, всасывании, переносе и утилизации питательных веществ.
Вода является средой для безопасного выведения токсинов и продуктов жизнедеятельности, она решающим образом влияет на процесс терморегуляции в организме, от процесса образования энергии до смазки суставов и процесса репродукции. Нет ни одной системы в организме, которая не зависела бы от воды.
Вода необходима для мышечных сокращений. Мышечные волокна укорачиваются при гидратации (связывании воды) и удлиняется при дегидратации (потере воды ). Это явление обуславливает мышечное движение. Мышечное сокращение, в сущности, представляет собой взаимодействие между водой и белками, образование и разрушение структур воды вызываются определенными белками.
Вода, окружающая белковую молекулу, необходима для переноса электронов с помощью атома водорода, включенных в её молекулу.
Самым важным параметром питьевой воды, с точки зрения современной медицины, является ее «заряд» - окислительно-восстановительный потенциал (ОВП), который должен быть отрицательным, т.к. клетки человека имеют отрицательный ОВП (70 мВ ). Болезни возникают, когда отрицательный потенциал клеток (ОВП) падает ниже нормы. ВОДА, которую мы пьем, давно уже перестала быть питьевой. Пьем Мы, как правило, консервированную воду с положительным ОВП ( +200 ), (+400) мВ (из крана, пластиковых и стеклянных бутылок). Вода с положительным ОВП, проникая в ткани человеческого организма, отнимает электроны от клеток и тканей, которые состоят из ВОДЫ на 80 - 90%. В результате этого биологические структуры организма (клеточные мембраны, органоиды клеток, нуклеиновые кислоты и другие) подвергаются окислительному разрушению. Так организм изнашивается, стареет, жизненно важные органы теряют свою функцию, снижается иммунитет.
www.o8ode.ru
