Вода — самое удивительное вещество на Земле

Почти все физико-химические свойства воды - исключение в природе. Она действительно самое удивительное вещество на свете. В О Д А Обухов Д.К.Профессор СПбГУ, д.б.н, Академик РАЕУчитель биологии высшей категории Во внутриклеточной жидкости основным катионом является калий в виде сульфатов и фосфатов «белковых солей». В крови и других внеклеточных жидкостях высока концентрация ионов натрия в виде хлорида и гидрокарбоната. Другие ионы в обеих фазах содержатся в меньших количествах. Они влияют в основном на возбудимость и другие специфические функции клеток. Распределение жидкости в организме между клетками (внутриклеточная жидкостная фаза), межклеточным пространством и плазмой крови при массе тела 70 кг. Индикаторы обезвоживания организма:• Чувство усталости, которое не является результатом напряженной работы, в самой тяжелой форме: СХУ.• прилив крови к лицу. Когда кровообращение в мозге усиливается, чтобы улучшить его снабжение водой, приток крови к лицу также увеличивается.• чувство раздражения без видимой причины – бесконечный гнев.• чувство тревоги без каких-либо веских оснований – синдром беспокойства• ощущение подавленности и неадекватности реакций • угнетенное состояние в его крайней форме: депрессия • тяга к спиртным напиткам, курению наркотикам. КАКАЯ ВОДА НАМ НУЖНА?• Поверхностное натяжение водопроводной воды около 73 дин/см, а клетка организма человека может использовать только воду с натяжением около 43 дин/см(таким образом организм должен тратить энергию, чтобы привести воду в состояние нормы для организма).• Вода в городской сети – хлорированная. Хлор – это опасный газ, разрушающий всё живое. Даже кипячение его не уничтожает, а лишь переводит в соль, не менее опасную для организма. Хлор нарушает работу защитных систем организма: иммунной и эндокринной. • Кроме хлора, вода содержит другие вредные и токсические примеси: соли тяжелых металлов, окислители, бактерии.• Кипяченая вода чище водопроводной, но она также не отвечает требованиям, предъявляемым к питьевой воде.• Вода должна быть как минимум нейтральной, а лучше – слабощелочной. В реальности отмечается преобладание кислых вод.• Межклеточная водная среда организма имеет ОПВ (окислительно-восстановительный потенциал) в пределах от –50 до –100 мВ, а ОПВ водопроводной воды от +150 до+500 мВ. Употребление такой воды снижает ОПВ межклеточной жидкости, ухудшает обменные процессы в организма. Приведем хотя бы небольшую часть удивительных фактов о воде. 1. Все живое состоит из воды и органических веществ. В среднем в организме растений и животных содержится более 50 % воды, в теле медузы ее до 96, в водорослях 95, в организме же человека вода составляет около 65 % (в теле новорожденного до 75, у взрослого 60 %). 2. По расчетам специалистов, в составе мантии Земли воды содержится в 10 раз больше, чем в Мировом океане. При средней глубине в 4 км Мировой океан покрывает около 71 % поверхности планеты и содержит 97,6 % известных нам мировых запасов свободной воды. Реки и озера содержат 0,3 % мировых запасов свободной воды. 3. Большими хранилищами влаги являются и ледники, в них сосредоточено до 2,1 % мировых запасов воды. Если бы все ледники растаяли, то уровень воды на Земле поднялся бы на 64 м, и около 1/8 поверхности суши было бы затоплено водой. 4. Очень большое значение в жизни природы имеет то обстоятельство, что наибольшая плотность у воды наблюдается при температуре 4 °C. При охлаждении пресных водоемов зимой по мере понижения температуры поверхностных слоев более плотные массы воды опускаются вниз, а на их место поднимаются снизу теплые и менее плотные. Так происходит до тех пор, пока вода в глубинных слоях не достигнет температуры 4 °C. При этом конвекция прекращается, так как внизу будет находиться более тяжелая вода. Дальнейшее охлаждение воды происходит только с поверхности, чем и объясняется образование льда в поверхностном слое водоемов. Благодаря этому подо льдом не прекращается жизнь. 5. Растворенный в воде воздух всегда более богат кислородом, чем воздух атмосферный. Имеющийся в воде кислород оказывает благотворное влияние на развитие в ней жизненных процессов. 6. Иногда вода замерзает при положительной температуре. Такое явление наблюдается в трубопроводах. В трубопроводах вода может замерзнуть при температуре +20 °C. Объясняется это присутствием в воде метана. Поскольку молекулы метана занимают примерно в 2 раза больший объем, чем молекулы воды, они «расталкивают» молекулы воды, увеличивают расстояние между ними, что приводит к понижению внутреннего давления и повышению температуры замерзания. Удивительные факты о воде 1. Доступность воды. Воды на Земле имеется в достаточном количестве, можно даже сказать, в избыточном. Примерно 80% поверхности земного шара покрыто водой. Только вода океанов без учета морей, озер и рек, покрывает 71% поверхности планеты 2. Динамика обмена воды в организме. Вода в организме находится в динамическом состоянии. Вода это не просто веще ство, заполняющее свободное пространство в организме. Вода активно участвуют практически во всех жизненно важных процессах, находится в постоянном движении. С водой в организм поступают все необходимые для жизни элементы и выводятся из организма не нужные, отработанные отходы. 3. Комфортные условия для организма.Условия, в которых живые организмы комфортно существуют на Земле, принято считать нормальными. И одним из главных факторов поддержания этих комфортных условий является тот факт, что именно в этих нормальных условиях вода находится в жидком текучем состоянии. 4. Нейтральность по отношению к организму.Следующим уникальным свойством воды является ее нейтральность по отношению к живому организму. При прямом контакте воды с организмом не происходит каких либо повреждений или нарушений целостности организма. Это обусловлено тем, что вода относительно кислотно-щелочных свойств является нейтральным веществом. 5. Универсальный растворитель.Как было сказано выше, вода является единственной жидкостью, которая обеспечивает оптимальные условия для организации биохимических процессов. Вода, в силу уникальной полярности своих молекул, имеет самое высокое значение диэлектрической проницаемости, равное 81 единице. В силу этого вода, как жидкость, является универсальным растворителем и, имея высокие диссоционные свойства, позволяет сравнительно легко диссоциировать растворенные в ней вещества на ионы. 6. Транспортное средство.Доставку в органы исходных веществ для организации биохимических процессов и энергии, извлеченной из окислительных процессов продуктов питания и кислорода, осуществляет водный раствор крови, состоящий из 80 процентов чистой воды. Вся очистительная и выделительная система организма - лимфа, пот, моча – это тоже чистая вода, в которой растворены удаляемые из организма продукты. 7. Большая теплоемкость. Этим параметром является уникально высокая теплоемкость воды (4.19 кДж/(кг· К), которая является самой высокой среди большинства других веществ, в 5-30 раз выше, чем у других веществ. А это значит, что вода обеспечивает наилучшие условия для накопления и сохранения тепла, которое необходимо для поддержания стабильной температуры в организме ЛЁД – ТАИНСТВЕННЫЙ И НЕОБЫКНОВЕННЫЙ Лёд – кристаллическая модификация воды. По последним данным лёд имеет 14 структурных модификаций. Среди них есть и кристаллические (их большинство) и аморфные модификации, Разгадка структуры льда заключается в строении его молекулы. Кристаллы всех модификаций льда построены из молекул воды H2O, соединённых водородными связями в трёхмерный каркас (рис. 1). Молекулу воды можно упрощенно представить себе в виде тетраэдра (пирамиды с треугольным основанием). В её центре находится атом кислорода, в двух вершинах — по атому водорода, электроны которых задействованы в образовании ковалентной связи с кислородом О Н2 Электронное облако стягивается к атому кислорода, имеющему больший заряд и массу, чем атомы водорода. Благодаря такому строению молекула воды способна образовывать так называемые водородные связи с четырьмя другими молекулами воды. Полярность молекул, наличие в них частично некомпенсированных электрических зарядов создает группировки молекул – ассоциаты. Полностью соответствует формуле Н2O лишь вода, находящаяся в парообразном состоянии. В температурном интервале от 0 до 100 °С концентрация отдельных (мономерных молекул) жидкой воды не превышает 1 %. Все остальные молекулы воды объединены в ассоциаты различной степени сложности, и их состав описывается общей формулой [Н2O]Х. Причиной образования ассоциатов являются водородные связи. Они возникают между ядрами водорода одних молекул и электронными «сгущениями» у ядер кислорода других молекул воды. Строение молекулы воды, предложенное Н. Бором а – угол между связями H–H; б – внешний вид электронного облака молекулы воды Именно такую структуру имеет лед, снег, талая вода и вода здорового организма Обычная вода состоит из 60% деструктурированной (отдельные молекулы и ассоциаты) и 40% структурированной (кластеры) частей.Способность воды образовывать кластеры, в структуре которых закодирована информация о взаимодействиях, позволяет говорить о памяти воды. Вода является открытой, динамичной самоорганизующейся системой, в которой стационарное равновесие смещается при любом внешнем воздействии. Сейчас наукой доказано, что особенности физических свойств воды и многочисленные короткоживущие водородные связи между соседними атомами водорода и кислорода в молекуле воды создают благоприятные возможности для образования особых структур-ассоциатов (кластеров), воспринимающих, хранящих и передающих самую различную информацию. Структурной единицей такой воды является кластер, состоящий из ассоциатов, природа которых обусловлена дальними кулоновскими силами. В структуре кластеров закодирована информация о взаимодействиях, имевших место с данными молекулами воды. В жидком виде связи соседних молекул воды образуют непостоянные и быстротечные структуры. В замёрзшем виде каждая молекула льда жёстко связана с четырьмя другими.Доктором биологический наук С.В.Зениным были обнаружены стабильные долгоживущие кластеры воды. Оказалось, что вода представляет собой иерархию правильных объёмных структур. В их основе которых лежат кристаллоподобные образования, состоящие из 57 молекул. А это приводит к появлению структур более высокого порядка в виде шестигранников, состоящих из 912 молекул воды. Свойства кластеров зависят от соотношения выступающих на поверхность кислорода с водородом. Конфигурация реагирует на любое внешнее воздействие и примесиЭто позволяет рассматривать структурированное состояние воды в виде особой информационной матрицы. Молекулы воды в таких образованиях могут взаимодействовать между собой по принципу зарядовой комплементарности (известной по исследованиям ДНК), благодаря чему осуществляется собирание структурных элементов воды в ячейки (клатраты). . Наилучшим образом организму человека соответствует вода, в которой молекулы сгруппированы в особые правильные структуры, называемые кластерами Такие структуры наилучшим способом помогают клеткам организма усваивать кислород, необходимые питательные вещества и выводить шлаки. Обыкновенная водопроводная вода и даже очищенная питьевая вода в силу многих причин не способна выполнять такие функции. Организму человека приходиться тратить немало сил, для того, что бы преобразовать эту воду в пригодную для функционирования клеток.  Одним из малоизвестных свойств воды является то, что она может менять свою объемно-молекулярную структуру под воздействием различных факторов, имеющих различные геометрические характеристики, электромагнитных полей, механических вибраций, света, химических примесей, идей, мыслей, слов, эмоций, звуков, энергетических вибраций кристаллов, живых и неживых предметов Японский ученый Масару Эмото обнаружил много удивительных различий в кристаллической структуре воды, имевшей различное происхождение. Водопроводная вода имеет нарушенную как бы смятую структуру. Вода, как показал Масару Эмото, из горных потоков и ключей прекрасно сформирована геометрически и представляет собой различные вариации шестилучевых звездочек, напоминающих снежинки. Изменения структуры воды при воздействии на нее самых различных факторов: музыки, живого и написанного на сосудах с водой слова, молитвы, эмоций, физических воздействий Экзогенная и эндогенная вода. Вода не только поступает в организм извне (экзогенная вода), но и образуется в процессе жизнедеятельности при окислении органических веществ. Такую воду называют эндогенной водой. Подчитано, что при полном окислении 100 г жиров образуется 107 г воды, 100 г углеводов – 55 г, 100 г белка – 41 г воды. В сутки количество эндогенной воды достигает в среднем 350 мл.Эндогенная вода имеет большое значение в организме животных, лишенных питьевой воды на длительное время, например в пустынях, степях, при зимней спячке, а также для насекомых, которые в процессе развития проходят фазу покоя (куколки). Не менее важна эндогенная вода и для растений. Например, семена многих растений засушливых областей нашей планеты содержат большой запас жиров. При прорастании семян жиры окисляются и снабжают проросток эндогенной водой. Вода практически не сжимается, благодаря чему в клетках и тканях создается тургорное давление. Оно определяет объем и упругость клеток, тканей и органов. Вода обладает высоким поверхностным натяжением. Поэтому она оказывает ключевое влияние на такие процессы, как, например, деление клеток, движение бактерий, фагоцитоз, транспорт веществ по капиллярам растительных и животных организмов, абсорбцию и другие поверхностные явления в биологических системах. Вода вступает в химическое взаимодействие со многими простыми и сложными веществами. В частности, очень важны в биологических системах реакции гидролиза (пептидов, липидов, нуклеотидов), идущие без изменения степеней окисления Распад воды при низких температурах происходит под воздействием γ-излучения или ультрафиолетовой радиации. Это явление получило название радиолиза воды Молекула воды, поглотив γ-квант, переходит в возбужденное состояние и может распасться на свободные радикалы – водородный и гидроксильный: HOH HOH* H. + .OH водород-радикал гидроксил-радикалДалее эти свободные радикалы могут претерпеть следующие превращения 2H. H22.OH H2O2Таким образом, в результате этих реакций в клетках появляются: свободные водород-радикал, гидроксил-радикал, молекулярный водород (активный восстановитель) и пероксид водорода (сильный окислитель). Они могут атаковать биоорганические соединения (белки, нуклеиновые кислоты, липиды клеточных мембран), нанося им необратимые повреждения. Регуляция водного обмена у высших животных и человека имеет гормональную основу. Ключевую роль в регуляции водного обмена играют гормоны вазопрессин и альдостерон, а также адреналин и тироксин.Вазопрессин – это гормон, секретируемый задней долей гипофиза и имеющий пептидную природу (рис. 50 Ф). При недостатке в организме воды этот гормон выделяется в кровь, существенно повышает проницаемость почечных канальцев, в результате чего вода из них диффундирует в кровь. Организм обогащается водой, а количество выделяемой мочи уменьшается. При избытке воды в организме концентрация вазопрессина в крови и моче резко падает и мочевыделение усиливается.В таком же направлении влияет на работу почек альдостерон – гормон из группы кортикостероидов Это гормон резко повышает обратное всасывание (реабсорбцию) в канальцах почек Na+. Одновременно усиливается задержка в организме K+ и воды, а мочеотделение уменьшается.Гормон щитовидной железы тироксин значительно увеличивает мочеотделение, поскольку угнетает реабсорбцию воды в почках. Адреналин может усиливать или уменьшать мочеотделение в зависимости от соотношения различных обменных процессов, контролируемых этим гормоном в организме.