В организме человека воды. Изменения распределения и объема воды в организме человека. Для борьбы с усталостью

05.07.2024Рубрика: Проектирование зданий

Известны следующие нарушения водного баланса организма: отрицательный, сопровождающийся развитием обезвоживания организма со всеми наблюдающимися при этом последствиями, и положительный, приводящий к развитию отеков и водянок.

Окончание табл. 12-12

Общая вода тела у взрослого мужчины в возрасте 25-30 лет составляет в среднем примерно 60% массы его тела (около 42 л при массе тела 70 кг), у взрослой женщины - 50%. Нормальные колебания от средних значений не должны превышать 15%.

Внутриклеточный водный сектор организма (внутриклеточная вода тела). Значительная часть воды (30-35% массы тела) сосредоточена внутри клеток - внутриклеточный (интрацеллюлярный) водный сектор организма. Это вода клеточной массы организма. У мужчины 25 лет массой 70 кг внутри клеток сосредоточено примерно 25 л воды, у женщины того же возраста массой 60 кг - около 17 л (при объеме общей воды тела =32 л).

Внутриклеточная жидкость представлена в виде трех состояний:

1) связанная с гидрофильными структурами вода протоплазмы;

2) вода притяжения на поверхности коллоидных структур; 3) вода капиллярности - в лакунах протоплазмы - наиболее мобильная, относительно свободная вода клеток.

При различных патологических состояниях объем внутриклеточного водного сектора может меняться как в сторону его увеличения (например, при водной интоксикации), так и в сторону снижения (водное истощение). Эти изменения происходят чаще

за счет варьирования объема мобильной воды клеток. Как правило, изменение объема внутриклеточного сектора организма развивается медленнее и позже по сравнению с изменением объема внеклеточного водного сектора (особенно объема плазмы крови).

Внеклеточный (экстрацеллюлярный) водный сектор организма (внеклеточная вода тела). Объем его составляет 20-24% массы тела человека (около 17 л у мужчин массой тела 70 кг). Этот сектор включает в себя воду плазмы крови, интерстициальную и трансцеллюлярную жидкости.

Вода плазмы крови - часть внеклеточного водного сектора (интраваскулярный водный подсектор организма). Одной из важнейших функций плазмы крови является формирование среды для нормальной жизнедеятельности форменных элементов крови. Объем плазмы крови составляет 3,5-5% массы тела. Содержание белков в плазме крови у взрослого человека равно 70-80 г/л (это создает величину коллоидно-осмотического давления 3,25- 3,64 кПа, или 25-28 мм рт.ст.), что значительно превышает их содержание в интерстициальной жидкости (10-30 г/л). На долю чистой воды в плазме крови приходится 93% ее объема.

Интерстициальная жидкость представляет собой жидкость внеклеточного и внесосудистого пространств. Она непосредственно омывает клетки, близка по ионному и молярному составу к плазме крови (за исключением содержания белка) и вместе с лимфой составляет 15-18% массы тела. Эта жидкость находится в постоянном обмене с плазмой крови, так что за сутки из сосудов в ткани переходит приблизительно 20 л жидкости с растворенными в ней веществами, и такое же количество возвращается из тканей в общий кровоток, причем 3 л - через лимфатические сосуды.

Трансцеллюлярная жидкость - особая группа жидкостей организма. Она не состоит в простом диффузном равновесии с плазмой крови, а образуется в результате активной деятельности клеток, отчего занимает в организме особое положение. К этой группе жидкостей относятся пищеварительные соки, содержимое почечных канальцев, синовиальная, суставная и спинно-мозговая жидкости, камерная влага глаз и др. На их долю у взрослого человека приходится 1-1,5% массы его тела.

Изменения объемов водных секторов организма. Объем всех указанных жидкостей организма, входящих в состав внеклеточного водного сектора, как и жидкостей внутриклеточного водного сектора, может существенно изменяться и в сторону уменьшения, и

в сторону повышения. Эти изменения могут происходить вследствие: 1) первичного изменения электролитного состава жидкостных сред организма (уменьшение или увеличение электролитов); 2) первичного обезвоживания организма; 3) патологической задержки воды в организме. При этом в первую очередь меняют свои объемы мобильные жидкости организма - интраваскулярная и интерстициальная.

Жидкие среды организма обладают довольно постоянным электролитным составом (табл. 12-13), электронейтральны и находятся в состоянии осмотического равновесия. Однако электролитный состав внеклеточных жидкостей существенно отличается от электролитного состава внутриклеточных жидкостей. Клеточные жидкости содержат значительно больше ионов калия, магния, фосфатов, внеклеточные жидкости - ионов натрия, хлора, кальция, бикарбонатов. Содержание белков в клетках намного превышает их содержание в межтканевой жидкости.

Таблица 12-13. Молярный и ионный состав жидкостных сред человеческого организма*

* Не учтена концентрация недиссоциирующих соединений (глюкоза, мочевина и др.); она составляет приблизительно 7-9 ммоль/л.

Постоянство электролитного состава жидкостных сред организма поддерживает постоянство объемов этих жидкостей и определенное распределение их по водным секторам организма. И, напротив, постоянство объемов жидкостей организма поддерживает постоянство их электролитного состава.

Вода - важнейший фактор формирования внутренней среды организма и в то же время один из факторов внешней среды. Там, где нет воды, нет жизни. В воде происходят все процессы, характерные для живых организмов, населяющих нашу Землю. Недостаток воды (дегидратация) приводит к нарушению всех функций организма и даже гибели. Уменьшение количества воды на 10% вызывает необратимые изменения. Тканевой обмен, процессы жизнедеятельности протекают в водной среде.

Вода принимает активное участие в так называемом водно-солевом обмене. Процессы пищеварения и дыхания протекают нормально в случае достаточного количества воды в организме. Велика роль воды и в выделительной функции организма, что способствует нормальному функционированию мочевыделительной системы.

Вода - универсальный растворитель. Она растворяет все физиологически активные вещества. Вода - это жидкая фаза, имеющая определенную физическую и химическую структуру, которая и определяет ее способность как растворителя. Живые организмы, потребляющие воду с разной структурой, развиваются и растут по-разному. Поэтому структуру воды можно рассматривать как важнейший биологический фактор. Структура воды в значительной степени влияет и на ионный состав воды.

Молекула воды (рис.1) - соединение электрически активное. Она имеет два активных электрических центра, которые создают вокруг себя электрическое поле.

Для строения молекулы воды характерны две особенности:

● высокая полярность;

● своеобразное расположение атомов в пространстве.

Молекулы воды могут существовать в следующих формах:

● в виде одиночной молекулы воды - это моногидроль, или просто гидроль;

● в виде двойной молекулы воды - дигидроль;

● в виде тройной молекулы воды - тригидроль.

Рис.1. Молекула воды.

В зависимости от динамического равновесия между формами различают определённые виды воды:

вода, связанная с живыми тканями - структурная (льдоподобная, совершенная), представленная квазикристаллами, тригидролями. Эта вода отличается высокой биологической активностью. Температура её замерзания - 20°С. Такую воду организм получает только с натуральными продуктами;

свежеталая вода - на 70% льдоподобная вода. Обладает лечебными свойствами, способствует повышению адаптогенных свойств, но быстро (через 12 часов) теряет свои биологические свойства стимулировать биохимические реакции организма;

свободная, или обычная вода. Температура замерзания 0°С.

Организм постоянно теряет оксидационную воду различными путями:

С воздухом через легкие (1 м 3 воздуха содержит в среднем 8-9 г воды);

Через почки и кожу

В целом человек за сутки теряет до 4 л воды. Естественные потери воды должны быть компенсированы введением определенного количества воды извне. Если потери не эквивалентны введению, в организме наступает дегидратация .

Без пищи человек может прожить один месяц, а без воды до трёх суток.

Регуляция водного обмена осуществляется с помощью ЦНС и находится в ведение пищевого центра и центра жажды.

В основе возникновения чувства жажды лежит изменение физико-химического состава крови и тканей, в которых происходят нарушения осмотического давления вследствие недостатка в них воды, что приводит к возбуждению центров ЦНС.

Баланс воды в организме складывается из ее потребления и выделения. Вода у взрослого человека составляет 55-60% веса тела, а у новорожденного – 75%. Основная масса (около 71%) всей воды в организме входит в состав внутриклеточной жидкости. Внеклеточная вода входит в состав тканевой или интерстициальной жидкости (около 21%) и воды плазмы крови (около 8%).

Взрослый человек потребляет в сутки около 2,5 л воды, дополнительно в организме образуется примерно 300 мл метаболической воды. Эта вода образуется в процессе метаболизма при окислении белков, углеводов и жиров.

Выведение воды происходит с мочой (в среднем 1,5 л в сутки), с выдыхаемым воздухом, через кожу (в условиях нейтральной температуры без потоотделения - 0,9 л) и с калом (0,1 л). В обычных условиях количество воды, участвующей в обмене веществ в организме человека, не превышает 5% массы тела в сутки.

Функции воды в организме.

1. Вода конституционная – компонент клеток и тканей организма. Она является средой, в которой осуществляются процессы обмена веществ в клетках, органах и тканях. Непрерывное поступление воды в организм является одним из основных условий поддержания жизнедеятельности.

2. Вода – наилучший растворитель для многих биологически важных веществ, она обеспечивает условия для образования дисперсных форм липидов и белков; является основной средой и обязательной участницей многих биохимических реакций (свободная вода).

3. Недостаточное содержание в организме воды (дегидратация) может приводить к сгущению крови, ухудшению ее реологических свойств, нарушению кровотока. При снижении количества воды на 20% наступает смерть. Избыток воды может приводить к развитию водной интоксикации, проявляющейся, в частности, в набухании клеток, снижении в них осмотического давления. Особенно чувствительны к таким изменениям нервные клетки мозга.

4. Способствуя гидратации макромолекул, вода участвует в их активации (связанная вода).

5. Растворяя конечные продукты обмена веществ, вода способствует их экскреции почками и другими органами выделения.

6. Вода обеспечивает приспособление организма к высокой температуре окружающей среды.

Биологическая ценность воды.

Питьевая вода является важнейшим источником кальция, магния, ряда микроэлементов. Их усвоение и биологическая ценность могут быть выше, чем при их всасывании из продуктов расщепления пищевых веществ. Поскольку в кипяченой воде содержание минеральных компонентов снижено, ее постоянное использование вместо сырой воды повышает нагрузку на органы водно-солевого обмена за счет реабсорбции ионов, что увеличивает риск развития некоторых заболеваний.

В живом организме часть воды, взаимодействуя с тканями, упорядочивает свою структуру. Структурированную воду человек получает со свежими растительными и животными продуктами, а также при питье свежеталой воды, которая обладает более высокой биологической активностью, чем обычная. В экспериментах на животных показано ее действие на микросомы и митохондрии гепатоцитов, тормозящее влияние на всасывание из кишечника углеводов, повышение устойчивости эритроцитов, адаптогенное действие. Рабочие горячих цехов под влиянием такой воды лучше переносят воздействие на организм отрицательных факторов производственной среды.

Тяжелая вода, отличающаяся от обычной большим содержанием окиси дейтерия (тяжелого изотопа водорода) и большим удельным весом, обладает иным биологическим действием по сравнению с обычной водой, При экспериментальном повышении в воде концентрации окиси дейтерия увеличивается возбудимость ЦНС, усиливаются выбросы адреналина на стрессорные раздражители. Тяжелая вода, как выяснилось, обладает радиозащитным эффектом.

Поступление воды регулируется ее потребностью, проявляющейся чувством жажды. Жаждаэтореакция организма на повышение осмотического давления и снижение объемов жидкостей.

Жажда может возникать в результате:

1. Повышение осмотического давления клеточной жидкости, уменьшения объема клеток, уменьшение объема внеклеточной жидкости. Эти изменения могут развиваться взаимосвязано.

2. Высыхания слизистой оболочки рта; последнее является результатом уменьшения слюноотделения, следствием потери жидкости при разговоре, одышке, курении и др.

3. Действия ангиотензина и натрийуретического гормона.

Субъективно жажда переживается как одно из наиболее сильных влечений человека.

Механизм утоления жажды, или водного насыщения, до конца не раскрыт. В виде первичного насыщения оно возникает в процессе питья до всасывания воды. По-видимому, это явление, как и первичное насыщение пищей, развивается благодаря растяжению стенок желудка и возбуждению его механорецепторов. Вторичное (истинное) водное насыщение формируется при восстановлении параметров водно-солевого гомеостаза в результате всасывания принятой воды.

Точная локализация в мозге центра волюморегуляции до настоящего времени не установлена. Предполагают, что он находится в составе ядер гипоталамуса и среднего мозга. Этот центр имеет афферентные связи с периферией, реализующиеся с помощью объемных рецепторов (волюморецепторов) и осморецепторов. Рецепторы объема обнаружены главным образом в сосудах низкого давления (легочных венах) и в предсердиях. Они реагируют на значительные объемные сдвиги, достигающие ± 10%.

Организм нуждается в постоянном поступлении не только воды, но и минеральных солей.

Всем нам еще со школьной скамьи известно, сколько воды в организме человека. Это вещество находится в разном состоянии (свободном, связанном или структурированном) и составляет от 90 до 55 процентов массы человеческого тела.

Причем рождается человек с наибольшей частью жидкости в организме (по некоторым данным вода составляет 97% массы организма младенца) и со временем она замещается органическими и минеральными веществами. Информацию о том, из чего еще состоит человек, вы сможете найти в нашей статье . Таким образом, организм человека «усыхает» к старости до содержания всего 50-55% воды.

Сколько воды в человеке - распределение по органам и тканям

Процентная или объемная доля воды в разных органах и тканях человеческого организма отличается. Так, больше всего Н 2 О в крови и лимфатической жидкости, она составляет примерно 92%. На втором месте стоит головной мозг, количество воды в котором около 85%. В печени и почках воды от 69 до 82 процентов, а мышцы приблизительно на ¾ состоят из воды. Меньше всего жидкости в костной ткани (28%) и жировых отложениях (до 25%).

Наибольшее количество воды в организме (70%) выпадает на долю внутриклеточной воды, которая находится в составе протоплазмы клеток. В этом виде Н 2 О как раз называется структурированной, в ней растворены различные органические вещества и минералы. Оставшиеся 30% от общего объема воды составляет внеклеточная жидкость (жидкость плазмы крови, лимфы и межклеточная).

Эксперимент по определению количества жидкости в организме

Количество воды в человеческом теле было установлено в 1940 году подполковником японской армии, когда во время войны осуществлялись самые невероятные по своей жестокости опыты над людьми. Эксперимент состоял в том, что живого человека закрывали в замкнутом помещении, постепенно повышая температуру воздуха, буквально высушивая человека. «Подопытный» погибал на седьмой-восьмой час эксперимента, а уже спустя 15 часов его тело превращалось в засушенную мумифицированную фигуру. Масса таких мумий, по результатам нескольких десятков аналогичных «исследований», составляла в среднем 22% от начального веса. Таким образом, в результате этих зверских экспериментов человечество узнало, сколько воды в человеке.

Роль воды в человеческом организме

Вода является универсальным растворителем для большинства веществ, как в организме человека, так и других живых веществ и растений. Она выполняет множество жизненно важных функций, среди которых - терморегуляция, участие в процессах пищеварения, передача нервных импульсов и пр. Регулируется водный баланс организма, главным образом, почками, но активную роль в этом процессе принимает также желудочно-кишечный тракт, легкие. В наш организм вода поступает в чистом виде или связанной, в составе пищевых продуктов.

Потеря жидкости (например, при активных физических нагрузках) проявляется определенными симптомами. Если человек «высыхает» на 1%, он испытывает чувство жажды, от 1% до 2% - у него снижается выносливость, до 3% - человека «покидают силы». При потере 5% воды происходят такие физиологические процессы, как снижение моче- и слюнообразования, увеличивается частота сердечных сокращений, наступает апатия, тошнота, мышцы ослабевают. В общем, весь организм настраивается на то, чтобы терять как можно меньше жидкости.

Самое привычное и самое невероятное вещество на Земле - вода. Значение воды невозможно переоценить в жизни всего живого на планете, она присутствует в каждом мгновении нашего существования. Являясь преобладающим элементом в составе любого организма, вода руководит и его жизнедеятельностью.

Вода в природе

Человечество на протяжении всего существования пытается разгадать тайну этой удивительной и противоречивой стихии. Как она возникла, как попала на нашу планету? Наверное, никто так и не сможет ответить на этот вопрос, зато каждый знает, что значение воды в природе и жизни человека невообразимо велико. Одно абсолютно верно - сегодня запасов воды на Земле столько же, сколько было при рождении мироздания.

Уникальные свойства воды сжиматься при нагреве и расширяться при замерзании - еще один повод удивиться. Ни одно другое вещество не обладает подобными свойствами. А ее способность переходить из одного состояния в другое, столь привычная и вместе с тем, удивительная, играющая исключительную роль, дает возможность всем живым организмам существовать на Земле. Высшим Разумом воде отведена основная партия в поддержании жизни и участии в постоянно происходящих природных процессах.

Круговорот воды

Этот процесс называется гидрологическим циклом, представляющим собой непрерывную циркуляцию воды, попадающей из гидросферы и поверхности земли в атмосферу, а потом обратно. В цикле участвуют четыре процесса:

испарение;
конденсация;
выпадение осадков;
сток вод.

Попав на землю, часть осадков, испаряясь, конденсируется, другая часть благодаря стоку наполняет водоемы, третья обращается в уходя под землю. Так, постоянно передвигаясь, питая водные артерии, растения и животных и сохраняя собственные запасы, кочует, оберегая Землю, вода. Значение воды очевидно и бесспорно.

Механизм круговорота и его виды

В природе существует большой круговорот (так называемый мировой), а также два малых - континентальный и океанический. Собирающиеся над океанами осадки переносятся ветрами и выпадают на континенты, а затем опять возвращаются в океан со стоком. Процесс, когда океаническая вода непрерывно испаряется, конденсируясь и снова выпадая в океан в называют малым океаническим круговоротом. А все аналогичные процессы, происходящие над сушей, объединяются в малый континентальный круговорот, главным действующим лицом в котором является вода. Ее значение в природных процессах непрерывной циркуляции, поддерживающей водный баланс Земли и обеспечивающей существование живых организмов, бесспорно.

Вода и человек

Не имеющая питательной ценности в обычном понятии, вода - основная составляющая любого живого организма, в том числе и человека. Никто не сможет существовать без воды. Две трети в составе любого организма занимает вода. Значение воды исключительно важно для правильного функционирования всех систем и органов.

На протяжении жизни человек ежедневно соприкасается с водой, используя ее для питья и пищи, гигиенических процедур, отдыха и отопления. На Земле не найдется
более ценного природного материала, столь жизненно необходимого и незаменимого, как вода. Обходясь без еды достаточно большие периоды времени, человек не проживет без воды и 8 дней, так как при в пределах 8% от массы тела у человека начинаются обмороки, 10% вызывают галлюцинации, а 20% неизбежно вызывают летальный исход.

Почему же так велико значение воды для человека? Оказывается, вода регулирует все основные жизненные процессы:

нормализует влажность кислорода, увеличивая его всасываемость;
осуществляет терморегуляцию тела;
растворяет питательные вещества, помогая организму в их усвоении;
увлажняет и создает защиту жизненно важным органам;
образует защитную смазку для суставов;
улучшает обменные процессы в деятельности систем организма;
способствует эвакуации отходов из организма.

Как поддерживать водный баланс

В среднем человек теряет в день 2-3 литра воды. В более экстремальных условиях, например, в жару, при высокой влажности и физических нагрузках потери воды возрастают. Чтобы сохранить нормальный физиологический водный баланс организма, следует уравновесить поступление воды с ее выведением путем грамотного

Произведем некоторые подсчеты. Учитывая, что суточная потребность человека в воде - 30-40 граммов на 1 кг веса тела и около 40% общей потребности поступает с пищей, остальное количество следует принимать в виде напитков. Летом ежедневное потребление воды соответствует 2-2,5 литра. Жаркие регионы планеты диктуют свои требования - 3,5-5,0 литра, а в экстремально жарких условиях до 6,0-6,5 литра воды. Нельзя допускать обезвоживания организма. Тревожными симптомами этой беды являются сухая кожа, сопровождаемая зудом, усталость, резкое снижение концентрации внимания, артериального давления, головные боли и общее недомогание.

Полезный эффект

Интересно то, что, принимая непосредственное участие в обменных процессах, вода способствует снижению веса. Бытующее заблуждение, что желающим похудеть людям нужно меньше пить воды, так как организм удерживает воду, наносит ощутимый вред. Нельзя вгонять собственный организм в еще больший стресс, выбивая его из привычного водообмена. К тому же влага, являясь естественным мочегонным средством, тонизирует работу почек, провоцируя потерю веса.

Получая оптимальное количество воды, человек прибавляет сил, энергии и выносливости. Ему проще контролировать вес, поскольку даже психологические неудобства от вынужденных перемен при уменьшении привычного рациона переносятся легче. Научными исследованиями доказано, что ежедневное употребление достаточного количества чистой воды помогает бороться с тяжелыми недугами - способствует ослаблению болей в спине, проявлений мигрени, снижению уровня сахара и холестерина в крови и артериального давления. Кроме того, тонизируя работу почек, вода тормозит процессы образования камней. Доказано, что люди с творческим началом склонны много пить, а великих художников подталкивала к созданию шедевров Значение воды, выходит, немаловажно и в исскустве.

Водный обмен растений

Так же как и человеку, вода необходима любому растению. У разных растений она составляет от 70 до 95% массы, контролируя все происходящие процессы. Обмен веществ в растении возможен только при большом количестве влаги, поэтому значение воды для растений бесспорно велико. Растворяя в почве минеральные вещества, вода доставляет их в растение, обеспечивая их непрерывный приток. Без воды не прорастут семена, не будет происходить в зеленых листьях процесс фотосинтеза. Вода, наполняющая обеспечивает ему жизнеспособность и сохранение определенной формы.

Важнейшим условием жизнеобеспечения растительного организма является способность поглощать воду извне. Растение, получая воду, в основном из почвы с помощью корней, поставляет ее в наземные части растения, где листья ее испаряют. Такой водный обмен существует в каждой органической системе - вода, попадая в нее, отдает испаряется или выделяется, а затем снова, обогатившись полезными субстанциями, попадает в организм.

Еще один удивительный способ проникновения воды в живые клетки - ее осмотическое поглощение, т. е. способность воды аккумулироваться извне в клеточные растворы, увеличивая объем жидкости в клетке.

Искусство потребления воды

Постоянное употребление чистой воды заметно улучшает мыслительную деятельность мозга и координацию движения, а следовательно, значение воды для жизнедеятельности клеток мозга особенно ценно. Поэтому здоровый человек не должен ограничивать себя в питье, но соблюдать некоторые правила следует: