Структура, свойства и функции воды. Транспортная

Вода играет важнейшую роль в жизни клеток и живых организмов в целом. Помимо того, что она входит в их состав, для многих организмов это еще и среда обитания. Роль воды в клетке определяется ее свойствами. Свойства эти довольно уникальны и связаны главным образом с малыми размерами молекул воды, с полярностью ее молекул и с их способностью, соединяться друг с другом водородными связями.

Молекулы воды имеют нелинейную пространственную структуру. Атомы в молекуле воды удерживаются посредством полярных ковалентных связей , которые связывают один атом кислорода с двумя атомами водорода. Полярность ковалентных связей (т.е. неравномерное распределение зарядов) объясняется в данном случае сильной электроотрицательностью атомов кислорода по отношению к атому водорода; атом кислорода оттягивает на себя электроны из общих электронных пар.

Вследствие этого на атоме кислорода возникает частично Отрицательный заряд, а на атомах водорода - частично положительный. Между атомами кислорода и водорода соседних молекул возникают водородные связи.

Благодаря образованию водородных связей молекулы воды им одна с другой, что и обусловливает ее исходное состояние при нормальных условиях.

Вода является превосходным растворителем для полярных веществ, например солей, сахаров, спиртов, кислот и др. Вещества хорошо растворимые в воде, называются гидрофильными .

Абсолютно неполярные вещества типа жиров или масел вода не растворяет и не смешивается с ними, поскольку она не может образовывать с ними водородные связи. Нерастворимые в воде вещества называютсягидрофобными .

Вода обладает высокой удельной теплоемкостью . Для разрыва водородных связей, удерживающих молекулы воды, требуется поглотить большое количество энергии. Это свойство обеспечивает поддержание теплового баланса организма при значительных перепадах температуры в окружающей среде. Кроме того, вода обладает высокой теплопроводностью , что позволяет организму поддерживать одинаковую температуру во всем его объеме.

Вода обладает также высокой теплотой парообразования , т.е. способностью молекул уносить с собой значительное количество тепла, охлаждая организм. Это свойство воды используется при потоотделении у млекопитающих, тепловой одышке у крокодилов и транспирации у растений, предотвращая их перегрев.

Для воды характерно исключительно высокое поверхностное натяжение . Это свойство имеет очень важное значение для адсорбционных процессов, для передвижения растворов по тканям (кровообращение, восходящий и нисходящий токи в теле растений). Многие мелкие организмы извлекают для себя пользу из поверхностного натяжения: оно позволяет им удерживаться на воде или скользить по ее поверхности.

Биологические функции воды

Транспортная . Вода обеспечивает передвижение веществ в клетке и организме, поглощение веществ и выведение продуктов метаболизма.

Метаболическая . Вода является средой для всех биохимических реакций в клетке. Ее молекулы участвуют во многих химических реакциях, например при образовании или гидролизе полимеров. В процессе фотосинтеза вода является донором электронов и источником атомов водорода. Она же является источником свободного кислорода.

Структурная . Цитоплазма клеток содержит от 60 до 95 % воды. У растений вода определяет тургор клеток, а у некоторых животных выполняет опорные функции, являясь гидростатическим скелетом (круглые и кольчатые черви, иглокожие).

Вода участвует в образовании смазывающих жидкостей (синовиальная в суставах позвоночных; плевральная в плевральной полости, перикардиальная в околосердечной сумке) и слизей (которые облегчают передвижение веществ по кишечнику, создают влажную среду на слизистых оболочках дыхательных путей). Она входит в состав слюны, желчи, слез, спермы и др.

Минеральные соли . Молекулы солей в водном растворе диссоциируют на катионы и анионы. Наибольшее значение имеют катионы: К + , Na + , Са 2+ , Mg 2+ и анионы: Cl — , H 2 PO 4 — , HPO 4 2- , HCO 3 — , NO 3 — , SO 4 2- . Существенным является не только содержание, но и соотношение ионов в клетке.

Разность между количеством катионов и анионов на поверхности и внутри клетки обеспечивает возникновение потенциала действия, что лежит в основе нервного и мышечного возбуждения. С разностью концентрации ионов по разные стороны мембраны связывают активный перенос веществ через мембрану, а также преобразование энергии.

Анионы фосфорной кислоты создают фосфатную буферную систему, поддерживающую pH внутриклеточной среды организма на уровне 6,9.

Угольная кислота и ее анионы создают бикарбонатную буферную систему, которая поддерживает рН внеклеточной среды (плазма крови) на уровне 7,4.

Некоторые ионы участвуют в активации ферментов, создании осмотического давления в клетке, в процессах мышечного сокращения, свертывании крови и др.

Некоторые катионы и анионы могут включаться в комплексы с различными веществами (например, анионы фосфорной кислоты входят в состав фосфолипидов, АТФ, нуклеотидов и др.; ион Fe 2+ входит в состав гемоглобина и т.д.).

Воде обладает уникальными химические и физические свойства. Взгляните на рисунок 6.1: молекула воды (Н2О) состоит из двух атомов водорода, соединенных с атомом кислорода ковалентными связями. На полюсах молекулы воды находятся

положительные и отрицательный заряды, то есть она полярная. Благодаря этому две соседние молекулы обычно взаимно притягиваются за счет сил электростатического взаимодействия между отрицательным зарядом атома кислорода одной молекулы и положительным зарядом атома водорода другой. При этом возникает водородная связь (рис. 6.2), в 15-20 раз слабее ковалентная. Когда вода находится в жидком состоянии, ее молекулы непрерывно движутся и водородные связи постоянно то разрываются, то возникают вновь.

Часть молекул воды формирует водную оболочку вокруг некоторых соединений (например, белков). Такую воду называют связанной, или структурированной (4-5% общего количества воды в организмах). Структурированная вода формирует водную оболочку вокруг определенных молекул, предотвращает их взаимодействия. Кроме того, вода участвует в поддержании структуры определенных молекул, например белков. Остальные 95-96% воды называется свободной: она не связана с другими соединениями.

Зависимости от температуры среды вода способна изменять агрегатное состояние. Снижения температуры вода из жидкого состояния может переходить в твердое, а за повышение - в газовать.

Образование кристаллов льда в клетках организмов разрушает клеточные структуры. Это приводит к гибели клеток и всего организма. Именно поэтому млекопитающих и человека невозможно заморозить, а затем - разморозить без потери способности восстанавливать процессы жизнедеятельности.

Под влиянием растворенных в ней веществ вода может менять свои свойства, в частности точки температур замерзания (плавления) и кипения, что имеет важное биологическое значение. Например, в клетках растений с наступлением зимы повышается концентрация растворов углеводов, членистоногих - глицерина, рыб - белков и т.д.. Это снижает температуру, при которой вода переходит в твердое состояние, что предотвращает промерзание. Представьте себе: среди насекомых известны льодовичникы (рис. 6.3), способны сохранять активность на снежном покрове (они живут и в Украине). Молекулам воды присуща способность к ионизации, когда они расщепляются на ионы водорода и гидроксила. Хотя ионизация химически чистой воды очень слабая (при температуре +25 ° С из 107 молекул только одна находится в ионизированном состоянии), она играет важную биологическую роль. От концентрации ионов водорода, которую оценивают по водородным показателем (рН - значение отрицательного десятичного логарифма концентрации ионов Н +), зависят структурные особенности и активность макромолекул и т.д.. Нейтральной реакции раствора соответствует рН 7,0. Если его значение ниже-реакция раствора кислая, выше - щелочная. В разных частях организма и даже одной клетки можно наблюдать разные значения водородного показателя. Это важно для осуществления процессов обмена веществ, поскольку одни ферменты активны в щелочной среде, другие - в кислой. Например, у инфузории-туфельки пищеварительные вакуоли периодически «путешествуют» по клетке, оказываясь то в кислой, то в щелочной среде. При этом последовательно активные то одни пищеварительные ферменты, то другие, способствует лучшему перевариванию питательных веществ. Вспомните: у человека и млекопитающих ферменты желудочного сока активны в кислой среде, а поджелудочного - в щелочной.

Водные растворы, способные противостоять изменению их показателя рН при добавлении определенного количества кислоты или щелочи, называют буферными системами. Они состоят из слабой кислоты (донора Н +) и основы (акцептора Н +), способных соответствии связывать ионы гидроксила (ОН-) и водорода (Н +), благодаря чему рН внутри клетки почти не изменяется.

Вода определяет физические свойства клеток - объем и внутриклеточное давление (тургор). По сравнению с другими жидкостями в нее относительно высокие температуры кипения и плавления, что обусловлено водородными связями между молекулами воды.

Вода - значительно лучше растворитель, чем большинство других известных жидкостей. Поэтому все вещества подразделяют на хорошо растворимые в воде (гидрофильные) и нерастворимые (гидрофобные).

К гидрофильных соединений предстоит много кристаллических солей, например поваренная соль (NaCl), глюкоза, фруктоза, тростниковый сахар и т.д.. Гидрофильные соединения содержат полярные (частично заряженные) группы, способные взаимодействовать с молекулами воды или ионизуватися (образовывать заряженные ионы из нейтральных частей своей молекулы). Это, например, аминокислоты, содержащие карбоксильные (-СООН) и аминные (-NH2) группы.

Гидрофобные вещества (почти все липиды, некоторые белки) содержат неполярные группы, которые не взаимодействуют с молекулами воды. Они растворяются преимущественно в неполярных органических растворителях (хлороформ, бензол).

Существуют и амфифильных вещества, например фосфолипиды (соединения липидов с остатками ортофосфатнои кислоты), липопротеиды (соединения липидов с белками), много белков. Одна часть молекулы этих соединений проявляет гидрофильные свойства, другая - гидрофобные.

Когда определенная соединение переходит в раствор, ее молекулы приобретают способность к движению и их реакционная способность возрастает. Именно поэтому большая часть биохимических реакций происходит в водных растворах.

Вода как универсальный растворитель играет важную роль в обмене веществ. Проникновение веществ в клетку и выведение из нее продуктов жизнедеятельности возможно в основном лишь в растворенном состоянии.

Вода как универсальный растворитель играет чрезвычайно важную роль в транспорте различных соединений в живых организмах. Растворы органических и неорганических веществ растения транспортируют по ведущим тканях или межклетниках. У животных такую функцию выполняют кровь, лимфа, тканевая жидкость и т.д..

Вода участвует в сложных биохимических превращениях. Например, при участии воды происходят реакции гидролиза - расщепления органических соединений с присоединением к местам разрывов ионов Н + и ОН-.

С водой связана способность организмов регулировать свой тепловой режим. Ей свойственна высокая теплоемкость, которая предопределяет способность поглощать тепло при незначительных изменений собственной температуры. Теплоемкость - количество тепла, необходимого для нагревания тела или среды на 1 ° С. Благодаря этому вода предотвращает резким изменениям температуры в клетках и организме в целом при резких ее колебаний в окружающей среде. Поскольку на испарение воды расходуется много теплоты, организмы таким образом защищают себя от перегрева (например, транспирация у растений, потоотделение у млекопитающих, испарения влаги со слизистых оболочек животных).

Благодаря высокой теплопроводности вода обеспечивает равномерное распределение тепла между тканями и органами организма. Например, благодаря циркуляции жидкостей внутренней среды у животных или движения растворов по телу растения.

Водные растворы определенных соединений служат маслом, защищает поверхности постоянно подвергаются трению. Например, жидкость, которая заполняет полость суставов, облегчает скольжение суставных поверхностей, уменьшая трение между ними. Она также питает хрящ, покрывающий суставные поверхности костей.

Каждому виду организмов присущ водный баланс - определенное соотношение между поступлением воды и ее расходованием. Если расходы воды превышают ее поступления в организм, наблюдают водный дефицит отрицательно влияет на различные процессы жизнедеятельности (у растений - фотосинтеза, транспирации, у растений и животных - терморегуляции, протекания биохимических процессов и т.п.). Поэтому поддержание водного баланса - одно из условий нормального функционирования любого организма.

Биологические функции воды

Транспортная . Вода обеспечивает передвижение веществ в клетке и организме, поглощение веществ и выведение продуктов метаболизма.

Метаболическая . Вода является средой для всех биохимических реакций в клетке. Ее молекулы участвуют во многих химических реакциях, например при образовании или гидролизе полимеров. В процессе фотосинтеза вода является донором электронов и источником атомов водорода. Она же является источником свободного кислорода.

Структурная . Цитоплазма клеток содержит от 60 до 95 % воды. У растений вода определяет тургор клеток, а у некоторых животных выполняет опорные функции, являясь гидростатическим скелетом (круглые и кольчатые черви, иглокожие).

Минеральные соли

Молекулы солей в водном растворе диссоциируют на катионы и анионы. Наибольшее значение имеют катионы: К + , Na + , Ca 2+ , Mg 2+ и анионы: Cl - , H 2 PO 4 - , HPO 4 2- , HCO 3 - , NO 3 - , SO 4 2- . Существенным является не только содержание, но и соотношение ионов в клетке.

Давайте разберемся, что же такое вода?

Это, прежде всего, простое химическое соединение, включающее в себя один атом водорода и два атома кислорода - это формула воды .

Но вода, которую мы используем, или для питья или для умывания, в общем, вся вода, что нас окружает, является носителем растворенных в ней различных микроэлементов, определяющие её минеральный состав .

От того где человек берет воду, это может быть вода из открытых источников (реки, озера, моря) или с гор Кавказа (ледниковая), или наконец из подземных природных кладовых (артезианская) будет меняться и её состав, который определяет физическую полноценность воды, и от которого напрямую зависит здоровье человека.

Физиологическая полноценность определяется ее оптимальным составом микро- и макроэлементов для организма.

И ещё одним из новых направлений в изучении свойств воды являются исследования: структуры воды , включающей в себя такие понятия, как энергоинформационная или кластерная память воды .

Если мы пьем физиологически полноценную воду (вода высшей категории), то клеткам не приходится приспосабливать эту воду к внутренней среде организма. Дело в том, что организму приходится затрачивать колоссальные усилия на биосовместимость, если вода не достаточно качественна (должно быть определенное поверхностное натяжение, окислительно-восстановительный потенциал, жесткость воды, структура, слабая минерализация, слабая щелочность и др.). Например, известно, что у водопроводной воды поверхностное натяжение составляет 73 дин/см, а внутри клетки и во внеклеточной воде - 43дин/см. Поверхностное натяжение - это крепко сцепленные друг с другом молекулы. Проверить его можно так: положить на поверхность воды бритву или иголку. Их удельный вес в 8-10раз больше, чем у воды, но они в ней не тонут из-за поверхностного натяжения воды.

У воды достаточно много уникальных свойств. Именно поэтому живые существа выбрали ее в качестве основного строительного материала для своего тела.

1) Транспортная функция воды и очистительная : Вода несет питательные вещества к клеткам, выводит токсины и шлаки, доставляет кислород. Водный раствор крови состоит из 80 процентов чистой воды. Вся очистительная и выделительная система организма - лимфа, пот, моча - тоже чистая вода, в которой растворены удаляемые из организма продукты. Мы потеем и с потом выходит до полутора литров воды в сутки даже в тени и в умеренном климате. Канализационная система нашего тела, по которой выбрасывается из организма весь «шлак» обмена веществ, тоже для своего нормального функционирования требует немало воды. Кроме того, с возрастом наш организм вырабатывает все меньше гормонов. 80% гормонов, как известно, секретируется в тонком кишечнике. Чем более загрязняется тонкий кишечник слизью, водонерастворимыми веществами, тем меньше гормонов, - тем хуже работает пищеварительная система. А почистить его очень просто. Не надо покупать специальных лекарств или чего-то ждать. Нужно каждый день с утра натощак, а также перед каждой едой выпивать 1-2 стакана воды. Так вода сразу всасывается в кишечник и промывает его. Во время пищи ни в коем случае нельзя пить воду. Мы смываем ферменты, которые переваривают пищу. А вот после приема пищи через 2.5 часа нужно также выпить стакан воды.

При отравлении человеку, в основном, дают только воду. Чтобы скорее вывести из организма отравляющие продукты и обновить всю воду в организме. Особенно это касается мам, кормящих грудью. Если такая женщина отравилась каким-то продуктом, то кормить ребенка грудью можно, главное пить воду!!! Из нее, в основном образуется молоко, и вода же выведет все яды.

Вода может избавить от запоров и геморроя, так как будет являться своеобразной смазкой для всех систем пищеварения и выведения.

О свойствах воды: Известно, что вода растворяет в себе все известные вещества, однако, она не вступает во взаимодействие с транспортируемыми ею веществами. Кроме того, вода обладает высокой текучестью в органах и клетках в любых его условиях. Ни одна другая жидкость в условиях Земли не обладает одновременным сочетанием таких свойств!

2) Вода доставляет кислород в клетки и помогает крови удалить углекислый газ . Когда мы дышим легкими, то изгоняем из себя каждые сутки 300—400 граммов воды. А кожа, когда дышит, расходует даже вдвое больше воды.

3) Вода-универсальный растворитель Как мы уже сказали, вода растворяет в себе все известные вещества, но по отношению к организму она нейтральна! Вода расщепляет все питательные вещества на первичные компоненты (белки на аминокислоты, крахмалы на простые сахара, жиры на жирные кислоты). Именно этим объясняется то, что вода помогает семени взрасти и превратиться в цветок или дерево.

Основная масса воды в организме выполняет роль среды, в которой проходят различные реакции. Вода, поступающая в организм, должна быть нейтральной, а лучше слабощелочной, как и жидкости в организме.

4) Сохраняет температуру постоянной 36.6 градусов Вода обладает большой теплоемкостью (4.19 кДж/(кг. К), что в 30 раз выше, чем у других веществ. А это значит, что она обеспечивает наилучшие условия для накопления и сохранения тепла, которое необходимо нашему организму, чтобы поддерживать стабильность всех процессов в организме. Так как для регуляции процессов в организме требуется сохранять температуру с точностью до десятых долей градуса. Свойство воды: одновременно обладает высокой теплоемкостью и довольно низкой теплопроводностью. Это свойство человек использовал не только для обогревания своего тела, но и для обогрева своего жилья с помощью батарей центрального отопления, где также циркулирует вода.

5) Вода поддерживает нормальные электрические свойства клеток и переносит электрические заряды , с помощью которых клетки общаются друг с другом. Вода является электролитом. Параметры нашего электролита специфичны и определяются растворенными в воде минералами, которые служат носителями электрических зарядов.

Важно! Поступающая вода должна иметь определенный окислительно-восстановительный потенциал воды (ОВП) у качественной воды должен соответствовать потенциалу межклеточной жидкости в организме. Когда водопроводная питьевая вода или искусственно созданная вода проникает в ткани человеческого (или иного) организма, она отнимает электроны от клеток и тканей, которые состоят из воды на 80 - 90%. В результате этого биологические структуры организма (клеточные мембраны, органоиды клеток, нуклеиновые кислоты и другие) подвергаются окислительному разрушению. Так организм изнашивается, стареет, жизненно-важные органы теряют свою функцию. Но эти негативные процессы могут быть замедлены, если в организм поступает вода, обладающая защитными восстановительными свойствами, то есть природная. Это подтверждается многочисленными исследованиями в специализированных научных центрах в России и за рубежом.

6) Является строительным материалом Часть воды распадается на микро и макроэлементы, которые участвуют в ремонте клеток, тканей и органов. Таким образом, вода ускоряет процессы восстановления клеток, регенерации тканей.

7) Средство защиты органов Благодаря своей «несжимаемости» вода создает гидроскелет внутри клеток и всего организма. Ведь основные жизненно важные внутренние органы, как известно, находятся в подвешенном состоянии (легкие, сердце, печень и др.) Каждый из этих органов имеет значительную массу. Когда мы бегаем, прыгаем, ходим, в силу законов инерции эти органы подвергаются нагрузкам. Но, поскольку организм наш состоит из 70% воды, то масса всех важных органов стала минимальной. Кроме того, вода стала выполнять и роль амортизирующей среды, и это позволило практически полностью защитить внутренние органы от перегрузок. Природа, как всегда, нашла самый простой способ! Таким образом, вода предохраняет от ударов кости и органы, скрепляет твердые структуры в самой клетке, а также служит смазкой для суставов.

8) Вода активизирует обменные процессы в организме. Правда, вода должна быть хорошего качества, физиологически полноценной. В связи с этим может устраняться даже похмельный синдром без специальных таблеток и рассолов. Может пройти изжога. Ведь в основе любой диеты лежит сбалансированное питание и потребление большого количества воды, так как вода помогает желудку усвоить продукты и съедать меньшее количество пищи. Вода также - хорошее средство для похудения, так как заполняет пространство желудка и хочется меньше есть. Ведь ни одна диета не обходится без воды.

9) Дополнительная энергия . Если вода физиологически полноценна, и обладает определенной структурой и памятью, необходимым окислительно-восстановительным потенциалом, то организм получает чистую дополнительную энергию. Современные ученые советуют детям давать больше воды во время экзаменов, так как вода способна устранить усталость. За счет чего вода дает энергию? В первую очередь, именно из воды организм берет все важные макро и микроэлементы. Именно из них появляется дополнительная энергия. При поступлении воды в клетку включаются насосы, при прохождении через которые вырабатывается чистая энергия в мембранах всех клеток. Без достаточного количества воды энергетика человека падает и на смену хорошему самочувствию приходит сильная усталость.

Возможно, энергию организму также может давать информация «записанная» на молекулах воды, так как вода помнит информацию, с которой взаимодействовала. Если информация благоприятная (играет классическая музыка рядом с водой, наговариваются молитвы или просто добрые слова), то кристаллы у воды становятся правильной формы - структура будет гармоничной. Два слова «ЛЮБОВЬ И БЛАГОДАРНОСТЬ» наиболее положительно влияют на структуру и память воды. А, если вода взаимодействовала с вирусами, бактериями, с ядами, тяжелыми металлами, то структура и память не будут гармоничными, так как любое вещество имеет свою частоту излучения и эти излучения вода запоминает и передает. К сожалению, водопроводная вода запоминает вещества, с которыми контактировала раннее, будучи еще не очищенной, а также, проходя по трубам, теряет свою структуру и часто вбирает в себя из них свинец, поливинилхлорид и другие вещества.

На этой способности воды запоминать информацию, основана и гомеопатия, имеющая уже двухсотлетний опыт. Всем нам также известно такое выражение как «порчу навели». Дело в том, что чужое плохое настроение, чья-то ругань в транспорте, ссоры в семье, все влияет на наши эмоции. А наш организм, как известно, состоит на 60-70% из воды, это отражается и на общем состоянии всех органов. Именно поэтому говорят про порчу. Меняя свою мысленную установку и употребляя природную воду, не потерявшую свою структуру и хорошую память, мы улучшаем свое здоровье. Японский исследователь Массару Эмото исследовал эти свойства воды. А также д-р Вольфганг Людвиг, Станислав Зенин. Разрушить структуру и стереть память можно, если воду заморозить в морозилке и держать ее там не менее трех часов. Затем можно записать другую полезную информацию. Возможно, что благодаря именно этому своему свойству вода может улучшать память. Важно! После нагревания воды до 42С вода теряет свою структуру и превращается в обычную.

10) Тонизирует кожу, замедляет процессы старения

В юности клетки большие за счет воды и выделяют много энергии. Затем клетка уменьшается (ссыхается), а межклеточное пространство увеличивается. Если клетке постоянно не додавать воды, в следующий раз воды в организме создается чуть меньше. Так клетка постоянно уменьшается, а организм получает меньше энергии. Одной из главных причин преждевременного старения и многих заболеваний является повышенное содержание в организме свободных радикалов, которые являются побочными продуктами процессов окисления в организме. Они отнимают электроны у клеток, и те повреждаются. Вода связывает свободные радикалы между клетками. А это замедляет процессы старения, а также предупреждает болезни, онкологию.

11) Устраняет стресс

При стрессе и тревоге выходит вода, чтобы снять напряжение с тела. Не случайно также, когда человек нервничает - ему дают выпить стакан воды, чтобы сохранить влагу в организме, немного успокоиться и добавить энергии. Все эти обычаи происходят от свойств воды, а также от механизмов распределения воды при стрессе. Древние знали об этих ее качествах.

Как известно, жизнь на Земле возникла в воде. Первые существа вышли на сушу, и им понадобилось создать в организме систему, отвечающую за сохранение и удержание воды в организме. Сегодня у людей, подвергающихся стрессу, приходит в действие такой же механизм кризисного распределения воды, как и миллионы лет назад - строгого ее контроля: воду получают самые важные органы, либо вообще ее не получают (исследования доктора Ф. Батмангхелиджа). Так как для выполнения любой функции в организме необходима вода, то организм управляет количеством воды для того, чтобы все необходимые питательные вещества попали к самым важным органам, которые снова будут иметь дело со стрессом. Обезвоживание вызывает стресс, а стресс приводит к дальнейшему обезвоживанию, так как при стрессе происходит мобилизация всех резервов. Доктор в процессе исследований пришел к такому выводу: что при стрессе, а также больших физических и умственных нагрузках и болезни нужно пить в два раза больше воды!!!

В жизни мы можем проверить, как при небольшом стрессе вода успокаивает организм. Например, когда вы сильно понервничали на экзамене или на выступлении, перед ответственным делом, вы можете ощутить сухость во рту. Это уходит влага из организма, чтобы снять напряжение с тела. Если вы не выпьете воды в течение получаса-часа, то у вас заболит голова. Так как через кожу выходит вода, чтобы снять напряжение.

О других функциях воды: Также отмечались случаи, что при регулярном употреблении качественной воды рассасываются камни в почках, поджелудочной железе. Не зря ведь говорят, «вода камень точит».

Ученые нашего времени (Ф. Батмангхелиндж, Р. Моханти, Станислав Зенин) говорят, что многие болезни, такие как аллергии, ожирение, избыточное количество холестерина, снижение иммунитета, повышенное кровяное давление протекают и усугубляются на фоне нехватки воды в организме. Все зависит от того, какая область и в какой степени нуждается в воде.

Вот, например, как действует на организм нехватка воды при гипертонии. Когда в организме не хватает воды, клетки начинают втягивать в себя воду внеклеточную. И это является причиной отеков. Потому что мозг отдает команду увеличить концентрацию соли в организме, чтобы задержать воду. Дальше - больше - увеличивается осмотическое давление, чтобы увеличить поступление воды в клетки. Это вызывает гипертонию. Когда объем жидкости в организме уменьшается, сосудам также приходится сужать отверстия, чтобы заполнить всю кровеносную систему. Иначе от крови отделяются газы и заполняют пространство. Это ведет к повышению кровяного давления и учащенной работе сердца. Сердце пытается накачать больше крови к органам, чтобы сбалансировать количество крови в суженных сосудах. Хорошее здоровье зависит от поддержания в организме баланса между двумя океанами - внутриклеточном и внеклеточном. Баланс в организме можно достигнуть употреблением качественной воды, калия и соли (натрия).

Можно верить в эти исследования, можно не верить, во всяком случае, пить воду более полезно для организма и менее затратно, чем покупать дорогие лекарства от каждой болезни.

Вода - одно из самых необходимых для живых существ вещество. На Земле, кроме воды, больше нет ни одного вещества, находящегося в нормальных условиях в жидком, готовом для употребления виде, в большом количестве, в жидкой форме при нормальных условиях для человека и сравнительно простой доступности для организмов. Кроме того, ни одно другое жидкое вещество не может обеспечить все жизненно необходимые процессы в живом организме так, как это делает вода.

И в нашем организме воды более чем достаточно. 70% воды организма находится внутри клеток в составе клеточной протоплазмы. 30% воды во внеклеточной жидкости. Межклеточная жидкость составляет 20%, вода плазмы крови - 8%, вода лимфы - 2%. Если подсчитать, сколько у нас в организме жидкости, мы получим следующие цифры: крови - около 5л, лимфы -2,5л, слюны-1,5л, желчи-05-1,5л, желудочного сока-2,5л, кишечного сока-3л. Остальная вода находится в клетках и межклеточных интерстициальных пространствах. Кроме того, каждая ткань, кроме костной, как губка наполнена водой. Особенно мозговая. Наш организм это система сообщающихся сосудов, по которым непрерывно движутся потоки разнообразных жидкостей, взаимодействующих друг с другом. И нам не должно быть все равно, какого качества эта вода и жидкость в нашем организме! Заказать воду "Диво"

Правила употребления воды:

выпить натощак утром 1,5 стакана воды, чтобы почистить кишечник и перед каждой едой выпивать стакан воды
не пить непосредственно перед едой (только через час после воды можно есть)
после еды также пить воду только через 2,5 часа, не говоря уже о чае
в течение дня следует выпивать около 2-х литров воды, а точнее 30 мл на 1 кг веса
на 1л воды ¼ ч.л. морской соли (соль задерживает воду в организме, а кофе, чай, таблетки, газировка, алкоголь - выводят воду из организма)
Доктор Агапкин советует пить воду по 2-3 глотка через каждые 20 минут в течении дня, чтобы вода всасывалась в клетки, так как когда мы пьем воду целым стаканом сразу — жидкость в основном уходит в мочу. (телеканал Россия, программа «О самом главном»).
если пьем кофе, чай, газированные напитки, алкоголь, таблетки - еще дополнительно стакан воды
пить больше воды при физических и умственных нагрузках, при болезни!
заменить воду не может ничто. Но, если у вас под рукой нет воды, то лучше всего пить свежевыжатые соки, плодово-ягодные и травяные чаи без кофеина, молоко. Только, самой собой, если вы уверены в качестве продукта.

Вода

Функции воды:

· Универсальный растворитель органических и неорганических веществ

· Среда, в которой протекают реакции, осуществляется транспорт и обмен веществ

· Активный участник процессов жизнедеятельности

· Определяет физико-химическое состояние коллоидных систем

· Участвует в процессах терморегуляции

Благодаря своим уникальным свойствам вода является средой, растворителем и метаболитом.

Свойства и функции воды

Пероксид водорода

Строение молекулы . Молекула имеет форму полураскрытой книги, где атомы кислорода находятся на корешке, а атомы водорода на страницах. В молекуле пероксида водорода связи между атомами Н и О полярные, между атомами О ковалентная неполярная связь. В силу несимметричного распределения связей Н–О в пространстве (в двух плоскостях под углом 120 о) молекула Н 2 О 2 полярна. Поэтому в водных растворах пероксид водорода проявляет слабые кислотные свойства :

а) диссоциация Н 2 О 2 + Н 2 О Н 3 О + + НО pK = 11,65.

Ионизация по второй ступени практически не протекает.

б) взаимодействие со щелочами Ba(OH) 2 + H 2 O 2 = BaO 2 + 2H 2 O.

Комплексообразующая способность:

Наличие неподеленных электронных пар на атоме кислорода позволяет Н 2 О 2 за счет донорно-акцепторного взаимодействия выступать в качестве нейтральных лигандов, например, 3+ и образовывать аналогичные кристаллогидратам пероксигидраты:

K 2 CO 3 3H 2 O 2 , Na 2 CO 3 1,5H 2 O 2 H 2 O.

Пероксид водорода используется как наружное бактерицидное средство. Действует как окислитель, причем образующиеся при этом вещества О 2 и Н 2 О безвредны. Выделяющийся О 2 оказывает противомикробное, дезодорирующее и депигментирующее действие, а также образует пену, очищающую раны за счет перевода частиц во взвешенное состояние. Фармакопейные препараты содержат 3% Н 2 О 2 .

30%-ный препарат (пергидроль) используют для лечения красного плоского лишая и юношеских бородавок. Гидроперит содержит комплекс мочевины с пероксидом водорода: СО(NH 2) 2 H 2 O 2

3.Углерод. Электронная и электронографическая формулы, положение в ПСЭ Менделеева.Оксиды углерода: угарный газ (СО), углекислый газ. Их строение, кислотно-основные, комплексообразующие свойства.Соединения углерода:угольная кислота,карбонаты,гидрокарбонаты,их роль в организме,применение в медицине.

Углерод – основа всех органических соединений, массовая доля в организме человека 21%. Электронное строение – 1s 2 2s 2 2p 2 . В ПСЭ Менделеева 2 период 4 группа главная подгруппа. Биологическая роль углерода:

Применение в медицинской практике:

· Активированный уголь при пищевых интоксикациях

· Муравьиная кислота – антисептик

· 37%раствор формальдегида – дезинфицирующее средство

· Питьевая сода для полоскания горла, при диабете

В составе витаминов, жиров, белков, гормонов, углеводов
Образует алмаз, графит, карбин, фуллерен

Угарный газ СО – газ без цвета и запаха, мало растворим в воде, несолеобразующий оксид. Атомы соединены тройной связью: 2 образованы по обменному механизму, а одна по донорно-акцепторному(кислород – донор, углерод - акцептор), поэтому молекула СО очень прочная и малоактивная. Химические свойства: Присоединяется к Fe +2 гемаглобину с образованием карбоксигемоглобина: HHbО2+CO = HHbCO+О2

Угарный газ, благодаря своей способности связываться с железом гемоглобина,образует карбоксигемоглобин, который накапливаясь в крови, снижает ее способность переносить кислород.

СО2 – бесцветный негорючий газ, мало растворим в воде, в составе гидрокарбонатной буферной системы, поддерживающей постоянство pH в организме. Молекула линейная, атом С в sp-гибридизации. Химические свойства: CO2+H2O=H2CO3; СО2 как кислотный оксид взаимодействует с основанием – анионом белка глобина с образованием карбаминогемоглобина HbCO2(процесс поглощения венозной кровью СО2 из тканей и его транспортировка в легкие).

Угольная кислота – слабая двухосновная, существует только в водных растворах, диссоциирует ступенчато, неустойчивая, образует кислые соли (гидрокарбонаты) и средние (карбонаты). В воде гидрокарбонаты растворяются лучше, чем карбонаты. Но карбонаты легче гидролизуются по аниону, создавая щелочную среду: Na2CO3+H2O = NaHCO3+NaOH

Соли угольной кислоты обуславливают жесткость воды, устраняющейся при кипячении (происходит гидролиз гидрокарбонат-аниона, термическое разложение угольной кислоты и осаждение ионов Са и Мg): Ca(HCO3)2 = CaCO3+H2O+CO2; Mg(HCO3)2 = Mg(OH)2+2CO2. Биологическая роль: совокупность угольной кислоты и гидрокарбонат-иона образует гидрокарбонатную буферную систему – главную буферную систему плазмы крови, которая обеспечивает постоянство рН крови.

Питьевая сода NaHCO3, мел CaCO3, белая магнезия 4MgCO3*Mg(OH)2*H2O применяются в качестве антацидных средств, т.к. гидролизуются по аниону с образованием щелочной среды. Применяются для снижения повышенной кислотности желудочного сока: NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2

3.Азот. Электронная и электронографическая формулы, положение в ПСЭ Менделеева. Соединения азота:аммиак,оксиды азота,азотистая и азотная кислоты.Биологическая роль азотсодержащих соединений.Применение в медицине.

Азот расположен во 2 периоде, в 5 группе, главной подгруппе. Электронная формула 1s 2 2s 2 2p 3 . Возможные степени окисления: -3(NH3), -2(N2H4), -1(NH2OH), +1(N2O), +2(NO), +3(N2O3), +4(NO2), +5 (N2O5).

В медицинской практике аммиак применяют для выведения человека из обморочного состояния(молекулы аммиака могут проникать через мембраны и воздействовать на мозг); при алкалозе в качестве мочегонного средства применяют хлорид аммония (в результате гидролиза соли повышается кислотность крови, увеличивается выведение ионов Na и воды из почек).

Токсического действия аммиака связано с тем, что аммиак легко проникает через мембраны в клетки и в митохондриях сдвигает реакцию, катализируемую глутаматдегидрогеназой, в сторону образования глугамата, в результате чего происходит уменьшение концентрации α-кетоглутарата, что вызывает угнетение обмена аминокислот и синтеза из них нейромедиаторов (ацетилхолина, дофамина и др.).

N 2 O – оксид азота (I) («веселящий» газ). Бесцветный газ со слабым приятным запахом и сладковатым вкусом. Мало растворяется в воде, не реагирует с ней. Индифферентный оксид.

Оксид азота (I) в смеси с кислородом используется в медицине для ингаляционного наркоза. При малых концентрациях он вызывает возбуждение («веселящий» газ), а при больших – общий наркоз. Объясняется это, по-видимому, тем, что в клетках головного мозга молекулы N 2 O гидратируются за счет «неструктурированной» воды и создают вокруг себя гидратную оболочку из «структурированной» воды, разрушая за счет этого гидратную оболочку мембрановыстилающих белков. Уменьшение гидрофильности белков приводит к их отслаиванию. Появившаяся новая граница раздела нарушает ионную проводимость клеточной мембраны, что, в свою очередь, вызывает потерю чувствительности клеток мозга к нервным импульсам от болевых точек, т.е. анестезию. При прекращении подачи этих веществ они диффундируют из клетки, состояние внутриклеточной водной системы восстанавливается, эффект анестезии исчезает.

NO – оксид азота(II) – бесцветный газ, без запаха, мало растворим в воде, токсичен.

За два последних десятилетия было установлено, что эта молекула NO обладает широким спектром биологического действия, которое условно можно разделить на регуляторное, защитное и вредное. NO, являясь одним из мессенджеров, участвует в регуляции систем внутри- и межклеточной сигнализации. Оксид азота отвечает за эндотелиальную релаксацию гладких мышц (вазодилатацию), предотвращающую агрегацию тромбоцитов и адгезию нейрофилов к эндотелию, участвует в процессах нервной, репродуктивной и иммунной системах. NO также обладает цитотоксическими и цитостатическими свойствами. Клетки-киллеры иммунной системы используют оксид азота для уничтожения бактерий и клеток злокачественных опухолей. С нарушением биосинтеза и метаболизма NO связаны такие заболевания как ассенциальная артериальная гипертензия, ишемическая болезнь сердца, инфаркт миокарда, первичная легочная гипертензия, бронхиальная астма, невротическая депрессия, эпилепсия, нейродегенеративные заболевания (т.е. болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона), сахарный диабет, импотенция и др.

По сути, монооксид азота является локальным тканевым гормоном. NO играет ключевую роль в подавлении активности бактериальных и опухолевых клеток путем либо блокирования некоторых их железосодержащих ферментов, либо путем повреждения их клеточных структур оксидом азота или свободными радикалами, образующимися из оксида азота. Одновременно, в очаге воспаления накапливается супероксид, который вызывает повреждение белков и липидов клеточных мембран, что и объясняет ее цитотоксическое действие на клетку-мишень. Следовательно, NO, избыточно накапливаясь в клетке, может действовать двояко: с одной стороны вызывать повреждение ДНК и с другой – давать противовоспалительный эффект. Оксид азота способен инициировать ангиогенез (образование кровеносных сосудов). В случае инфаркта миокарда оксид азота играет положительную роль, т.к. индуцирует новый сосудистый рост, но при раковых заболеваниях тот же самый процесс вызывает развитие опухолей, способствуя питанию и росту раковых клеток, но с другой стороны, вследствие этого улучшается доставка оксида азота в опухолевые клетки.

В 1998 году трое американцев Фурчготт, Игнарро и Мюрад были удостоены премии Нобелевского комитета по физиологии «за открытия, касающиеся оксида азота(II) как сигнальной молекулы в сердечно-сосудистой системе».

Исследователи из университета Северной Каролины (США) нашли способ, как заключить NO в наночастицы диоксида кремния. Наночастицы имеют ряд преимуществ по сравнению с низкомолекулярными источниками NO – прежде всего, большее время высвобождения газообразного оксида азота, который, к тому же, требуется в меньших концентрациях.

Ученые показали, что созданные ими наночастицы эффективны для борьбы с синегнойной палочкой in vitro .

NO – активный лиганд, образует комплексное соединение с железом гемоглобина, причем в 60 раз более прочное, чем соединение гемоглобина с кислородом, что является причиной токсичности оксида азота(II):

N 2 O 3 – оксид азота(III). Существует в твердом состоянии при температуре ниже –100 о С. При других температурах практически не существует, т.к. в жидком и парообразном состояниях в значительной степени диссоциирован за счет диспропорционирования:

N 2 O 3 NO + NO 2

N 2 O 3 – кислотный оксид, ему соответствует азотистая кислота.

HNO 2 – азотистая кислота существует только в растворах.

HNO 2 – амфолит с более сильно выраженной кислотной функцией. В ее водных растворах существуют равновесия:

NO + + OH – HNO 2 H + + NO

Кислородные соединения азота (III) нитрит-анионы, являющиеся сильными окислителями, попадая в кровь, вызывают метгемоглобинемию, острое кислородное голодание тканей из-за уменьшения содержания гемоглобина в крови, а также увеличивают свободнорадикальное окисление в организме:

HHb(Fe +2) + NO + 2H + = метHHb(Fe +3) + NO + Н 2 О

Выделяющийся при этом оксид азота(II) образует устойчивый комплекс с гемоглобином – нитрозогемоглобин:

NO + HHb = HHbNO

В желудке нитриты образуют азотистую кислоту, которая при взаимодействии со вторичными аминами образует сильные канцерогены – нитрозоамины:

R 2 N–H + HO–N=O = R 2 N–N=O + H 2 O

По этой причине запрещено добавление токсичных нитритов в качестве консервантов в мясопродукты.

NO 2 – оксид азота(IV) –красно-бурый ядовитый газ с резким запахом. NO 2 – сильный окислитель.

В состав встречающихся в промышленности нитрозных газов входят NO, N 2 O 3 , NO 2 , N 2 O 4 . При контакте этих газов с влажной поверхностью образуются HNO 3 и HNO 2 , поражающие альвеолярную ткань, что приводит к отеку легких и сложным рефлекторным расстройствам. При отравлении нитрозными газами в крови обнаруживаются нитраты и нитриты, которые действуя на артерии, вызывают расширение сосудов и снижение кровяного давления. попадая в кровь нитраты соединяются с гемоглобином, что приводит к появлению кислородной недостаточности.

В последнее время основной угрозой для горожан становится фотохимический смог, который образуется по схеме:

O + O 2 + M O 3 + M* (М* – газообразная молекула в возбужденном состоянии).

О 3 + NO NO 2 + O 2

Часть озона и кислорода реагирует с УВ, содержащимися в воздухе, по свободнорадикальному механизму, образуя кетоны, альдегиды, пероксиды, которые оказывают раздражающее действие на человеческий организм. Многие промежуточные нитро- и нитрозосоединения являются высокотоксичными веществами, стимулирующими опухолевые процессы.

N 2 O 5 – оксид азота(V) – белое кристаллическое вещество. Молекулярную структуру имеет только в газообразном состоянии. В твердом состоянии образован ионами NO и NO . Кислотный оксид при взаимодействии с водой образует азотную кислоту.

Азотная кислота – бесцветная летучая жидкость, сильный окислитель. Она разрушает животные и растительные ткани, окисляет почти все металлы (кроме золота и платины) и неметаллы. Восстановление азотной кислоты зависит от ее концентрации и природы восстановителя:

Соли азотной кислоты – нитраты – хорошо растворимы в воде. При нагревании они разлагаются, причем продукты разложения зависят от положения солеобразующего металла в ряду стандартных электродных потенциалов.

Нитраты являются в кислых растворах более слабыми окислителями, чем азотная кислота, а в нейтральных растворах вообще не обладают окислительными свойствами.

В связи с этим санитарные нормы содержания нитратов в питьевой воде не более 10 мг/л. Более высокое содержание нитратов может привести к заболеванию раком желудка.

Соединения азота, применяемые в медицине:

· Нашатырный спирт (25% раствор NH 3) применяется как средство для возбуждения дыхательного центра (первая помощь при угаре, обморочном состоянии, опьянении). Раствор аммиака оказывает антимикробное действие и хорошо очищает кожу.

· Нашатырь (хлорида аммония (NH 4 Cl) применяется внутрь при отеках сердечного происхождения, а также как отхаркивающее при бронхитах, пневмониях и т.д.

· Оксид азота(I) N 2 O – физиологически активное соединение. Вдыхание малых доз вызывает опьяняющее действие, в больших дозах – потерю болевой чувствительности, благодаря чему находит применение в хирургической практике, как анестезирующее средство в смеси с кислородом (газовый наркоз).

· Нитрит натрия NaNO 2 применяется как сосудорасширяющее средство при стенокардии, а также при отравлении цианидами (внутривенно вводится 5 мл 1%-ного раствора NaNO 2).

· Азотная кислота HNO 3 применяется наружно для прижигания и выведения бородавок и мозолей.

· Органические эфиры: нитроглицерин, нитронол, эринит и др., которые вызывают расширение кровеносных сосудов и понижают артериальное давление.

· Нитропроизводные фурфурола – фуразолин, фурадонин, фурацилин и др. применяют в медицинской практике как антимикробные средства.

5.Фосфор. Электронная и электронографическая формулы, положение в ПСЭ Менделеева. Возможные степени окисления и валентности атома фосфора. Биологическая роль соединений фосфора в организме: гидроксиапатита, АТФ, фосфолипидов, фосфатной буферной системы.

Фосфор – неметалл, р-элемент. Расположение: 3 период, 5 группа главная подгруппа. Возможные степени окисления: -3 (PH3), -2 (P2H4), 0 (белый, красный, черный фосфор), +3 (P2O3), +5 (P2O5); валентность 3 в основном и 5 в возбужденном состоянии.

Гидроксиапатит Ca5(PO4)3OH – основной минеральный компонент костной ткани.

АТФ аденозинтрифосфат образуется в митохондриях и функционирует в клетках как промежуточный продукт, обеспечивающий организм энергией при гидролизе АТФ.

Фосфатная буферная система состоит из слабой кислоты Н2РО4 - и сопряженного основания НРО4 2- ; эта система играет роль в почках, поддерживая рН за счет выведения с мочой гидро – или дигидрофосфатов, поэтому у мочи такой широкий интервал значений рН.

Фосфолипиды – сложные омыляемые липиды, которые составляют основу липидного бислоя биологических мембран.

6.Сера. Электронная и электронографическая формулы, положение в ПСЭ Менделеева.Биологическая роль серы. Ее важнейшие соединения:сероводород,оксиды кислоты. Биологическая роль и использование серосодержащих соединений: CoASH, Тиосульфата натрия, глауберовой и горькой солей, сульфата бария.

Сера в 3 периоде 6 группе главной подгруппе. Степени окисления: -1 (R-S-S-R), -2 (H2S), 0 (S), +4 (H2SO3), +6 (H2SO4); валентность 2 в основном, 4 и 6 в возбужденном состоянии. Сера в организме человека составляет 0,16%, входит в состав белков, аминокислот (цистеин, цистин), гормонов(инсулин), витаминов(В1), в организме окисляется с образованием эндогенной серной кислоты, участвующей в обезвреживании ядовитых соединений(фенола, крезола). Важнейшие соединения серы: аминокислоты(цистеин и цистин), сероводород(при гниении белков), оксид серы(SO2) (при сжигании угля, мазута; образует сернистую кислоту), SO3(образует серную кислоту).

СоASH входит в состав пируватдегидрогеназного комплекса, под действием которого образуется ацетилкофермент А, который участвует в цикле Кребса.

Тиосульфат натрия NaS2O3 (30%) как антисептик при аллергических заболеваниях, артритах, невралгиях; наружно при чесотке, грибковых заболеваниях, при отравлении цианидами. Глауберова соль Na2SO4*10H2O применяется в медицине при запорах, как слабительное средство

Горькая соль (сульфат магния * 7H2O) используется в качестве слабительного, а также как успокоительное, в качестве спазмолитика, как противосудорожный препарат, при принятии лечебных ванн.

Сульфат бария используется при рентгеновских исследованиях желудочно-кишечного тракта(принимается пациентом внутрь), т.к. атомы бария хорошо поглощают лучи.

Сероводород H 2 S – бесцветный газ с запахом гниющего белка, очень токсичен . Водный раствор H 2 S – слабая сероводородная кислота:

Сероводород – это сильный нейротоксичный яд, т.к. связывая атомы меди в цитохромоксидазе блокирует перенос электронов с этого фермента дыхательной цепи на кислород. При содержании в воздухе
610 –3 мг/л сероводорода возникают головная боль, боль в глазах, а при содержании 1 мг/л – судороги, потеря сознания и паралич дыхания.

Возможно, будет полезно почитать: