Вода и кислотность
Дата создания: 2014/01/07
Автор: Свалина Ольга
Вода в организме человека
Не очень легко представить, что человек примерно на 65% состоит из воды. С возрастом содержание воды в организме уменьшается. Эмбрион состоит из воды на 97%, в теле новорожденного содержится 75%, а у взрослого человека – около 60% воды. В здоровом организме взрослого человека наблюдается состояние водного равновесия, или водного баланса. Оно заключается в том, что количество воды, потребляемое человеком, равно количеству воды, выводимой из организма. Водный обмен является важной составной частью общего обмена веществ живых организмов, в том числе и человека.
Общий объем воды, потребляемый человеком в сутки при питье и с пищей, составляет 2-2,5л. Благодаря водному балансу столько же воды и выводиться из организма. Через почки и мочевыводящие пути удаляется около 50-60% воды. При потере организмом человека 6-8% влаги сверх обычной нормы повышается температура тела, краснеет кожа, учащается сердцебиение и дыхание, появляется мышечная слабость и головокружение, начинается головная боль. Потеря 10% воды может привести к необратимым изменениям в организме, а потеря 15-20% приводит к смерти, поскольку кровь настолько густеет, что с ее перекачкой не справляется сердце. В сутки сердце приходиться перекачивать около 10 000 л. крови. Без пищи человек может прожить около месяца, а без воды – всего лишь несколько суток. Реакцией организма на нехватку воды является жажда. В этом случае ощущение жажды объясняют раздражением слизистой оболочки рта и глотки из-за большого понижения влажности. Существует и другая точка зрения на механизм формирования этого ощущения. В соответствии с ней сигнал о понижении концентрации воды в крови на клетки коры головного мозга подают нервные центры, заложенные в кровеносных сосудах.
Водный обмен в организме человека регулируется центральной нервной системой и гормонами. Нарушение функции этих регуляторных систем вызывает нарушение водного обмена, что может приводить к отекам тела. Конечно, различные ткани человеческого организма содержат различное количество воды. Самая богатая водой ткань – стекловидное тело глаза, содержащее 99% воды. Самая же бедная – эмаль зуба. В ней воды всего лишь 0,2%. Много воды содержится в веществе мозга.
Понятия о рН как показателя реакции среды
Вода является средой, в которой протекают самые разнообразные химические процессы. Она обладает хорошей растворяющей способностью и вызывает электролитическую диссоциацию многих растворенных в ней веществ. Более того, химически чистая вода сама является слабым электролитом и подобно кислотам, основаниям и солям частично диссоциирует на ионы. Ионы водорода легко гидролизуется, образуя ионы гидроксония H3O+, которые обозначаются как H+. Тщательно очищенная вода, как показал Кольрауш, обладает очень незначительной электропроводностью. Константа электролитической диссоциации воды при 25 С составляет 1,8*10 в 16 степени, а степень диссоциации 1,7*10 в 9. Чистая вода имеет нейтральную реакцию. Концентрации Н+, с которыми приходится иметь дело на практике, обычно выражаются весьма малыми величинами. Так желудочный сок, являющийся самой кислой жидкостью организма человека, имеет концентрацию Н+ - ионов около 10-1 г-ион/л, концентрация Н+ - ионов в слюне – около 10-2 г-ион/л и т.д. Характеризовать кислотность или щелочность растворов числами с отрицательными показателями степени (10-5, 10-12) практически неудобно. Поэтому реакцию водных растворов, показывающую степень их кислотности или щелочности, принято выражать не концентрацией (или активностью) ионов Н+ или ОН- , а так называемым водородным показателем рН. Показатель водородных ионов (рН) впервые был предложен как условное обозначение в 1909г. Серенсеном (р – первая буква слова potenz); он определяется общей формулой рН = - 1g а Н+, а для разбавленных растворов рН = - 1g a Следовательно, водородным показателем называют величину, численно равную отрицательному десятичному логарифму концентрации (или активности) водородных ионов, выраженной в грамм – ионах на литр. Для абсолютно чистой воды при 22 С рН = - 1g 10-7 = 7. Для кислых жидкостей рН < 7, а для щелочных рН > 7. Если значение водородного показателя (рН) дождевой воды станет меньше 5,6, дожди называют кислотными. Если угольная кислота Н2СО3 единственный источник катионов водорода, то их концентрация должна быть равна концентрации гидрокарбонат – иона.
Роль концентрации водородных ионов в биологических процессах
Как известно, каждый ион играет особую роль в различных биологических процессах, однако водородные ионы занимают особое положение среди других. Концентрация водородных ионов является одной из важных констант внутренней среды организмов. Так, рН крови человека равняется 7,36. Малейшее отклонение от этого значения ведет к серьезным нарушениям жизнедеятельности.
Активность различных ферментов, а также специфика происходящих в тканях биохимических процессов тесно связаны с определенными довольно узкими интервалами рН. Например, пепсин желудочного сока активен при рН = 1,5 – 2,0; содержащийся в слюне птиалин, ускоряющий процесс осахаривания крахмала, наиболее активен при рН = 6,7, т.е. почти в нейтральной среде. Для трипсина -8,0 – 8,5, аргиназы – 9,8, кислой фосфатазы крови – 4,5 – 5,0. Слезы – 6,9 (слабощелочная, близка к нейтральной). В зависимости от рН среды ферменты могут катализировать совершенно различные реакции. Так, тканевые катепсины при реакции среды, близкой к нейтральной, катализируют синтез белка, а при кислой реакции – его расщепление. При отклонении величины рН от оптимальных значений активность ферментов, как показывает опыт, сильно снижается или даже вовсе прекращается, что в конечном итоге приводит организм к гибели.