Какие свойства воды обеспечивают поддержание оптимального теплового режима

Вода является основой жизни на земле, все живое так или иначе состоит из воды, причем человек — в среднем на 75%. Удивительно, но только что родившийся младенец состоит из воды на 90%, а пожилой человек — на 60%. Для поддержания хорошей физической формы и сохранения здоровья важно пить достаточное количество жидкости. Отметим, что от воды очень сильно зависит терморегуляция и дыхание.

Наверное, вы знаете, что в день нужно выпивать не меньше 1-2 литров воды, в теплое время года больше, в холодное — меньше. Причем лучше пить чистую питьевую воду, а не заменители, вроде кофе, кефира, чая или молока.

Вода оказывает благотворное воздействие на организм, она позволяет регулировать температуру нашего тела, каждой клетки организма, также вода является главным участником нашей дыхательной системы. Давайте разберемся подробнее с тем, как вода помогает нам потеть и дышать.

Как вода регулирует температуру

Терморегуляция происходит во многом за счет испарения воды. Вот почему во время жары нам особенно хочется пить — в жаркую погоду вода испаряется в разы быстрее, чем зимой или осенью.

При этом здоровые люди не теряют слишком много воды, поскольку выпивают примерно столько же, сколько теряют с потом и мочой.

В жаркую погоду мы стараемся пить холодную воду, прохладная жидкость позволяет поддерживать нормальную температуру тела в 36,6 °C. А вот в зимнюю стужу мы, наоборот, пьем теплую воду, чтобы согреться и не заболеть.

Важно понимать, как потеря жидкости может отразиться на здоровье человека. Если потерять 6% жидкости — можно почувствовать жар, слабость, головокружение, апатию. Потери воды более 15% приводят к загустению крови и остановке сердца.

Причем чем жарче на улице, тем больше воды нужно нашему телу. Вода и функция регулирования температуры — это неразрывно связанные вещи, во почему необходимо потреблять не менее 1 литра воды в сутки.

Важно утолять жажду вовремя. Носите с собой бутылку с чистой питьевой водой, чтобы не испытывать проблем со здоровьем, когда на улице палит солнце или душно из-за жары и влажности.

Дыхание и вода

Дыхание во многом зависит от количества воды в организме. Например, при недостатке 4% воды у человека учащается пульс, а дыхание становится порывистым.

Если же недостаток жидкости выше 6% — это приводит к серьезной одышке и даже головной боли. Дело в том, что вода — важный источник кислорода для человека, конечно, после воздуха. Вот почему в душных замкнутых помещениях усиливается жажда.

Если организму постоянно недостает жидкости, в первую очередь возникают нарушения в дыхательной системе. Появляются хрипы, кашель, пропадает голос, начинаются приступы удушья.

Достаточно выпивать 1-2 литра воды в день, чтобы не возникали проблемы с дыханием. Помните, что не стоит усердствовать и пить чрезмерное количество жидкости. Можно даже заработать так называемое отравление водой. Конечно, для этого вас должны напоить 4-5 литрами воды.

Воду нужно пить перед принятием пищи, лучше во время спортивных тренировок. Бегайте и пейте воду — вот основной залог здоровья.

Вода как источник здоровья

Теперь мы яснее понимаем, что вода выполняет многие важные функции в нашем организме. Без нее мы не проживем и нескольких дней. Очень важно пить достаточное количество воды, чтобы поддерживать в строю наши системы терморегуляции и дыхания. Вода также ускоряет метаболизм, выводит токсины и предупреждает сердечно-сосудистые заболевания.

Важно пить качественный продукт, прошедший предварительную очистку и фильтрацию. В нашей компании вы можете заказать воду по выгодной цене. Гарантируем высокое качество и отличный вкус.

Тема: Неорганические вещества, входящие в состав клетки.

Цель: формирование представлений о химическом составе клетки и входящих в неё неорганических веществах.

     Вода (H2O) — важнейшее неорганическое вещество клетки. В клетке в количественном отношении вода занимает первое место среди других химических соединений. Вода выполняет различные функции: сохранение объёма, упругости клетки, участие во всех химических реакциях. Все биохимические реакции происходят в водных растворах. Чем выше интенсивность обмена веществ в той или иной клетке, тем больше в ней содержится воды.

Обрати внимание!

Вода в клетке находится в двух формах: свободной и связанной.

• Свободная вода находится в межклеточных пространствах, сосудах, вакуолях, полостях органов. Она служит для переноса веществ из окружающей среды в клетку и наоборот.
• Связанная вода входит в состав некоторых клеточных структур, находясь между молекулами белка, мембранами, волокнами, и соединена с некоторыми белками.

Структура молекулы воды

Уникальные свойства воды определяются структурой её молекулы.

Между отдельными молекулами воды образуются водородные связи, определяющие физические и химические свойства воды.

Характерное расположение электронов в молекуле воды придаёт ей электрическую асимметрию. Более электроотрицательный атом кислорода притягивает электроны атомов водорода сильнее, в результате молекула воды является диполем (обладает полярностью). Каждый из двух атомов водорода обладает частично положительным зарядом, а атом кислорода несёт частично отрицательный заряд.

Частично отрицательный заряд атома кислорода одной молекулы воды притягивается частично положительными атомами водорода других молекул. Таким образом, каждая молекула воды стремится связаться водородной связью с четырьмя соседними молекулами воды.

 Свойства воды

Так как молекулы воды полярны, то вода обладает свойством растворять полярные молекулы других веществ.

Вещества, растворимые в воде, называются гидрофильными (соли, сахара, простые спирты, аминокислоты, неорганические кислоты). Когда вещество переходит в раствор, его молекулы или ионы могут двигаться более свободно и, следовательно, реакционная способность вещества возрастает.

Вещества, нерастворимые в воде, называются гидрофобными (жиры, нуклеиновые кислоты, некоторые белки). Такие вещества могут образовывать с водой поверхности раздела, на которых протекают многие химические реакции. Следовательно, тот факт, что вода не растворяет некоторые вещества, для живых организмов также очень важен.

• Вода обладает высокой удельной теплоёмкостью, т. е. способностью поглощать тепловую энергию при минимальном повышении собственной температуры. Чтобы разорвать многочисленные водородные связи, имеющиеся между молекулами воды, требуется поглотить большое количество энергии. Это свойство воды обеспечивает поддержание теплового баланса в организме. Большая теплоёмкость воды защищает ткани организма от быстрого и сильного повышения температуры. Для испарения воды необходима довольно большая энергия. Использование значительного количества энергии на разрыв водородных связей при испарении способствует его охлаждению. Это свойство воды предохраняет организм от перегрева.

Пример: примерами этого могут являться транспирация у растений и потоотделение у животных. Вода обладает также высокой теплопроводностью, обеспечивая равномерное распределение тепла по всему организму.

Обрати внимание!

Высокая удельная теплоёмкость и высокая теплопроводность делает воду идеальной жидкостью для поддержания теплового равновесия клетки и организма. Вода практически не сжимается, создавая тургорное давление, определяя объём и упругость клеток и тканей.

Пример: гидростатический скелет поддерживает форму у круглых червей, медуз и других организмов. Благодаря силам сцепления молекул на поверхности воды создаётся плёнка, обладающая такой характеристикой, как поверхностное натяжение. Пример: благодаря силе поверхностного натяжения происходит капиллярный кровоток, восходящий и нисходящий токи растворов в растениях.

• К числу важных в физиологическом отношении свойств воды относится её способность растворять газы (O2, CO2 и др.).
• Вода является также источником кислорода и водорода, выделяемых при фотолизе в световую фазу фотосинтеза.

Биологические функции воды

• Вода обеспечивает передвижение веществ в клетке и организме, поглощение веществ и выведение продуктов метаболизма. В природе вода переносит продукты жизнедеятельности в почву и к водоёмам.
• Вода — активный участник реакций обмена веществ.
• Вода участвует в образовании смазывающих жидкостей и слизей, секретов и соков в организме (эти жидкости находятся в суставах позвоночных животных, в плевральной полости, в околосердечной сумке).
• Вода входит в состав слизей, которые облегчают передвижение веществ по кишечнику, создают влажную среду на слизистых оболочках дыхательных путей. Водную основу имеют и секреты, выделяемые некоторыми железами и органами: слюна, слёзы, желчь, сперма и т. д.

Все присутствующие в клетке элементы делятся, в зависимости от их содержания в клетке, на группы: макроэлементы – H, O, N, C,. Mg, Na, Ca, Fe, K, P, Cl, S; микроэлементы – В, Ni, Cu, Co, Zn, Mb и др.; ультрамикроэлементы – U, Ra, Au, Pb, Hg, Se и др. Микроэлементы, как правило, входят в состав витаминых комплексов.

Минеральные вещества в клетке находятся в виде солей в твёрдом состоянии, либо диссоциированы на ионы.

Неорганические ионы представлены катионами и анионами минеральных солей.

Пример:

Катионы: K+, Na+, Ca2+, Mg2+, NH+4.

Анионы: Cl−, H2 PO−4, HPO2−4, HCO−3, NO−3, SO2−4, PO3−4, CO2−3.

Вместе с растворимыми органическими соединениями неорганические ионы обеспечивают стабильные показатели осмотического давления.

Концентрация катионов и анионов в клетке и в окружающей её среде — различна. Внутри клетки преобладают катионы K+ и крупные отрицательные органические ионы, в околоклеточных жидкостях всегда больше ионов Na+ и Cl−. В результате образуется разность потенциалов между содержимым клетки и окружающей её средой, обеспечивающая такие важные процессы, как раздражимость и передача возбуждения по нерву или мышце.  

Являясь компонентами буферных систем организма, ионы определяют их свойства — способность поддерживать рН на постоянном уровне (близко к нейтральной реакции), несмотря на то, что в процессе обмена веществ непрерывно образуются кислые и щелочные продукты.

Пример:

• Анионы фосфорной кислоты (HPO2−4и H2PO−4) создают фосфатную буферную систему млекопитающих, поддерживающую рН внутриклеточной жидкости в пределах 6,9–7,4.
• Угольная кислота и её анионы (H2CO3 и CO2−3) создают бикарбонатную буферную систему и поддерживают рН внеклеточной среды (плазмы крови) на уровне 7,4.
• Соединения азота, фосфора, кальция и другие неорганические вещества используются для синтеза органических молекул (аминокислот, белков, нуклеиновых кислот и др.).

Пример: ионы некоторых металлов (Mg, Ca, Fe, Zn, Cu, Mn, Mo, Br, Co) являются компонентами многих ферментов, гормонов и витаминов или активируют их.

• Калий — обеспечивает функционирование клеточных мембран, поддерживает кислотно-щелочное равновесие, влияет на активность и концентрацию магния.
• Ионы Na+ и K+ способствуют проведению нервных импульсов и возбудимости клетки. Эти ионы входят также в состав натрий-калиевого насоса (активный транспорт) и создают трансмембранный потенциал клеток (обеспечивают избирательную проницаемость клеточной мембраны, что достигается за счёт разности концентраций ионов Na+ и K+: внутри клетки больше K+, снаружи больше Na+).
• Ключевая роль в регуляции мышечного сокращения принадлежит ионам кальция (Ca2+). Миофибриллы обладают способностью взаимодействовать с АТФ и сокращаться лишь при наличии в среде определённых концентраций ионов кальция. Ионы кальция также необходимы для процесса свёртывания крови.
• Железо входит в состав гемоглобина крови.
• Азот входит в состав белков. Все важнейшие части клеток (цитоплазма, ядро, оболочка и др.) построены из белковых молекул.
• Фосфор входит в состав нуклеиновых кислот; обеспечивает нормальный рост костной и зубной тканей.

При недостатке минеральных веществ нарушаются важнейшие процессы жизнедеятельности клетки.