Физико-химические свойства воды

Вода является жидкостью, обладающей уникальным сочетанием це­лого ряда важных физико-химических свойств.

• Молекулы воды обладают высокой полярностью и образуют друг с другом водородные связи. В жидкой воде каждая молекула с помо­щью водородных связей соединяется с тремя или четырьмя соседними молекулами. Благодаря огромнейшему количеству водородных связей рода но сравнению с другими жидкостями имеет большую теплоем­кость и теплоту испарения, высокую температуру кипения и плавления, высокую теплопроводность. Наличие таких качеств позволяет воде ак­тивно участвовать в терморегуляции.

• Вода обладает низкой вязкостью и представляет собой весьма подвижную жидкость. Причиной высокой подвижности воды является очень малое время существования водородных связей (время полужиз­ни каждой водородной связи менее 10~⁹с!). Поэтому в воде постоянно происходит образование и разрушение большого количества водород­ных связей, что обусловливает данное свойство. Вследствие высокой текучести вода легко циркулирует по различным полостям организма (кровеносным и лимфатическим сосудам, межклеточным пространст­вам и т. д.).

• Благодаря выраженной полярности молекул воды в ней растворя­ются различные органические и неорганические вещества, тоже имею­щие полярные молекулы. (Большинство химических соединений, вхо­дящих в живые организмы, обладают полярностью и поэтому хорошо растворяются в воде.)

Биологическая роль воды

текающих в организме. Большое количество воды (около 400 мл в су­тки) образуется в процессе тканевого дыхания.

Поступление воды в организм

Средняя суточная потребность взрослого человека в воде 2,5-2,8 л (40 мл на 1 кг массы тела). У детей при расчете на 1 кг массы тела по­требность в воде в несколько раз выше, чем у взрослых.

Основные источники воды:

Питьевая вода Жидкая пища Твердая пища Эндогенная вода (образуется в организме при окислении органических соединений)

900-1000 мл/сутки 600-650 мл/сутки 650-700 мл/сутки 350-450 мл/сутки

Всего: 2500-2800 мл/сутки

Выведение воды из организма регуляция водного баланса

Обмен воды находится под контролем нервно-гормональной регу­ляции.

Поступление в организм экзогенной воды контролируется чувством жажды. Возникает жажда при уменьшении содержания воды в орга­низме даже на несколько процентов. Механизм возникновения жажды заключается в следующем. При дефиците воды происходит сгущение крови, и в ней повышается осмотическое давление. Увеличение осмо­тического давления крови воспринимается осморецепторами, с кото­рых информация рефлекторным путем поступает в кору головного моз­га, где и формируется это чувство.

Основным гормоном, вызывающим задержку воды в организме, яв­ляется вазопрессин. Этот гормон вырабатывается гипоталамусом, хра­нится в задней доле гипофиза и из нее выделяется в кровь. Под влияни­ем вазопрессина в почках ускоряется обратное всасывание воды из первичной мочи в кровь, что приводит к уменьшению диуреза и за­держке воды в организме (см. главу 13 «Биохимия почек и мочи»). В связи с таким действием вазопрессин часто называют антидиурети­ческим гормоном.

Удержанию воды в организме также способствует гормон коры надпочечников - альдостерон. Под влиянием альдостерона в процессе образования мочи повышается скорость обратного всасывания в кровь ионов натрия и уменьшается обратное всасывание ионов калия. В итоге происходит задержка в организме ионов натрия и потеря ионов калия. Ионы натрия в отличие от ионов калия хорошо взаимодействуют с во­дой, образуя гидратную оболочку. Поэтому задержка натрия в орга­низме сопровождается сохранением в нем воды.

Выделение воды из организма стимулируется гормоном щитовид­ной железы - тироксином. При избытке этого гормона усиливается выведение воды кожей.

Благодаря нервно-гормональной регуляции в организме поддержи­вается равновесие между потреблением и выделением воды: сколько воды поступает в организм, столько же и выводится. Таким образом, Действие нервно-гормональной регуляции направлено в конечном счете ^На поддержание постоянства содержания воды в организме.

быть вызвана приемом пищи с большим содержанием поваренной соли (выше отмечалось, что ионы натрия обладают способностью связывать воду за счет образования гидратной оболочки).

Уменьшение содержания воды в организме приводит к обезвожи­ванию тканей. Обезвоживание может возникнуть при ограничении по­ступления воды, при чрезмерных потерях воды при ряде заболеваниях (сахарный и несахарный диабет и др.). У спортсменов частичное обез­воживание организма может быть вызвано большими потерями воды с потом и выдыхаемым воздухом при выполнении ими большого объема тренировочных и соревновательных нагрузок, особенно при высокой температуре и низкой влажности.

Для предупреждения обезвоживания необходимо соблюдать питье­вой режим. В частности, рекомендуется «запасаться» водой, выпивая 400-500 мл воды за 40-60 мин до начала тренировки или соревнования. Во время тренировки или соревнования необходимо пополнять запасы воды в организме путем частого приема небольших порций (40-50 мл) воды или, что предпочтительнее, углеводно-минеральных напитков.

ОБМЕН МИНЕРАЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ

В организме человека содержится около 3 кг минеральных (неорга­нических) веществ, что составляет 4% от массы тела. Минеральный со­став организма очень разнообразен, и в нем можно обнаружить почти все известные минеральные элементы, однако содержание их неодинаково.

Минеральные элементы, входящие в состав организма в больших количествах (десятки и сотни граммов и даже более) получили назва­ние макроэлементы. В табл. 2 приведены данные о содержании мак­роэлементов в организме человека.

Таблица 2 Содержание макроэлементов в организме человека Макроэлемент Содержание в организме в% в граммах Кальций 2,0-2,1 1400-1600 Фосфор 1,1-1,2 770-850 Калий 0,25-0,26 180-200 Хлор 0,15-0,17 100-120 Натрий 0,10-0,12 70-85 Магний 0,03-0,04 20-30

Остальные минеральные элементы находятся в организме в очень малых количествах и поэтому называются микроэлементами. К ним
относятся Fe, F, J, Си, Zn, Mn, Mo, Co, Sn, As, Ni, Cr, Br и др. В настоящее время установлено участие многих микроэлементов в обмене веществ.