mineral (Минеральный состав организма), страница 4

Обмен воды и электролитов 

Водно-электролитный обмен это совокупность процессов поступления, в сасывания, распределения и выделения из организма воды и электролитов. Он обеспечивает постоянство ионного состава, кислотно-основного равновесия и объема жидкостей внутренней среды организма. Ведущую роль в нем играет вода.

Вода –главный составной элемент минеральной природы организма.

Функции воды: 

1)      внутренняя среда организма;

2)      структурная;

3)      всасывание и транспорт веществ;

4)      участие в биохимических реакциях (гидролиз, диссоциация, гидратация, дегидратация);

5)      конечный продукт обмена;

6)      выделение при участии почек конечных продуктов обмена.

Содержание воды в организме варьирует в зависимости от органов и т каней. Мозг – 70-84%, почки – 82%, сердце и легкие – 79%, мышцы – 76%, кожа – 72%, печень – 70%, костная ткань – 10%. 

Вода, которая поступает алиментарным (с пищей) путем называется экзогенной, а образовавшаяся в качестве продукта биохимических превращений – эндогенной.

Строение молекул воды и их ассоциаты

Молекула воды (¹H₂¹⁶O) состоит из двух атомов водорода (¹H) и одного а тома кислорода (¹⁶O). Оказывается, что едва ли не все многообразие свойств воды и необычность их проявления определяется, в конечном счете, физической природой этих атомов, способом их объединения в молекулу и группировкой образовавшихся молекул.

В отдельно рассматриваемой молекуле воды атомы водорода и кислорода, точнее их ядра, расположены так, что образуют равнобедренный треугольник. В вершине его - сравнительно крупное кислородное ядро, в углах, прилегающих к основанию, - по одному ядру водорода..

В соответствии с электронным строением атомов водорода и кислорода молекула воды располагает пятью электронными парами. Они образуют электронное облако. Облако неоднородно - в нем можно различить отдельные сгущения и разрежения. У кислородного ядра создается избыток электронной плотности. Внутренняя электронная пара кислорода равномерно обрамляет ядро: схематически она представлена окружностью с центром - ядром O^2-. Четыре внешних электрона группируются в две электронные пары, тяготеющие к ядру, но частично не скомпенсированные. Схематически суммарные электронные орбитали этих пар показаны в виде эллипсов, вытянутых от общего центра - ядра O^2-. Каждый из оставшихся двух электронов кислорода образует пару с одним электроном водорода. Эти пары также тяготеют к кислородному ядру. Поэтому водородные ядра - протоны - оказываются несколько оголенными, и здесь наблюдается недостаток электронной плотности.

Таким образом, в молекуле воды различают четыре полюса зарядов: два отрицательных (избыток электронной плотности в области кислородного ядра) и два положительных (недостаток электронной плотности у двух водородных ядер). Для большей наглядности можно представить, что полюса занимают вершины деформированного тетраэдра, в центре которого находится ядро кислорода.

Каждая молекула воды является миниатюрным диполем с высоким дипольным моментом. Под воздействием диполей воды в 80 раз ослабевают межатомные или межмолекулярные силы на поверхности погруженного в нее вещества. Во многом благодаря этому, вода проявляет себя как универсальный растворитель. Ее растворяющему действию в той или иной мере подвластны и твердые тела, и жидкости, и газы.

Постоянно соприкасаясь со всевозможными веществами, вода фактически всегда представляет собой раствор различного, зачастую очень сложного состава.

Полярность молекул воды, наличие в них частично нескомпенсированных электрических зарядов порождает склонность к группировке молекул в укрупненные "сообщества" - ассоциаты. Оказывается, полностью соответствует формуле Н₂O лишь вода, находящаяся в парообразном состоянии.

Непосредственной причиной образования ассоциатов являются водородные связи. Они возникают между ядрами водорода одних молекул и электронными "сгущениями" у ядер кислорода других молекул воды. Правда, эти связи в десятки раз слабее, чем "стандартные" внутримолекулярные химические связи, и достаточно обычных движений молекул, чтобы разрушить их. Но под влиянием тепловых колебаний так же легко возникают и новые связи этого типа. Возникновение и распад ассоциатов можно выразить схемой:
x * H₂O ? (H₂O)_x

Поскольку электронные орбитали в каждой молекуле воды образуют тетраэдрическую структуру, водородные связи могут упорядочить расположение молекул воды в виде тетраэдрических координированных ассоциатов.

Возможны и другие модели водной структуры. Тетраэдрически связанные молекулы воды образуют своеобразные рои довольно стабильного состава. Пространства между роями заполняют мономерные молекулы воды.

Исследователи раскрывают все более тонкие и сложные механизмы "внутренней организации" водной массы. Определенная часть молекул воды ассоциирована не в трехмерные каркасы, а в линейные кольцевые объединения. Кольца, группируясь, образуют еще более сложные комплексы ассоциатов.

Изучение структуры жидкой воды еще не закончено; оно дает все новые факты, углубляя и усложняя наши представления об окружающем мире. Развитие этих представлений помогает нам понять многие аномальные свойства воды и особенности взаимодействия ее, как растворителя, с другими веществами.

 С водой мы получаем до 25% суточной потребности химических веществ". Причем эта цифра кочует по разным изданиям. Тем не менее, в разговорах специалистов в ходу больше цифра 6-8% со ссылкой на ВОЗ (Всемирная организация здравоохранения). Наиболее достоверные данные сведены в таблицу. Объяснение содержимого ее колонок:

Для начала необходимо определиться с несколькими исходными позициями:

1. Какие минеральные вещества и в каких количествах нужны человеку?

В качестве норм суточной потребности были использованы данные, приведенные в Популярной медицинской энциклопедии. Причем, за базовое мы брали минимальное значение для взрослого мужчины (Показатели приведены во 2-м столбце).

2. Каков минеральный состав "средней" воды?

Понятно, что никакой "средней" воды нет и быть не может, но можно ориентироваться на установленые нормам российского СанПиН "Вода питьевая.

Таким образом, в качестве потребляемой принимается некая вода, в которой содержание основных био-элементов равно максимально допустимому с точки зрения безопасности для здоровья (3-й столбец таблицы).

На основе этих данных было вычислено, сколько воды надо употребить, чтобы набрать суточную норму по каждому элементу (4-й столбец таблицы). Огромным допущением здесь является то, что при расчетах усвояемость минералов из воды мы принимали за 100%, что далеко не соответствует действительности.

В сутки непосредственно в виде жидкости (питья и жидкой пищи) человек употребляет 1,2 л воды.

Именно эта цифра и легла в основу вычисления процента поступления с водой каждого элемента, который теоретически может получить в сутки среднестатистический человек. Цифра получена путем деления 1,2 на соответствующую величину из 4-го столбца.

В итоге получается средневзвешенный процент получения человеком макро- и микроэлементов, которое может обеспечить вода.

Расчет производится следующим образом:

То есть, даже теоретически, вода не может обеспечить поступление в организм более 6,7% минеральных веществ, необходимых человеку.

На практике, учитывая реальное содержание макро- и микроэлементов в воде, эта цифра может быть уменьшена в 1,5 - 2 раза.

Можно утверждать только один элемент - фтор, про который прямо указывается, что источником его поступления в организм является вода. Про все остальные однозначно говориться, что их источником является пища.

Именно поэтому для сравнения в 6-м столбце приводится мини-список альтернативных (пищевых) источников поступления в организм тех же элементов. В скобках указано содержание соответствующего элемента в данном продукте (1 мг% соответствует содержанию элемента в миллиграммах на 100 грамм продукта).

В 7-м столбце приведено количество того или иного продукта в граммах, употребление которого даст организму в сутки (с таким же допущением 100% усвояемости, что и для воды) то же количество соответствующего макро- или микроэлемента, что и наша гипотетическая вода (см. выше п.2).

Приведенные данные ни в коей мере не могут служить рекомендациями по питанию. Данная таблица призвана только проиллюстрировать тот факт, что получить необходимые для организма макро- и микроэлементы гораздо проще и самое главное реальнее из пищи, чем из воды.

Примечания: