Новости высоких технологий. Почему невозможна жизнь без воды
Биологическая роль воды. Возможна ли жизнь без воды
Вода – это неотъемлемая часть нашей жизни. Две трети всей поверхности Земли занимают моря и океаны. Все, что нас окружает, не могло бы существовать без молекулы Н2О. Даже человек на 70 процентов состоит из этого вещества. Биологическая роль воды очень велика. Вы в этом убедитесь, если прочтете эту статью до конца.
Посмотрите в окно. Что вы видите? Люди, животные, растения, дома, машины. Все это состоит из воды, правда, ее процентное содержание везде разное. Зачем далеко ходить? Как вы думаете, в зубной эмали и костях есть те самые удивительные молекулы Н2О? Конечно, только их процентное содержание очень маленькое. В наше технологическое время без воды людям не обойтись.
Молекула воды
В данной статье будут рассмотрены свойства воды и ее биологическая роль. Мы уже говорили о том, что функции этого вещества очень многочисленны и разнообразны. Давайте поговорим немного о том, как устроена молекула, тогда станет понятно, почему это соединение так многофункционально и универсально. Начнем с состава. Молекула воды содержит в себе 3 атома: 2 – водорода и 1 – кислорода. Форма напоминает равнобедренный треугольник. Такое вещество является диполем, поскольку обладает полярностью. Вода – это удивительное соединение, так как она может находиться в трех состояниях:
- твердом;
- жидком;
- газообразном.
Биологическая роль воды очень велика. Сейчас мы перейдем к рассмотрению функций чудо-молекулы.
Растворитель
Биологическая роль воды заключается в том, что она может хорошо растворять в себе различные вещества. Но это одна из функций. Так как практически любое вещество способно раствориться в воде, то в чистом виде найти эту жидкость практически нереально, можно только добыть в лабораторных условиях. Любой растворитель способен взять только определенное количество вещества. Таким образом, существуют насыщенные водные растворы, то есть когда растворитель не может больше принять и растворить в себе другие вещества. Но если воду нагреть, то ее способность как растворителя сильно возрастает. Проведите эксперимент: растворите одинаковое количество сахара или соли в горячей и холодной воде. Конечно, в горячей растворение произойдет намного быстрее, и не останется осадка.
Терморегуляция
Биологическая роль воды также заключается в способности поддерживать постоянную температуру тела. То есть на морозе и в теплом помещении температура нашего тела (при условии того, что человек здоров) будет оставаться неизменной – 36,6 градуса. Это можно объяснить тем, что вода способна забирать тепло и очень медленно остывать.
Теперь немного о том, что такое теплообмен. Это обмен теплом между организмом и окружающей средой. Основной фактор – это температура тела живого существа, которая зависит от обменных процессов и отдачи тепла. Есть два вида живых существ на нашей планете:
- пойкилотермные;
- гомойотермные.
Мы относимся ко второй группе, то есть являемся теплокровными. Наша температура не меняется с изменением температуры окружающей среды.
Упругость клеток
Теперь о том, какова биологическая роль воды в клетке. Как говорилось ранее, вода является растворителем, участвует в процессе терморегуляции. Кроме всего вышесказанного, она является основой для органоидов клетки и поддерживает ее правильную форму. Это можно объяснить следующим образом: воду очень тяжело сжать даже в лабораторных условиях, она помогает сохранять упругость клеткам. Если вы не верите словам, то проведите опыт: попробуйте сжать воду. Согласитесь, это довольно сложно.
Транспортная функция
Еще одна особенность воды заключается в способности доставлять необходимые вещества. Сейчас речь пойдет о транспортной функции. Возможность доставки необходимых веществ происходит благодаря высокому поверхностному натяжению жидкости. Так, вода может проникнуть в капилляры, межклеточное пространство. То есть она несет питание клеткам и выводит ненужные вещества. Вода обладает самыми разнообразными свойствами, именно им нужно быть благодарными за выполнение всех жизненно важных функций.
Экологическая роль
Мы рассмотрели, какова биологическая роль воды, но важно понимать и то, что экологическая ее роль не менее важна. Можно выделить 2 аспекта:
- внешний экологический фактор;
- внутренний экологический фактор.
Внешние факторы включают в себя целый ряд особенностей, таких как климат, микроклимат, среда обитания и так далее. Внутренние влияют в первую очередь на клетки живых организмов. Так, можно выделить целый ряд особенностей и процессов, в которых участвует вода. Многие из этих функций являются жизненно необходимыми для человека.
fb.ru
Ученые начали понимать, почему жизнь не может без воды
Ученые подобрались ближе к пониманию того, как и почему вода является жизненно необходимой для жизни. На неделе в Национальной академии наук появилась работа, обеспечивающая серьезное доказательство тому, что белки — сложные и большие молекулы, которые сворачиваются в определенные формы, позволяя протекать биологическим реакциям — не могут сворачиваться самостоятельно. Вместо этого фолдинг белка обеспечивается гораздо меньшими молекулами воды, которые окружают белки, тянут и толкают их, чтобы те за доли секунды свернулись определенным образом, подобно крошечным художникам оригами, которые складывают гигантские листы бумаги с невероятной скоростью.
Донгпинг Чжон, руководитель исследовательской группы в Университете штата Огайо, который сделал открытие, назвал эту работу «крупным шагом вперед» в понимании водно-белковых взаимодействий и сказал, что она отвечает на вопрос, над которым ломали головы ученые десятки лет.
«Долгое время ученые пытались выяснить, как вода взаимодействует с белками. Это фундаментальная проблема, которая имеет отношение к структуре, стабильности, динамике и, наконец, функции белка», заявил Чжон. «Мы считаем, что теперь у нас есть уверенные прямые доказательства того, что на сверхкоротких временных масштабах (пикосекундах, триллионных долях секунды) вода модулирует белковые флуктуации», заключил он.
Чжон, профессор химии и биохимии, и его команда использовали сверхкороткие лазерные импульсы для съемки движущихся молекул воды вокруг ДНК-полимеразы, типа белка, который помогает воспроизводить ДНК.
Чтобы получить хороший вид на это взаимодействие, пришлось точно локализовать оптические зонды на поверхности белка, говорит ученый. Ученые ввели молекулы аминокислоты триптофана в белок в качестве зонда и измерили, как вода движется вокруг него.
Обычно молекулы воды текут мимо друг друга с пикосекундными скоростями, тогда как белки сворачиваются с наносекундными скоростями — в 1000 раз медленнее. Ранее группа Чжона продемонстрировала, что молекулы воды замедляются, сталкиваясь с белком. Но когда они связаны с ним, молекулы воды по-прежнему движутся в 100 раз быстрее, чем белок.
В новом исследовании ученые смогли определить, что молекулы воды непосредственно касались «боковых цепей» белка, частей белковой молекулы, которые связываются и развязываются между собой, обеспечивая фолдинг и функции. Исследователи также смогли отметить синхронизацию движения молекул.
Компьютерное моделирование в Суперкомпьютерном центре Огайо позволило ученым визуализировать происходящее: там, где вода двигалась определенным образом, секундой позже сворачивался белок, как если бы молекула воды подталкивала белок к изменению формы.
Вода не может произвольно менять форму белка, объяснил Чжон. Белки могут сворачиваться и разворачиваться несколькими способами, в зависимости от аминокислот, из которых состоят.
«Мы показали, что окончательная форма белка зависит от двух вещей: воды и самих аминокислот. Теперь мы можем сказать, что на сверхбыстрых временных масштабах флуктуации на поверхности белка контролируются флуктуациями воды. Молекулы воды работают вместе подобно большой сети, управляя движением белков».
hi-news.ru
Сколько человек может прожить без воды? Жизнь без воды возможна?
Краткое содержание статьи:
Вода — это самое изумительное и незаменимое вещество в мире. Без воды не может жить ни одно живое существо. Интересно, сколько может прожить человек без воды?
Насколько важна вода для жизни
Удивительно, но давно доказано — тельце еще не родившегося плода в утробе матери состоит на 90% из воды, когда же человек достигает преклонного возраста, показатель жидкости достигает уже 55%. При этом известно, что 70 % Земли покрыто водой, из этого количества только 3% пресной и из них всего лишь 1% пригоден для питья. При этом человеку в среднем нужно употребить около 35 тонн питьевой воды на протяжении всей жизни. Давно известно — жизнь без воды невозможна. Существует суточная норма воды для человека — 1.5-2 л в сутки. Если не употреблять нужный объем жидкости, со временем появляются проблемы со здоровьем, так же нехватка жидкости в организме является дополнительным фактором старения — кожа быстрее теряет эластичность, мышцы усыхают, кровь густеет, ухудшается работа органов, из суставов не вымываются соли, что приводит к различным заболеваниям.
К чему ведет обезвоживание
Ученые обнаружили прямую зависимость содержания воды в человеческом организме и его самочувствия:
- При снижении содержания воды на 2%, умственные и физические способности человека снизятся на 20%.
- Если показатель потери дойдет до 10%, у человека начнутся галлюцинации, обмороки, помутнения в сознании;
- При 12% восстановление без врача уже невозможно,
- При 20 % человек умирает.
Польза воды
Вопрос о пользе воды давно интересовал человечество. Речь идет не о кипяченой воде, чаях, кофе и подобным жидкостям, употребляемым каждый день, а о «живой», настоящей воде. Невероятно, но факт — человеческий мозг в сутки перекачивает полторы тысячи литров жидкости. Так же учеными установлено, что достаточный объем воды снижает вероятность заболеваний сердца и сосудов — кровь имеет хорошую текучесть, растворяет холестериновые образования, а значит сердце и сосуды не забиваются тромбами и работают в нормальном режиме. Кроме этого, вода очищает организм от шлаков и токсинов, а значит и пищеварительная система в норме. Кстати, для желающих сбросить лишний вес будет полезным пить большое количество воды, так как вода не только избавляет организм от вредных веществ, но и помогает расщепить жиры.
Будет полезным раз в неделю «голодать» на протяжении дня — пить побольше воды и сока (любого). Так пищеварительная система получит шанс «отдохнуть» от тяжелой пищи и очиститься от залежавшихся шлаков, а сок в течение дня будет давать полезные витамины и заряжать энергией организм. Но и продолжительным голоданием увлекаться не стоит, для организма это тяжелый шок, после которого без помощи врачей восстановиться невозможно.
Ученые вывели «правило тройки»: без кислорода человек способен выжить 3 минуты, без укрытия на сильном морозе — 3 часа, без воды - 3 дня, без еды - 3 недели.
Интересные случаи
Конечно же, бывали и исключения, но случаются они довольно редко. Истории известны несколько таких случаев:
- Молодого юношу-приговоренного заперли в камеру предварительного заключения и... случайно о нем забыли. Спустя 18 дней его нашли едва живого. Все это время он был без воды и еды.
- Есть и другие случаи: в 1985 г. в городе Мехико после землетрясения обнаружили ребенка, прожившего в заваленном здании 13 суток без пищи и воды.
- В феврале 1947 г. в г. Фрунзе мужчина с травмой головы 20 дней пробыл без воды и еды в нежилом помещении, но все же остался жив. Эти люди поставили рекорды по выживанию в экстремальных ситуациях, но это очень сильно отразилось на их здоровье.
Американский ученый Е.Ф. Адольф установил, что от температуры окружающей среды зависит, сколько человек способен обходиться без воды.
- Если температура колеблется от 16 до 29 градусов, то человек протянет от 10 до 7 дней;
- От 30 до 37 градусов — 3-5 дней,
- При 39-40 градусах время составляет 1-2 дня.
Поэтому в летнее время рекомендуется употреблять 1.5-2.5 литра жидкости. Так же это правило актуально, если человек занимается спортом или подвергается другим физическим нагрузкам.
Признаки обезвоживания организма человека
Как определить, что организм обезвоживается? Во-первых, появляется сухость во рту, неприятный запах, сухость и резь в глазах при моргании, кожа начинает высыхать и шелушиться. Во-вторых, при более тяжелом состоянии — аритмия, тошнота, диарея.
Крайняя стадия обезвоживания — посинение кожи и шок. В экстремальных ситуациях, если закончилась вода, существует метод «обмануть» организм - найти круглый небольшой камушек, положить на язык и рассасывать. При этом будет выделяться некоторое количество слюны, благодаря которой не будет пересыхать ротовая полость и носоглотка. Но все же по возможности стоит избегать таких ситуаций, и не забывать, что воду невозможно заменить другими жидкостями — чаем, кофе, и тем более — газированными напитками, как считают большинство людей. Ведь при кипячении теряются полезные соединения в воде, и поэтому толку от такой жидкости практически никакой.
Пейте регулярно стакан теплой, родниковой воды натощак, и вы забудете о многих недугах и болезнях.
1-kak.ru
