8. Роль воды в организме. Строение и формы воды. Регуляция водного обмена
Организм человека почти на 70 % состоит из воды. Вода – прежде всего растворитель, в среде которого протекают все элементарные акты жизнедеятельности. К тому же вода – продукт и субстрат энергетического метаболизма в живой клетке. Некоторая часть воды в организме может более или менее прочно связываться с растворёнными в ней веществами и с поверхностью биополимерных макромолекул с помощью как водородных связей, так и сил ион-дипольного взаимодействия. Это может приводить к заметному изменению конфигурации, эффективных размеров и весов тех или иных частиц, участвующих в реакции.
Строение воды. Вода – уникальное вещество и все её аномальные свойства (высокая температура кипения, значительная растворяющая и диссоциирующая способность, малая теплопроводность, большая теплота испарения и плавления, большая теплоёмкость, большое поверхностное натяжение и когезия и другие) обусловлены строением её молекулы и пространственной структурой. У отдельно взятой молекулы воды есть качество, которое проявляется только в присутствии других молекул: способность образовывать водородные мостики между атомами кислорода двух оказавшихся рядом молекул, так, что атом водорода располагается на отрезке, соединяющем атомы кислорода. Молекулы H2O, благодаря неравномерно распределенному по их объему электрическому заряду, способны притягиваться друг к другу и образовывать беспорядочные роевые формы и упорядоченные «водяные кристаллы». Свободные, не связанные в ассоциаты молекулы H2O присутствуют в воде лишь в очень небольшом количестве. В основном же вода – это совокупность беспорядочных роев и «водяных кристаллов».
Присущие воде свойства растворителя означают также, что вода служит средой для транспорта различных веществ. Эту роль она выполняет в крови, в лимфатической и экскреторных системах, в пищеварительном тракте.
Суточный водный баланс организма суммарно составляет около 2.5 л и складывается из поступления воды (с питьем и пищей – 2.2 л, образования при обмене веществ – 0.3 л) и выделения воды из организма (с потом – 0.6 л, при дыхании – 0.3 л, с мочой – 1.5 л). При температуре окружающей среды +18 °C потребление воды составляет более 2000 мл/сутки.
Система регуляции обмена воды включает центральное, афферентное и эфферентное звенья. Центральное звено системы контроля обмена воды
– центр жажды. Его нейроны находятся в передней отделе гипоталамуса.
Афферентное звено системы включает чувствительные нервные окончания и нервные волокна от различных органов и тканей (слизистые оболочки полости рта, сосудистого русла, желудка и кишечника, тканей), дистантные рецепторы (зрительные и слуховые). Афферентная импульсация от рецепторов различного типа (хемо-, осмо-, баро-, терморецепторов) поступает к нейронам гипоталамуса. Наиболее важное значение при этом имеют:
– увеличение осмоляльности плазмы крови;
– обезвоживание клеток;
– увеличение уровня ангиотензина II.
Эфферентное звено системы регуляции водного обмена включает почки, потовые железы, кишечник, легкие. Важными регуляторами изменения объема воды в организме являются вещества, регулирующие экскреторную функцию почек (вазопрессин, система «ренин – ангиотензин – альдостерон», натрийуретический фактор).