Биологическая роль воды в организме человека просто неоценима. И не только в организме человека — любое живое существо на нашей планете без воды не может жить. Потеря 20% воды приводит к смерти живого организма или анабиозу.
Даже зубная эмаль содержит до 10% воды. Костная ткань — до 20%. Ткань головного мозга — 85%. Медуза состоит из 95-98%.
Уникальность свойств воды не вызывает сомнений. Об этом мы уже говорили. Но все же давайте вспомним строение молекулы воды. Она состоит из трех атомов: двух атомов водорода и одного атома кислорода.
Кислород с двумя атомами связан ковалентной связью. То есть, строение очень простое. Атом кислорода находится в вершине угла, сторонами которого являются связи с атомами водорода. Угол равен 104,27 градуса.
Физические свойства молекулы воды и ее особенности связаны со структурой воды, обусловленной межмолекулярным взаимодействием. Электронная плотность распределена таким образом, что положительный заряд смещен к атомам водорода, а отрицательный — к атому кислорода.
Образуется так называемый диполь: два положительных заряда дают атомы водорода, два отрицательных, обусловленных валентностью, — атомы кислорода. Четыре заряда образуют тетраэдр.
Такие тетраэдры достаточно активны с соседними молекулами, с которыми и образуют водородные связи. В результате образуются так называемые кластеры. При резком замораживании они очень похожи на снежинки.
Именно образование кластеров и создает рабочую структуру воды. Водородные связи слабее ковалентной в 15-20 раз. Поэтому любое изменение условий позволяет менять такую структуру: какие-то связи будут рваться, другие будут быстро образовываться.
То есть, молекулы воды очень подвижны, обладают высокой чувствительностью и памятью.
Вода является уникальным растворителем. И это также обусловлено ее строением. Она прекрасно присоединяется к большинству молекул, образуя гидраты. Если связь между молекулами воды слабее, чем связь между молекулами воды и вещества, то вещество, естественно, растворяется.
Базовые свойства воды, которые обуславливают ее свойства и функции:
- Благодаря возможности образовывать кластеры и их подвижности, вода связывает живую и неживую природу на нашей планете.
- Значимость воды в обмене веществ клетки обусловлена тем, что вода — уникальный растворитель. Это продукт, в котором растворяется больше всего веществ, чем в чем-либо еще. Вещества поступают в клетку только в виде раствора.
- Все вещества делятся на две группы по отношению к воде:
а) гидрофобные (от греч. fobos — ужас, страх) или нерастворимые в воде. К таким относятся жиры, полисахариды и др.
б) гидрофильные (от греч. fileon — люблю) — растворимые в воде. Это минеральные соли, кислоты, моносахариды и др.
Благодаря этому свойству воды в клетке собираются и создаются биологические мембраны, а белки и ДНК принимают форму спирали.
- Вода обладает высокой теплоемкостью. То есть, чтобы поднять температуру воды, надо затратить достаточно много энергии на разрыв водородных связей. Поэтому вода имеет температуру кипения выше, чем температура кипения спирта.
- У воды высокая теплопроводность, благодаря которой в организме поддерживается тепловое равновесие.
- Вода — химическое соединение, которое участвует в большом количестве химических реакций. Одной из самых распространенных реакций, например, является реакция гидролиза.
- Без воды невозможен процесс фотосинтеза.
- Вода является основной средой для транспорта веществ. Например, это основа кровотока, межтканевой жидкости, лимфы, гормонов и т.д.
- Объем клетки (тургор) и упругость клетки (осмос), также обеспечиваются водой. Это сохраняет форму клетки.
- 10.Оплодотворение яйцеклетки возможно только в водной среде.
- Вода — среда для развития зародыша как человека, так и животных.
- 12.Входит в состав смазочных жидкостей в суставах, околосердечной сумке, плевральной полости.
- 13.Увлажняет слизистую оболочку глаза, носа, кишечника и др. Обеспечивает передвижение веществ по кишечному тракту.
- 14.Участвует в образование секретов — слезы, желчь, сперма, слюна.
Общий вывод можно сделать такой: там, где есть вода — там есть жизнь. Там, где ее нет — нет и жизни.