Биологическая роль и состояние воды в организме

Превращения, происходящие в живых организмах в ходе обме­на веществ, протекают в водной среде. Высокая полярность воды обеспечивает растворение многих веществ и диссоциацию молекул электролитов на ионы. Это способствует увеличению ско­рости химических реакций.

Вода - непосредственный участник многих химических превра­щений. Ее реакционная способность исключительно высока. Гидро­лиз - один из важнейших способов распада высокомолекулярных полимеров (полисахаридов, липидов, белков, нуклеотидов) на мо­номеры. Гидратация непредельных органических молекул может предшествовать их биологическому окислению (например, в цикле трикарбоновых кислот, при β-окислении жирных кислот). С помощью дегидратации образуется один из макроэргов в процессе гликолиза. Гидратация и дегидратация непременно сопутствуют изо­мерным превращениям различных веществ организма. Многие реакции биосинтеза осуществляются с поглощением или выделе­нием воды.

Обладая низкой вязкостью и хорошей растворяющей способно­стью, вода выполняет в организме транспортные функции. Перенос веществ осуществляется как в больших масштабах по специальным транспорт­ным системам (кровеносная и лимфатическая системы животных, прово­дящие пучки ксилемы и флоэмы растений), так и в небольших дозах - через клеточные и внутриклеточные мембраны.

Вместе с другими веществами вода участвует в качестве основ­ного строительного материала в формировании клеточных струк­тур, благодаря которым достигается свойственная живым организ­мам упорядоченность биохимических процессов. Будучи составной частью субклеточных структур, вода в значительной мере способна ре­гулировать их функциональную активность: например, от степени набу­хания митохондрий зависит интенсивность протекающего в них процес­са окислительного фосфорилирования, от насыщения водой рибосом - поддержание их структуры и способности осуществлять белковый синтез и т. п.

Многие ткани и органы человеческого тела сильно обводнены, но, несмотря на это, имеют достаточную плотность и в нормальных условиях не меняют своей формы. Это объясняется тем, что часть воды находится в них в связанном состоянии. По степени связан­ности вода организма может быть полностью связанной (гидратационной), полусвязанной (иммобильной) и свободной (мобиль­ной).

Гидратационная вода составляет 13-15% всей воды организ­ма. Она входит в состав гидратных оболочек минеральных ионов, полисахаридов, белков, нуклеотидов, содержится во внутренних зонах молекул биополимеров, участвуя в образовании их простран­ственной конформации. В структурах, содержащих гидратационную воду, увеличивается подвижность ионов водорода и гидроксила. Это является одной из причин высокой электропро­водности клеточных мембран.

Иммобильная вода находится между молекулами белков и дру­гих волокнистых веществ; в порах, пронизывающих рибосомы, клеточные мембраны; в ядре, митохондриях и других субклеточ­ных частицах. Она может быть в отличие от гидратационной воды растворителем различных полярных молекул и ионов, играет боль­шую роль в их переносе через мембраны, принимает участие в поддержании осмотического равновесия. Связь иммобильной воды с клеточными структурами достаточно прочна, так что при поре­зах и измельчании тканей она не вытекает из них.

Мобильная вода является основой крови, лимфы, межклеточ­ной, синовиальной, спинномозговой жидкостей, слюны, желудочно­го и кишечного соков, мочи. При участии свободной воды происхо­дит обмен веществ между клетками тела и внешней средой, до­ставка к клеткам питательных веществ и кислорода, выведение во внешнюю среду конечных продуктов внутриклеточного обмена. Свободная вода играет важную роль в поддержании постоянной температуры тела, так как способна, испаряясь, поглощать тепло и предохранять организм от перегревания. Вода, входящая в со­став синовиальной жидкости, служит смазкой для трущихся по­верхностей суставов.

Различные состояния воды в организме связаны друг с другом и способны к взаимопревращениям.