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!

Помпеи ядерной эпохи

Что происходило в Чернобыле 30 лет назад и как это отразилось на здоровье жителей города и ликвидаторов аварии. Перевод The Spiegel.

Оголенный нерв

Подробный рассказ про причины, патогенез и перспективы лечения рассеянного склероза