Блог

Роль воды в клетке любого организма невозможно переоценить. Ведь ни для кого не секрет, что лишь 30 % занимают органические и неорганические вещества в организме, а 70 % – это вода. Недостаток жидкости приводит к истощению и даже гибели. Именно поэтому так важно следить за питьевым режимом.

Сегодня расскажем про основные функции воды в клеточных структурах, а также поговорим о том, чем чреват ее недостаток в организме. Надеемся, наша информация будет для вас полезной!

Состав клетки

Клетка является структурно-функциональным элементом организма, принимающим участие в его строении и жизнедеятельности. Она склонна к восстановлению (регенерации), саморегуляции и самостоятельному воспроизведению.

Каждый организм содержит около 30¹² клеток, из которых состоят людские органы или ткани, и все они разнообразны. К примеру, сердце, печень, мозг имеют очень специфический состав.

Но по большому счету строение всех клеток схоже, и об этом мы расскажем далее. Итак, какие компоненты входят в их структуру?

• Цитоплазматическая мембрана

Это фундамент наших клеток, их основа, которую нужно рассматривать прежде всего. Что мы знаем о мембране?

В первую очередь она несет в себе конструкционную функцию и защищает клеточную систему. Во-вторых, в мембране заключается ядро и органеллы (мелкие составляющие клетки).

Для клеточной оболочки характерна избирательная проницаемость: отдельные вещества они впитывают, а остальные – нет.

Мембрана сохраняет форму клетки, регулирует ее метаболизм и выведение остаточных продуктов обмена веществ наружу.

• Цитоплазма клетки человека

Так называют жидкость внутри клетки, где плавают все компоненты, включая органеллы. В основном эта субстанция содержит воду. В цитоплазме постоянно происходят химические реакции. Она является связующим звеном всех элементов, которые объединяет в одно целое. Изучая роль воды в клетке, непременно говорят об этом полужидком содержимом.

• Органоиды

Каждый из этих микроэлементов непрерывно выполняет значимую функцию. Главный из них –клеточное ядро. Что входит в его состав:

• ядерная мембрана;

• кариоплазма;

• ядрышко;

• хромосомы.

От цитоплазмы клеточные ядра отделяются мембраной. Внутри они содержат кариоплазму (ядерный сок). Роль ядрышка – синтезировать белок. Ключевой частью ядра считают хромосомы – нуклеопротеидные структуры, которые хранят, реализуют и передают наследственную информацию.

Клеточное ядро хранит молекулы ДНК и отправляет эту информацию дочерним клеткам при делении. Затем реализует генетическую программу с помощью синтеза белков, присущих данной клеточной системе.

Еще в структуру клетки входят:

• Эндоплазматическая сеть (ЭПС). Данные каналы проходят сквозь цитоплазму и обеспечивают метаболизм липидов и белка.

• Аппарат Гольджи. Представляет собой плоские цистерны вокруг ядра. Они аккумулируют, передают и сортируют белки, жиры, полисахариды, при этом создавая лизосомы – органеллы с кислой средой.

• Лизосомы. Мелкие пузырьки с гидролитическими ферментами, отвечающие за защиту и усвоение жиров, белков, углеводов.

• Митохондрии занимаются синтезом АТФ и заряжают организм энергией.

• Рибосомы участвуют в образовании белка.

• Клеточный центр. Это вязкая цитоплазма, которая содержит центриоли (систему мельчайших трубок) и способствуют делению клеток.

Некоторые клеточные группы содержат специфические органеллы, а именно:

• жгутики сперматозоидов (гамет), что обеспечивают их передвижение;

• миофибриллы клеток мышц, которые участвуют в их сокращении;

• фоторецепторы – сенсорные нейроны глазной сетчатки;

• нейрофибриллы – микроскопические нити в нейронах, которые проводят нервные импульсы.

В клетках могут временно или стабильно появляться следующие компоненты:

• красящие пигменты (например, меланин защищает кожу от ультрафиолета и синтезируется под лучами солнца, мы же видим это как загар);

• секреторные частицы (присутствуют в клетках, выделяющих гормоны);

• трофические элементы (накапливают энергию);

• экскреторные включения цитоплазмы (содержимое потовых желез).

Все это умещается в 3-4 микрометрах (мкм) — таких размеров достигает среднестатистическая клетка человека!

Роль воды в клетке

Влага обязательна для жизни организмов и растений. Поэтому большая часть тканей состоит из воды. Структура и свойства ее молекул позволяют поддерживать работу клеток, поставлять для них питание, налаживать метаболизм и выводить вредные вещества. Упругость и объемы клеток зависят от параметров молекул Н₂О.

Вода является катализатором химических процессов внутри клетки, в ней растворяются питательные вещества, а с ее помощью выводятся отходы сквозь мембрану. Активизация метаболизма тоже зависит от объема влаги. Давно доказано, что качества мерзлой воды температурой около 0 ⁰С.

Все перечисленные свойства воды объясняются строением ее молекул и способностью последних к образованию водородных связей. Н₂О растворяет полярные молекулы большинства химических веществ (таких, как соли, сахар, спирты, отдельные кислоты, аминокислоты), вступая с ними во взаимодействие. Эти составы называют гидрофильными, то есть способными создавать прочные связи после вступления в реакцию с водой.

А есть иные – гидрофобные вещества, не реагирующие на жидкость. Они растекаются тонким слоем по ее поверхности. Там создается уникальная среда, где происходят разные реакции. К нерастворимым веществам относятся жиры, нуклеотиды, ряд белков.

Таким образом, без преувеличения можно сказать, что вся жизнедеятельность клетки невозможна без воды. Более того, если кратковременный дефицит каких-то веществ в разной степени будет сказываться на функции клетки, но она сможет выжить, то при недостатке жидкости последствия окажутся более серьезными. А за определенным порогом и совершенно фатальными.

Основные функции воды в клетке

По своей роли в организме воду подразделяют на две группы. С одной стороны, она поддерживает жизнедеятельность человека, растворяя и перенося питательные вещества. С другой (и это важно!) – отвечает за производство энергии.

#TEN_PRODUCTS#

Она вырабатывает гидроэнергию в мембранах клеток: участвуя в расщеплении пищи и химическом гидролизе, вода дает энергию, необходимую для всех этих процессов. Но основную функцию жизнеобеспечения несет в себе ее способность склеивать молекулярное жиро-белковое строение клеточных мембран и поддерживать жизнь в клеточных структурах организма.

Все, что необходимо для нормального существования, – вовремя выпитый стакан воды.

Приводим базисные функции воды в организме человека. Она способна делать следующее:

1. Транспортировать клетки крови как ударной мощи нашего иммунитета.

2. Растворять жизненно важные вещества (в том числе О₂ и минералы), чтобы замедлять старение организма.

3. Связывать твердые частицы клетки, создавать ее мембрану как защитный барьер. При недостатке жидкости этим занимается холестерин.

4. Свободно проходить сквозь клеточную оболочку, не имея прочных связей, и активировать ионные насосы для транспортировки микроэлементов. Ведь синаптическую передачу нервных импульсов определяет скорость проникания через мембрану Nа (natrium) и К (kalium) вдоль всей длины нервных отростков в обе стороны.

5. Генерировать энергию при осмотическом процессе путем вращения ионных насосов, которые толкают в клетку К и вытесняют Nа, по принципу работы турбинных лопастей на ГЭС, производящих электроэнергию. То есть продуктивность нейропередачи обусловлена присутствием мобильной воды в нервных тканях.

6. До сих пор специалисты полагали, что всю энергию, запасаемую молекулами аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) (которая затем используется в клеточных химических реакциях), организм берет из пищи. Поэтому в качестве энергетических источников для организма Н₂О вообще не подлежала рассмотрению.

7. Мы знаем, что основным стабилизатором энергии и осмотического давления в наших клетках является вода. Калий и натрий связываются с липидами насоса, и при их вращении микроэлементы выполняют функцию магнитов по принципу работы генератора. Скоростная циркуляция катионных насосов дает энергию, собираемую в различных частях организма специальными «хранилищами». Последние имеют три формата:

   АТФ – аденозинтрифосфат.

   ГТФ – гуанозинтрифосфат.

   Эндоплазмотическая сеть (связывает и удерживает Cа). Каждая пара захваченных атомов хранит в себе энергию, аналогичную мощи молекул АТФ. При расцеплении освобожденные атомы кальция создают энергию для зарождения АТФ-молекул.

   Механизм задержки Са для сохранения энергии не только укрепляет костную структуру человека, но также создает надежное депо, аналогичное известному хранилищу «Форт-Нокс», где собран золотой запас Америки.

   Вот почему при крайнем обезвоживании и, соответственно, снижении производства гидроэлектричества наш организм переключается на извлечение энергии их костей. А значит, долгий дефицит воды приводит к остеопорозу – прогрессирующему разрежению (снижению плотности) костной ткани. Это является причиной хрупкости костей, что повышает риски травм и переломов.

8. Все то, что мы с вами едим, – результат природной способности воды и солнечных лучей производить биоэнергию. За счет нее живут не только люди, энергия нужна растениям и животным. Одна из важных сложностей научного исследования работы человеческого организма состоит в неполном понимании того, какую роль играет недостаток воды в клетке. Еще не до конца изучена зависимость природы индивида от энергии, производимой организмом путем гидроэлектрических процессов.

9. Кроме всего прочего, электричество, что продуцируется у оболочки клеток, вынуждает соседние белки расположиться должным образом для проведения обязательных химических реакций.

10. Живительная влага дает энергию пище. Затем частички съеденного могут переносить энергетический заряд нашему телу при пищеварении. Именно поэтому питание без воды не даст всему живому энергетическую ценность.

11. Если человек не выпивает в течение дня положенную норму воды, он может воспринимать сигналы жажды как потребность в еде. В результате положение усугубляется, потому что телу нужны вовсе не дополнительные калории, а жидкость. Поэтому важно наладить правильный питьевой режим. Употребление жидкости в нужном количестве позволит людям различить жажду и чувство голода.

Сколько воды содержится в клетке

Несмотря на массу общих свойств, живые организмы все же непохожи друг на друга. И содержание воды у представителей растительного и животного мира тоже неодинаково. Это определяется и географией местности, особенностью климата, видом и возрастом того или иного экземпляра флоры или фауны.

Содержание воды в корнях, стволах (стеблях) и листьях одного растения тоже далеко не равномерно. Если листва имеет свыше 90 % влаги, то семена увлажнены только на 10 %. В отдельных случаях доля Н₂О достигает не более 6 %, что не обрывает жизненные процессы, а временно приостанавливает их течение. После улучшения климатических условий процесс аккумуляции воды вновь запускается.

Также и люди зависят от условий окружающей среды и прочих факторов, которые определяют процентное соотношение жидкости в их тканях. Это образ жизни, возраст, место проживания, своеобразие климата и состояние здоровья индивидуума. Учеными доказано, что большинство воды содержит кровь и лимфа человека, а минимум присутствует в зубах и костной ткани.

Растения накапливают жидкость в живых клетках, межклеточном пространстве и отмерших элементах. Максимальная концентрация влаги находится в межклетниках листвы и сохраняется там в виде пара. В жидком состоянии она присутствует в различных частях клеток, где занимает больше 95 %. В мембране клетки только 50 % Н₂О.

Заметим, что в клеточных структурах животных и растений жидкость сохраняется в формах, которые различны так же, как и ее процентное содержание. Больше всего воды содержат жидкостные ткани – это кровь и лимфа. Нехватка жизненно необходимой влаги в этих клетках вызывает сгущение их содержимого, что приводит к ломкости и повреждению сосудов. Очень густая кровь часто становится причиной тромбов и локальных кровоизлияний.

Больше всего воды в клеточном составе содержит эмбрион (98 %). В человеческом мозгу накапливается до 80 % Н₂О, а жировые ткани влага наполняет лишь на 40 %. Наука доказала, что внутри клеток присутствует 70 % воды. С годами организм теряет больше жидкости и потихоньку обезвоживается. Но если это происходит очень быстро, то возрастает риск летального исхода даже при 20%-м уменьшении влаги.

Опасность недостатка воды в клетке

Неполноценное поступление жидкости в организм и в результате его обезвоживание опасно в любом возрасте. Легкомысленность людей приводит к активному потреблению их телом ранее накопленных внутри запасов влаги. Роль этого источника играют ресурсы воды в клетке, крови и межклеточном пространстве. Прежде всего расходуется внутриклеточная жидкость. Если она не помогает устранить проблему, в ход идут следующие резервы. Постепенно организм исчерпывает все свои водные источники.

Коварность данного процесса в том, что он не сказывается на самочувствии. Отсутствуют наружные симптомы, нет неприятных ощущений или боли. Все это появляется в конце, когда внутренний запас воды уже утрачен, а клетки полностью повреждены.

Недостаток влаги нарушает клеточную жизнедеятельность, и она перестает функционировать нормально. В первую очередь иссушение резко снижает транспортную функцию воды. При этом клетка вовремя не получает питательные вещества или их поступает слишком мало. Продукты распада не выводятся и скапливаются внутри. Так шаг за шагом клетка зашлаковывается, изменяется и вскоре высыхает. Она становится неэластичной и не выдерживает непрерывного внутреннего напора жидкости.

Из-за нарушения теплообмена клетка больше не способна сохранять необходимую для жизнедеятельности температуру. Поэтому долгое обезвоживание вызывает озноб или перегревание тела (жар).

У пожилых людей обезвоживание является естественным процессом, наглядно демонстрирующим постепенное иссушение клеток. Дефицит воды влияет на сосуды, которые теряют эластичность и начинают незаметно разрушаться. В старости густеет кровь, меняет состав лимфа. Как следствие – образование тромбов и гипертония. Это типичные симптомы недостаточного увлажнения клеток у стареющего организма.

Таким образом, роль воды в клетке является первостепенной для нормальной жизнедеятельности любого человека. Без влаги жить довольно сложно. Она участвует в каждом химическом процессе организма, поэтому нужна всем органам без исключения. Все знают, что вода – источник жизни, а ее биологическая функция бесценна для всего живого.