Почему вода, а не чай?

Содержание воды в организме варьирует в зависимости от органов и тканей. Мозг — 70-84%, почки — 82%, сердце и легкие — 79%, мышцы — 76%, кожа — 72%, печень — 70%, костная ткань — 10%.(34—40%)

При массе тела 65 кг общее количество воды в организме — 40 литров: в клетках — 25 литров, в межклеточном пространстве — 10 литров, в сосудах — 5 литров. Именно благодаря воде, создающей жидкие среды, осуществляются практически все реакции в нашем организме – от межклеточного обмена до передачи нервных импульсов.

Ежедневно мы теряем около 2,5 литра жидкости. Из которых около 1,5 литра выделяется с мочой; при дыхании -1 литр; 0,1 выводится со стулом, с потом – в зависимости от обстоятельств, может до 0,9 л.

Сколько же нужно употреблять воды, чтобы ее хватало на все эти нужды?

В среднем около 2,5 л для человека с массой тела 70 кг.

Сколько воды мы ежедневно потребляем? Около 0,9 л поступает с пищей; 0,3 л образуется в результате обмена веществ. Сколько воды мы должны пить, чтобы восполнить потери в 2,5 литра? Недостающие 1,3 л можно добрать, считают многие, потребляя жидкости — чай, сок, компот, суп, пиво и пр.

Вроде бы все точно подсчитали. Разберемся, так ли это?

Следует различать воду свободную, к которой часто причисляют вышеназванные напитки и воду связанную. Разберемся, что это за воды и зачем организму они нужны.

Их различие обусловлено разными функциями воды в организме человека. Вода свободная крайне нужна для гидратации клеток. Наличие воды в клетках, гидратированное состояние клеточных мембран– основное условие осуществления транспорта самых различных веществ через клеточные мембраны. В частности работа организма немыслима без осуществления процессов транспорта минеральных соединений, которые поступают в организм в виде солей.

Основную часть которых составляют хлористые, фосфорнокислые и углекислые соли натрия, кальция, калия, магния. Соли в жидкостях организма находятся в частично или полностью диссоциированном виде, поэтому минеральные вещества присутствуют в виде ионов — катионов и анионов. Процессы диссоциации солей протекает в присутствии свободной воды – растворителя. Именно свободной, не связанной с иными растворенными веществами! Особое значение для организма имеют катионы натрия, калия, кальция, магния, железа и анионы соляной, серной, фосфорной, угольной кислот. Они играют важную роль в поддержании кислотно-основного равновесия, осмотического давления, системе свертывания крови, регуляции многочисленных ферментных систем и имеют решающее значение в создании и поддержании гомеостаза.

2. Второй важный момент  связан с энергетическими затратами этого переноса, который определяется, кроме прочего, концентрацией ионов — участников переноса в средах, между которыми этот перенос осуществляется. Понятно, что эта концентрация зависит, естественно, от содержания воды в этих средах. Среды эти — клетка и в межклеточное пространство.

Один из ярких  примеров активного транспортного механизма через мембрану является натрий-калиевый насос. Вспомним, что в результате работы насоса 3 иона натрия выводятся наружу, а 2 иона калия закачиваются внутрь. Оба эти перехода осуществляются из области низкой в область высокой концентрации, т.е.  против градиента концентраций. Этот тип перемещения может быть осуществлен только при огромных затратах энергии АТФ. Некоторые клетки, например, выстилающие почечные канальцы и многие железистые клетки, только на эти цели тратят до 90% своей энергии. Причем, установлено, что количество энергии, необходимое для активного переноса вещества через мембрану, определяется степенью концентрации вещества во время переноса.

И, чем с более концентрированными растворами приходится иметь дело, тем больше энергии тратится! Т.е. для поддержания нормальной энергетики  клетки  без участия свободной воды в достаточном количестве никак не обойтись!

3. Третий важнейший момент. При различном содержании ионов натрия и калия по обе стороны клеточной мембраны генерируется и поддерживается разность потенциалов между внутренним пространством клетки и внешней средой. Это – основа для генерации возбуждения в нервных и мышечных клетках, передачи сигналов нейронами в мозге и нервах. Необходимое условие передачи сигнала – быстрота прохождения ионов Na+ и K+ в обоих направлениях через гидратированную мембрану, а вернее, через ворота – отверстия в клеточной мембране. Понятно, что таковой перенос может быть осуществлен только при наличии свободной, несвязанной воды в нервных тканях. И при дефиците этой воды эффективность системы нейропередачи падает.

Разная концентрация ионов  Na+ и K+ по обе стороны мембраны важна и для тех клеток, которые неспособны генерировать возбуждающий потенциал. Для осуществления клеточного метаболизма необходимо иметь постоянный приток в цитоплазму субстратов жизнедеятельности — сахаров и аминокислот. Транспорт этих молекул не может протекать по принципу простой диффузии: проницаемость мембраны для этих соединений стала бы лимитировать скорость обмена веществ. В клетках существует специальный путь переноса таких субстратов с помощью белков-переносчиков, движущей силой для работы которых является разница концентраций ионов Na по обе стороны мембраны. В этом случае транспорт необходимых субстратов в клетку осуществляется совместно с ионами натрия. Таким образом, разное содержание ионов по обе стороны гидратированной мембраны играет роль дополнительного депо энергии и обеспечивает энергетическую устойчивость метаболизма. Сами ионы- участники переноса, как уже было сказано, образуются в процессе диссоциации при наличии свободной воды.

Приведенных примеров уже достаточно, чтобы понять, как важна свободная вода для жизни клетки и организма в целом.

Получаем ли мы таковую воду с пищей (0,9 л), соком, чаем и пр.жидкостями (1,3 л)?

Конечно, нет.

Чай, сок, напитки – это химические растворы — соединения, в которых вода присутствует в качестве растворителя. Д.И. Менделеев – создатель теории растворов, писал: «Растворы суть химические соединения, определяемые силами, действующими между растворителем и растворенным веществом». Ученик Д.И. Менделеева Д. П. Коновалов всегда подчеркивал, что между химическими соединениями и растворам нет границ. Т.е. раствор –это физико-химическая система, в которой вода связана с растворенным веществом определенными силами, преодолеть которые для выделения чистого растворителя – воды не так просто. Так, например, сахар (присутствующий в соке, чае, пр) образует водородные связи с молекулами воды. А на разрушение водородных связей необходимо затратить дополнительную энергию.

Вода, содержащаяся в пище.Активный, крайне важный участник биохимических реак­ций. В основе обмена веществ у живых организмов лежат реакции гидролиза основных компонентов питания.

Обмен белков состоит в том, что с участием воды белки пищи в орга­низме гидролизуются до аминокислот, из которых затем организм синтезирует собственные белки. В свою очередь, эти белки в следую­щем звене цепи питания опять подвергаются гидролизу, и из образую­щихся аминокислот строит свои белки уже новый организм, представ­ляющий это звено, и т. д.:

белки + вода ↔ аминокислоты.

Аналогично протекает углеводный обмен:

полисахариды + вода ↔ глюкоза,

а также жировой обмен:

жиры + вода ↔ глицерин + жирные кислоты.

Подобную роль гидролиз выполняет и для энергетического обмена. При накоплении энергии в митохондриях клетки происходит образо­вание богатых энергией соединений — молекул АТФ, которые отдадут эту энергию для выполнения работы:

АТФ + вода ↔ АДФ + H3PO4 + энергия.

Непосредственные участники реакций гидролиза –различные  ионы.

Молекулы воды, находящиеся непосредственно около иона, практически иммобилизованы (привязаны к этому иону), перемещаются вместе с ним, принимая активное участие в дальнейших цепочках пищеварительных и прочих метаболических циклов. Не следует полагать, что эта вода может быть каким-то образом отторгнута из этих процессов.

Как видите, вода, получаемая нами с пищей, напитками, жидкостями, выполняя важные собственные задачи, вовсе не является той водой, которая нужна для обеспечения транспортных функций клеточных мембран и связанных с ними основополагающих   процессов жизнеобеспечения клетки и организма в целом. Только насыщение организма ВОДОЙ в количестве 2,5 литров, принимаемой ВНЕ ПРИЕМА ПИЩИ И НАПИТКОВ способно создать необходимые условия для здорового клеточного метаболизма.

Следует особо подчеркнуть, что воды, поступающей в составе растворов -с питанием и жидкостями, часто не хватает даже для осуществления устойчивой работы органов, связанной с «переработкой» питания и жидкостей, не говоря уже о должной степени гидратации клеток. В этом случае организм начинает «добывать» недостающую воду из клеток (66%), из межклеточного пространства (26%), даже из крови (8% ), нарушая условия мембранного транспорта. Со всеми вытекающими последствиями, связанными с нарушением транспортных и энергетических функций  клетки и работы организма.