Какие свойства воды позволяют ей выполнять защитную амортизационную функции
Каждый из нас наверняка слышал фразу о том, что человеческий организм в большей степени состоит из воды. А задумывались ли вы, почему это так? Зачем нужно такое большое количество жидкости и в целом какую функцию выполняет вода в организме?
Свойства
Вода обладает следующими свойствами:
- прежде всего она хороший растворитель (как для питательных веществ, так и для токсических);
- текучесть;
- имеет высокую теплоемкость и теплопроводность;
- может испаряться;
- способна гидролизировать другие вещества (т. е. вещества разлагаются под ее действием или расщепляются в ней).
Благодаря этим основным свойствам вода выполняет целый ряд жизненно важных функций в организме каждого живого существа. Рассмотрим их подробнее.
Функции воды в организме
Тело человека в среднем на 75 % состоит из воды. Это соотношение с возрастом изменяется, к сожалению, в сторону уменьшения.
Вода, будучи основной составляющей всех жидкостей организма, в частности крови, в которой более 90 % содержится именно ее, выполняет следующие основные функции:
- регуляция температуры тела;
- выведение шлаков, токсинов и продуктов жизнедеятельности;
- транспорт питательных веществ и кислорода;
- усвоение и переваривание продуктов питания;
- транспортная функция;
- амортизация суставов и предотвращение их трения;
- поддержание структур клеток;
- защита тканей и внутренних органов;
- улучшение метаболизма.
Функции воды в процессах терморегуляции заключаются в обеспечении постоянной температуры тела на клеточном уровне путем испарения и потоотделения. Благодаря своей способности переносить достаточно большое количество теплоты, влага, циркулируя в человеческом теле, забирает ее там, где она в излишке, и добавляет туда, где ее недостаточно.
Амортизирующие функции воды в организме обеспечиваются за счет ее большого содержания в синовиальных жидкостях суставов. Это предотвращает трение суставных поверхностей во время нагрузок и работы суставов, а также является определенным защитным буфером при возможных падениях и травмах.
Вода выполняет функцию транспорта необходимых соединений благодаря ее большому поверхностному натяжению. Таким образом, она может проникать везде, даже в межклеточные пространства, доставляя органам и тканям необходимые питательные вещества и выводя продукты их жизнедеятельности.
Общепринятым является тот факт, что от количества употребляемой жидкости напрямую зависит умственная работоспособность человека. Обезвоживание грозит не только упадком сил, энергии, появлением головных болей и головокружения, но и снижением работоспособности, памяти и возможности концентрации на нужной информации.
Также, учитывая, что с возрастом количество воды как составляющей организма снижается, учеными предполагается некая зависимость между количеством жидкости и процессами старения. Поэтому людям старшей возрастной группы особенно внимательно нужно подходить к водному рациону.
В последние годы все чаще отмечаются функции воды и в профилактике многих заболеваний, в том числе и онкологических. Считается, что чем больше жидкости мы употребляем, тем больше она выводится, а с ней и болезнетворные организмы, продукты их жизнедеятельности, токсины и канцерогенные вещества, которые потенциально могут быть плацдармом для развития раковых заболеваний.
Таким образом, все функции воды важны для нормального функционирования всех органов и систем и для комфортного и здорового образа жизни человека.
Интересно, но факт
Чем меньше поступает воды извне, тем больше ее накапливается внутри. Это означает, если вы нерегулярно и в недостаточных количествах употребляете жидкость, то при очередном ее поступлении организм задерживает воду, сохраняя ее как бы про запас. Таким образом, человек не только собственноручно подвергает себя целому ряду заболеваний, но и набирает лишний вес.
Первым сигналом, который дает ваш организм о недополучении им воды, является всем известная усталость. Если длительное время не возмещать физиологические потери жидкости, то человек начинает ощущать ломоту в суставах и дискомфорт в позвоночнике. В организме накапливаются токсины, иммунитет снижается, и человек становится более подвержен заболеваниям, особенно инфекционным.
Важно!
Ежедневно необходимо употреблять 1,5-2 литра жидкости. Регулярный прием качественной воды подарит вам ощущение прилива сил и бодрости, улучшатся процессы пищеварения, перестанут беспокоить головные боли и другие дискомфортные ощущения. Вы не только станете чувствовать себя лучше, но и обязательно будете лучше выглядеть.
Рекомендуется употреблять стакан воды натощак. В течение дня суточная норма должна быть распределена равномерно. Лучше пить воду негазированную и комнатной температуры.
Заключение
Функции воды в организме человека разнообразны и многочисленны. Поэтому не стоит пренебрегать столь важной составляющей вашего рациона. Употребляйте воду в необходимых количествах и будьте здоровы!
Роль воды в клетке для живого организма незаменима.
Она составляет около 70 процентов от ее массы. Остальные 30 процентов занимают органические и неорганические вещества. Недостаток жидкости приводит к истощению или гибели организма.
В данной статье мы узнаем, какие важные функции вода выполняет в клетках.
Какую роль выполняет в клетке вода
Все живые организмы состоят из клеток: человек, растения, животных, бактерии и т.д. Клетка – это наименьшая единица строения живого организма.
Они различаются, но имеют общие признаки.
Источник: Биология, Л.Н Сухорукова, В. С. Кучменко, И. Я. Колесникова
В состав всех клеток входят органические и неорганические вещества. Самое распространенное неорганическое вещество – вода.
Рассмотрим кратко её основные функции.
- Растворитель. Вода выполняет в клетке функцию растворителя, большинство химических реакций протекают только в водной среде.
- Транспортная функция. Помогает переносить питательные вещества из одной части в другую.
- Функция регенерации. С помощью воды удаляются ненужные продукты жизнедеятельности.
- Вода как реагент. Она участвует во многих химических реакциях: полимеризации, гидролиза, в процессе фотосинтеза.
- Терморегуляторная. Поглощает большое количество тепловой энергии при минимальном повышении собственной температуры. Таким образом, защищает организм от перегрева и обеспечивает равномерное распределение тепла по всему организму.
- Придает форму и упругость клетке. Вода практически не сжимается (в жидком состоянии) и служит гидростатическим скелетом. В составе клетке вода занимает 1 место среди всех химических соединений, определяет объем и упругость.
Химическая роль
Вода в качестве реагента участвует во многих химических реакциях:
- фотосинтеза растений;
- гидролизе – разрушении веществ с присоединением воды.
Химический состав клетки
Рассмотрим полный состав на рисунке № 2.
Химический состав
Органические вещества
- Белки – сложные органические соединения. В одном организме может быть несколько тысяч разных видов. Самый известный белок — гемоглобин. Он осуществляет поступление кислорода ко всем клеткам. Благодаря белку Интерферону, организм человека борется с вирусными заболеваниями.
- Углеводы необходимы, как источник энергии. К ним можно отнести: глюкозы, сахарозу и д. р.
- Жиры являются запасным источником энергии и воды. Особенно они важны для животных, впадающих в спячку.
- Нуклеиновые кислоты – высокомолекулярные соединения. Присутствуют во всех живых организмах. Передают наследственную информацию. Они хорошо растворимы в воде, практически нерастворимы в органических растворителях.
Неорганические вещества
- Вода занимает 70 процентов. Она является непосредственным участником роста, размножения, питания, выделения, передвижения веществ в клетке и организме.
- Минеральные соли, растворены в воде. Составляют от 1-1,5 процентов. В растворенном виде они образуют необходимую среду для химических процессов.
- Углекислый газ.
- Кислоты и основания.
Как образуются органические и неорганические вещества
В природе большое разнообразие клеток. Они могут отличаться размерами, функциям, формой. Могут быть свободноживущими или входить в состав многоклеточного организма. При всем многообразии они состоят из одних и тех же типов химических веществ.
Живую клетку отличают 2 особенности:
- высокое содержание воды;
- большое количество сложных органических веществ.
По подсчетам ученых в ней можно встретить около 70 химических элементов, правда, только 24 встречаются постоянно. Рассмотрим рисунок № 3.
По количеству элементы, содержащиеся в клетках, делят на 3 группы.
- Макроэлементы. Встречаются в большом количестве. К ним относят: Кислород, Углерод, Водород, Азот, Серу, Железо, Фосфор, Кальций и т.д.
- Микроэлементы. Встречаются в небольшом количестве такие элементы, как: Марганец, Медь, Кобальт, Цинк и т.д. Несмотря на малое содержание, они выполняют большую роль в обмене веществ.
- Ультрамикроэлементы. Составляют менее 0, 000001 % в организме живых существ. К ним относятся: Золото, Серебро, Платина, Цезий, Селен и т. д.
Процентное содержание элементов не характеризует их важность в организме.
Многие элементы входят в состав биологически важных веществ, ферментов, витаминов. Например, Кобальт входит в состав Витамина В 12.
Эти 70 элементов могут входить в состав клетки. Они образуют 1000 химических веществ, которые можно разделить на неорганические и органические вещества.
Вода в органах и тканях
Всем живым существам необходима вода. Тело человека состоит из воды на 60-80 процентов. Она необходима каждому органу: коже, головному мозгу, желудку, сердцу, зубной эмали, ногтям и т.д.
При недостатке жидкости происходит обезвоживание организма. В клетке человека в разных органах и тканях содержится разное количество воды.
Для наглядности представлен рисунок № 4.
Примечательной особенностью является то, что с возрастом в теле человека становится меньше жидкости.
Например, у новорожденного — 80 процентов жидкости, у пожилого человека — 60 процентов.
Функции свободной воды в бактериальных клетках
Вода в клетках живых организмах бывает двух видов.
- Свободная, входит в состав цитоплазмы, заполняет межклеточные пространства, заполняет сосуды, пространства между органами. Она нужна для транспортировки веществ и для поддержания процессов жизнедеятельности
- Связанная, входит в состав клеточных структур (например, белков, мембран).
Основных различием бактериальной клетки является отсутствие ядра. Вместо него в центральной части находится ядерное вещество, которое выполняет такие же функции. Рассмотрим рисунок № 5.
Бактериальная состоит из 80-90 процентов воды, 10 процентов приходится на долю сухого вещества.
Свободная вода в ее составе выполняет функции:
- растворителя;
- транспортировки;
- обеспечивает процессы метаболизма;
- способствует размножению.
Существуют организмы, не имеющие клеточного строения. К ним относят вирусы.
Заключение
В жизнедеятельности клетки вода выполняет ключевую роль. Её содержание не редко достигает 70-80 процентов. Вода необходима для каждого процесса в живом организме и содержится в каждом органе. Вода – источник жизни, ее биологическая роль бесценна для живого организма.
Непрерывность жизни на нашей планете в течение миллиардов
лет обеспечивается взаимодействием четырех основных элементов — воздух, вода,
огонь и земля. По мнению ученых, водный раствор стал первоначальной
благоприятной средой, где зародились предшественники современных живых существ.
Намного позже, благодаря их активному развитию и жизнедеятельности смогли
сформироваться атмосфера и почва. Вода регулярно подвергается изучению со
стороны научного мира. Уже доказано, что она наделена уникальными свойствами, и
жизнь без воды не сможет продолжать свое существование.
Вода – это жизнь
Основой жизни на Земле является вода. Это вещество самое
распространенное на нашей планете и на 70-95 % входит в состав всего живого
мира. Каждая растительная и животная клетка на 2/3 состоит из водного раствора
необходимых питательных компонентов. Роль воды в биосфере не поддается сомнению
– она задействована в самых разных механизмах и жизненных циклах, а также
является средой обитания для многих макро- и микроорганизмов.
Значение воды в жизни человека
Активное развитие человечества требует регулярного
потребления природных ресурсов. Первостепенным по важности даром природы
является вода, поэтому издревле все цивилизации формировались и продолжали свое
существование только вблизи водоемов. Человек представляет собой главного
потребителя, и значение воды для него неоценимо – используется для питания и
питья, гигиены, в быту, а также для различных сельскохозяйственных и
промышленных нужд. Кроме того, роль воды для человеческого организма
немаловажна с точки зрения биологии:
- Человеческое тело на 50-86% из воды (86% у новорожденного и до 50% у пожилых людей), которая в основном распределяется между клеточным содержимым, межклеточной жидкостью, кровью, лимфой, различными секретами желез и др.
- Исключительно важный источник энергии. Норма потребления жидкости составляет не менее 2 л в день. При недостатке влаги в организме на 12% и более запускаются патологические процессы, а при обезвоживании на 20% наступает летальный исход.
- Способствует поддержанию оптимальной температуры тела.
- Выводит шлаки, токсины и продукты жизнедеятельности.
- Транспортирует ко всем клеткам кислород и питательные вещества.
- Поддерживает структуру клеток, защищает ткани и внутренние органы.
- Амортизирует суставы и предотвращает их трение.
- Способствует усвоению и перевариванию продуктов питания.
Круговорот воды в организме
Живой организм – это транзитный пункт непрерывного потока
жидкости. Водный цикл в нем включает три этапа: поступление, поглощение клетками
и выведение.
Биологические функции воды (транспортная, регуляторная,
структурная, метаболическая) обоснованы ее уникальными свойствами. Она является
универсальным растворителем и входит в состав всех биологических жидкостей,
включая слезы, урину, пот, слюну, лимфу и кровь. Даже межклеточное пространство
и сама клетка на 60-80% состоит из водного раствора питательных веществ,
который обновляется в течение 5-7 дней. Полное обновление жидкостного состава
происходит за 25-30 дней.
Вода в природе
Вода – уникальная субстанция, участвующая во всех физических,
химических и биологических процессах. Она представлена тремя агрегатными
состояниями (газообразное, твердое, жидкое), благодаря чему возможна реализация
важнейшего природного механизма – круговорота воды в природе. За счет
циклического перемещения влаги происходит взаимосвязь и полноценное
функционирование атмосферы, гидросферы, биосферы и литосферы.
Значение воды для всех живых существ на планете невозможно
переоценить:
- Она на три четверти покрывает поверхность земного шара, что в совокупности с солнечной энергией (согласно современным представлениям) способствовало происхождению жизни на микроуровне.
- Все водоемы участвуют в создании климата той или иной местности, способствуют регулировке температурного режима в атмосфере.
- Вода необходима для прорастания семян.
- Ключевой аспект фотосинтеза. Без ее участия растения не могут перерабатывать углекислый газ в кислород.
- Эпидемиологическое значение. Основные этапы жизненного цикла многих паразитов и патогенных микроорганизмов проходят в водной среде (например, плоские черви, возбудители брюшного тифа, бруцеллеза и дизентерии).
Вода в промышленности
Благодаря развитию технологий, во всех отраслях
промышленного производства все чаще требуется высококачественное исходное сырье
и сопутствующие продукты. Для достижения необходимых характеристик применяемого
материала в большинстве случаев используется вода, которая может использоваться
в технологическом процессе следующим образом:
- Выступать сырьем для конечного продукта – от нее напрямую зависит качество и конкурентные преимущества (например, лекарственные препараты, косметика, напитки и др.).
- Непосредственно использоваться в технологическом процессе – от параметров применяемой жидкости может зависеть надежность и срок работы используемого оборудования (как правило, дорогостоящего) или свойства получаемого изделия (например, линии порошковой окраски, линии гидроабразивной резки, производство электроники и др.).
- Сопутствовать технологическому процессу. От качества используемой жидкости зависит срок службы коммуникаций (например, оборотная вода систем охлаждения, нагрева, кондиционирования и др.).
Кроме промышленного производства, вода является главным
элементом в энергетике:
- ГЭС (гидроэлектростанция). Используется сила движущегося водного потока (обычно реки), благодаря чему вырабатываются колоссальные объемы электричества и механической энергии.
- АЭС (атомная электростанция). Применение воды в качестве рабочего тепла и теплоносителя. Такой вариант использование обусловлен ее физическим свойством — высокой теплоемкостью.
- ПЭС (приливные электростанции). Такие сооружения устанавливаются на побережьях океанов и морей, функционируют за счет энергии приливов и отливов. Несмотря на экологичность и низкую себестоимость производства энергии, широкого распространения они пока не получили.
Из-за нерационального использования водных ресурсов, во
многих странах мира возник дефицит питьевой воды. В настоящее время большинство
промышленных предприятий успешно внедряют технологии по ее эффективному
возврату в природу в чистом виде либо вторичному использованию на производстве.
Например, установка очистительных сооружений позволяет повторно применять воду
для снабжения систем пожаротушения, термических циклов производственных
процессов, мойки тротуаров, водоснабжения отопительных систем.
Вода в сельском хозяйстве
Сельское хозяйство по объему потребляемых водных запасов
значительно превосходит все другие производственные отрасли. Его водоснабжение
осуществляется за счет поверхностных и подземных резервуаров, условно
разделяется на несколько видов:
- Организация обводнения и полива земель сельскохозяйственного угодий назначения.
- Системы водоснабжения пастбищ.
- Водоснабжение птицефабрик и животноводческих ферм.
- Системы водопровода населенных пунктов.
- Водообеспечение пунктов ремонта и техобслуживания.
В качестве источников воды для бытовых нужд жителей сельских
поселений (например, питье и приготовление пищи, обслуживание
сельскохозяйственного оборудования и техники, полив полей и теплиц, предприятия
аграрного и животноводческой сферы) принято использовать грунтовые воды. В
случае недостатка подземных резервов для удовлетворения всех потребностей,
возможен водозабор из наземных естественных или искусственных водоемов: реки,
озера и водохранилища. Для организации оптимального водоснабжения особое
внимание уделяется выбору насосного оборудования, станций водоснабжения и
фильтров очистки воды.