Полина Соболенко
Неорганическая жизнь
Краткий обзор основных процессов, в которых участвует вода в человеческом организме

Расхожее выражение «Человек на 80% состоит из воды» еще со школьных уроков биологии помнит каждый. Действительно, в составе тканей среднестатистического взрослого человека массой 70 килограммов содержится до 56 литров воды, и в воображении зачастую появляется образ тела человека как «вертикальной лужи». На деле же вода замысловато вплетается во все процессы жизнедеятельности и обеспечивает огромное количество химических процессов внутри тела, поэтому считать организм пассивным вместилищем для воды как минимум некорректно. Какую же роль играет это незамысловатое соединение в физиологии человека?

Правильно переносить

Начнем с очевидного: вода – это основной компонент жидкой части крови, и это отнюдь не случайно. Живой организм и человеческое тело в частности представляет собой сложный комплекс органов и систем, взаимосвязь между которыми осуществляется с помощью нервной и эндокринной системы. Регуляция с помощью желез внутренней секреции при этом требует наличия эффективного переносчика молекул от железы к органу-исполнителю. Рассмотрим несложный пример: адреналин, выработанный в коре надпочечников сам по себе не вызывает характерных эффектов, ведь для реализации передаваемой этой молекулой информации необходимо взаимодействие с рецепторами на поверхности клетки, которая и даст тот или иной физиологический ответ. Плазма крови, а точнее, вода в ее составе, в данном случае становится идеальным средством доставки сигнальной молекулы к органу-мишени, поскольку она является химически нейтральным веществом и не видоизменяет конфигурацию молекулы, имеющую в данном случае принципиальное значение.

Впрочем, вода способна переносить не только сигнальные молекулы. Фильтрация крови, происходящая в почках, подобна пропусканию воды через крупное сито: крупные элементы плазмы, такие как белки, задерживаются на мембране почечного клубочка и возвращаются в кровоток, а мелкие молекулы свободно проникают через этот барьер. В данном случае вода плазмы крови – это «транспорт» для токсических продуктов обмена. Например, таким образом мелкая, но очень опасная молекула аммиака выводится из организма, не успевая накопиться и нанести ущерб, в первую очередь, нервной системе.

С точки зрения биохимии, весь процесс жизнедеятельности можно трактовать как каскад разнообразных реакций, непрерывно текущих в органах и тканях. Какую же роль играет вода в обменных процессах, обеспечивающих нашу жизнь? Всё дело в том, что химические превращения, постоянно протекающие внутри клетки, за редким исключением, протекают только в водной среде. В силу особенностей своего строения молекула воды является полярной, что обусловливает ее хорошую способность растворять полярные вещества. В быту эту особенность воды можно проиллюстрировать простейшим химическим опытом – добавить в воду ложку поваренной соли, и мелкие белые кристаллы исчезнут буквально на глазах. Таким же образом вода растворяет кислоты и щелочи, которыми по химической природе и является большинство соединений, входящих в состав тканей и органов. Природа процесса растворения заключается в том, что гидрофильная молекула в водной среде распадается на ионы, а подавляющее большинство органических веществ становится активным именно в виде иона. Таким образом, наличие воды является важнейшим условием для нормального протекания всех видов обмена веществ.

Давать энергию

Кроме того, вода обеспечивает, пожалуй, самую важную реакцию в цепи энергообмена: именно при взаимодействии с водой энергия химических связей преобразуется в энергию физическую. Универсальным энергоносителем во всех живых организмах является молекула под названием АТФ, которая в ходе гидролиза (т.е. реакции с водой) отдает энергию, заключенную в ней, таким образом обеспечивая протекание всех энергозатратных процессов внутри нашего тела. Потеря большого количества воды в результате «сухого» голодания или некоторых заболеваний ведет в конечном итоге к снижению уровня энергетических процессов, угнетению жизненно важных функций в результате резкого дефицита энергии и скорой смерти. Процесс усвоения пищи также не представляется возможным без воды, поскольку крупные молекулы, такие как белки или полисахариды, не могут проникнуть через слизистую оболочку кишечника в силу своих больших размеров. И только в водной среде, при участии ферментов, огромные молекулы пищевых веществ распадаются на аминокислоты, которые беспрепятственно проникают через эпителий кишечника и попадают в кровь, которая затем приносит эти вещества к органам и тканям.

Помимо важнейшей роли в биохимических процессах, вода также выполняет ряд важных физических функций. С этой точки зрения небезынтересным будет остановиться на теплоизоляционной функции воды. Известно, что если сообщить в водную среду определенное количество тепловой энергии, то вода будет отдавать тепло довольно долгое время. Человек успешно пользуется этой особенностью в быту: отопление квартир наиболее часто осуществляется с помощью радиаторов, в которые поступает горячая вода. Внутри человеческого тела протекает сходный процесс с той лишь разницей, что вода нагревается до 36-37 градусов Цельсия, и таким образом организм защищается от переохлаждения.

Сохранить структуру

Важно отметить также, что и сами внутренние органы, по сути, состоят из воды в различных ее видах. Клетки, составляющие рабочую ткань органа, заполнены жидкой средой — цитоплазмой, которая более чем на 90% состоит из воды. В цитоплазме каждой клетки непрерывно протекают каскады реакций, которые и обеспечивают правильное выполнение органом своей функции. Отсюда следует несложный вывод: нет воды – нет химических превращений – нет функции органа – нет нормальной жизнедеятельности. Однако богатство функций воды в клетке не исчерпывается и этим. Помимо большого разнообразия химических свойств, этому веществу присуще также одна примечательная особенность – в жидком агрегатном состоянии в нормальных условиях воду практически невозможно сжать, и она определяет объем клетки, являясь ее гидростатическим скелетом.

Из вышеописанных свойств воды видно, что это вещество занимает одно из главенствующих мест в обеспечении нормальных физиологических процессов, и без воды жизнь была бы действительно невозможной. Но это может обернуться и против живого организма. В силу различных причин самая распространенная жидкость человеческого тела способна накапливаться в тканях и тканевых пространствах, вызывая отеки. Практически каждый человек хоть раз в жизни наблюдал отеки век у себя или окружающих, но не всегда отеки столь безобидны. Например, отеки ног могут говорить о нарушениях со стороны сердечно-сосудистой системы, а некоторые виды отеков и вовсе опасны сами по себе. Скопление жидкости в плевральной полости угнетает дыхательную функцию, «поджимая» легкое снизу, что приводит к выключению альвеол из газообмена, а гидроцефалия, или водянка головного мозга, приводит к сдавлению рабочей ткани головного мозга и влечет за собой тяжелые нарушения со стороны центральной нервной системы.

Может показаться странным, но потребление воды само по себе может привести в отсутствие лечения к смертельной патологии, которая называется водным отравлением, и это отнюдь не отравление примесями, содержащимися в жидкой среде. Суть этого процесса заключается в том, что при разовом потреблении большого (более 4 литров) количества воды почки перестают выполнять выделительную функцию в необходимом объеме, переставая справляться с огромным количеством жидкости, разбавляющим кровь. Тем временем, благодаря разности концентраций ионов внутри клеток и в составе разбавленных жидких сред организма, происходит разрыв клеточных мембран и массированное разрушение тканей организма, в том числе и красных кровяных телец, и одним из наиболее заметных признаков водного отравления является выделение большого количества мочи, подкрашенной гемоглобином в красный цвет. Больной при этом испытывает кислородное голодание, поскольку резко падает количество эритроцитов, выполняющих, как известно, функцию доставки кислорода к тканям.

Итак, вода, безусловно, является важнейшим веществом в составе организма человека, незаменимой жидкостью, альфой и омегой всех процессов жизнедеятельности, но при этом источник жизни при определенном стечении обстоятельств способен нанести организму тяжелейшие повреждения и значительно нарушить функции важнейших систем человеческого тела.

 


Если вы нашли опечатку, выделите её и нажмите Ctrl+Enter


Понравилась статья? Подпишитесь!

Технология голода

Подробный рассказ поведения организма человека при отказе от пищи на длительное время.

Становясь человеком

Как из одной простой клетки получается один из сложнейших организмов на Земле