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.
