При посиленій м'язовій роботі різко зростає інтенсивність окислювальних процесів в організмі, а отже, і кількість що утворюється в організмі тепла. При цьому звичайно посилюється виділення поту і, головним чином за рахунок його випаровування, збільшується тепловіддача.
Чим важче робота, виконувана людиною, тим він більше потіє і більше споживає води, кількість якої може доходити до 6 л в день і більше. В умовах високої температури повітря, наприклад при роботі в гарячих цехах, а також при роботі або просто русі в південних пустелях людина може випивати до 11 л води в день. При цьому до 90% випитої води виділяється у вигляді поту.
Всякий прийом води викликає в нервовій системі людини складні процеси, які визначають угамування спраги, або потребу організму у воді. Встановлено, що у людини є так званий питний центр, що складається з тих відділів нервової системи, які регулюють поповнення водних ресурсів організму.
Питна збудливість (спрага) зменшується або збільшується під впливом гуморальних і рефлекторних чинників. Гуморальні чинники – це хімічний склад і физико-хімічний стан крові, а рефлекторні – дія з боку нервових закінчень початкової частини травного тракту.
Людський організм погано переносить обезводнення. Втрата 1–1,5 л води вже викликає необхідність відновлення водного балансу, сигналом чого є відчуття спраги, залежне від збудження питного центру.
Коли людина втрачає 6–8% своєї ваги за рахунок дефіциту води в його організмі наступають розлади ряду функцій: порушується обмін речовин; наростає кількість молочної кислоти; окислювальні процеси знижуються; збільшується в'язкість крові. Температура тіла підвищується, пульс швидшає, шкіра червоніє, частішає дихання, перехідне в задишку. Порушується секреція травних залоз. Апетит зникає повністю. Шкіра стає в'ялої в результаті зменшення волога в підшкірному шарі. З'являються м'язова слабкість, запаморочення, головний біль і млявість.
Якщо тіло людини втратить понад 10% своєї ваги за рахунок дефіциту води, то патологічні явища стають необоротними. При цьому западають очні яблука, погіршується зір, на шкірі утворюються тріщини. З'являються спазми в горлі. Розвивається анурія (відсутність сечі). Наступає марення. Дослідами над тваринами доведено, що вони гинуть при втраті 20–22% води, що знаходиться в тілі; хворобливі розлади (турбота; слабкість в кінцівках і ін.) наступають вже тоді, коли втрата води досягає 10%.
Хворобливі явища можуть наступити і коли людина споживає зайву кількість води. В цьому випадку наступають симптоми інтоксикації. З'являється слинотеча, нудота, блювота, температура тіла падає. Посилюється діурез (більше виділяється рідині, ніж поступає). Порушується координація рухів, з'являються судоми, м'язова слабкість і головний біль.
Всі ці явища наступають значно швидше, якщо вода мало мінералізована. От чому не рекомендується вживати дощову воду, воду талу, кип’ячену і т.д.
4. Роль води в енергетичних та хімічних процесах організму
Роль води в основних біохімічних реакціях відомо давно, але останнім часом на це не звертали дуже великої уваги, вважаючи, що води в організмі завжди вистачає для нормального їх протікання. Якщо ж придивитися уважніше, то стане ясно, що для одних процесів потрібна як би одна вода, для інших – зовсім інша, для третіх ще якась, і т.д. Тоді можлива ситуація, при якій організм може страждати від спраги при, здавалося б, надлишку в ньому води через дефіцит тієї, що потрібна йому в даний момент. Наприклад, для отримання з їжі живильних речовин і будівельних матеріалів основні компоненти їжі – білки і вуглеводи повинні бути роздроблені на дрібні фрагменти. Це відбувається за рахунок гідролізу – розщеплювання полімерів водою. Але щоб гідроліз пройшов, повинна розділитися на дві частини і сама молекула води. Значить, ефективність розщеплювання харчових полімерних молекул залежить не тільки від їх складу і структури, не тільки від ферментів, які їх розщеплюють, але і від того, чи достатньо там, де йде гідроліз, саме тієї води, яка володіє необхідною для здійснення гідролізу структурною організацією. Гідроліз протікає і у внутрішньому середовищі організму, де одні полімери безперервно заміщаються іншими, де постійно перебудовуються внутріклітинні і позаклітинні структури. Шляхом гідролізу усуваються старі, відпрацьовані біополімери або ті, що в даний момент не потрібні.
На місце розібраних на дрібні шматочки біополімерів повинні поступити нові. Вони збираються в клітині з молекулярної цегли, яка в потрібній послідовності стикується один до одного. Коли до ланцюга біополімеру, що росте, пришивається нова ланка, звільняється одна молекула води. Ця хімічна реакція носить назву поліконденсації, і вона, по суті, протилежна гідролізу. Останнім часом учені не дуже замислювалися над тим, як в клітині, яку вони розглядали як не дуже концентрований розчин (пригадаємо, що більше 99% всіх молекул клітки – це молекули води), взагалі може йти такий процес. Адже молекулу води, що звільнилася при з'єднанні двох цеглин, здавалося б, не так вже просто «виштовхнути» в оточуючу воду. Але якщо велика частина молекул води там, де йде синтез полімерів, не вільна, а зв'язана: входить, наприклад, до складу тих або інших оболонок, то виниклій при поліконденсації молекулі води набагато простіше покинути місце свого народження. Природно, там, де йде синтез, властивості водного середовища повинні різко відрізнятися від води в місцях гідролізу. В тому місці, де йде гідроліз, вона повинна бути вільніша, щоб забезпечити для гідролізу достатню кількість вільних молекул. Дотепер ці міркування, як правило, не бралися до уваги при розгляді обміну речовин.
Вода виконує також роль будівельного комплексу. Відомо, що істотна частина енергетичних процесів в клітинах будь-якого організму забезпечується молекулами АТФ – так би мовити, універсальною енергетичною валютою. Молекули АТФ несуть в собі легко доступну енергію, і, розщеплюючись, вони віддають її в потрібному місці в потрібний час. Для здійснення будь-якого акту життєдіяльності, наприклад, м'язового скорочення, молекула АТФ повинна розпастися на два фрагменти – молекулу АДФ і залишок фосфорної кислоти, а цей розпад – суть гідролізу. Значить, насправді, енергія звільняється при зв'язаному процесі розпаду молекули АТФ і молекули води і якщо останнє утруднене, то реалізувати енергію молекули АТФ стає важче. А щоб запасти енергію в молекулі АТФ, її необхідно синтезувати, з'єднавши молекулу АДФ із залишком фосфорної кислоти. І при цьому молекула води звільняється. Неважко здогадатися, що в тому місці, де АТФ синтезується і в тому місці, де вона розпадається, вода повинна бути по-різному зв’язаною.
Інше відоме джерело енергії – це різниця електричних потенціалів між клітиною і середовищем за рахунок нерівномірного розподілу між ними іонів калію і натрію. Концентрація калію в живій клітці багато вище, ніж в середовищі, а натрію набагато більше в середовищі, ніж в клітці. Особливо велика ця різниця в нервових клітках, де вона досягає багатьох десятків мілівольт. Проведення нервового імпульсу – це електричний розряд, при якому іони калію викидаються з клітки, а іони натрію входять в неї. Потім клітка направляє енергію обміну речовин на відновлення потенціалу до наступного його розряду. На роль води в цьому процесі уваги майже не звертають, хоча перерозподіл іонів калію і натрію супроводиться як перерозподілом води між кліткою і середовищем, так і істотною зміною її властивостей. Оскільки кожний іон оточений декількома молекулами води, то води перерозподіляється багато більше, ніж самих іонів. А, значить, і тут стан води як в клітках, так і в позаклітинному середовищі повинне визначати ефективність проведення нервових імпульсів, тобто функціонування нервової системи. Те ж можна сказати і про інші збудливі клітки, наприклад, м'язових, і, в першу чергу, про клітки серцевого м'яза. При скороченні м'язових кліток іони також перерозподіляються як усередині клітки між різними її частинами, так і між кліткою і середовищем разом із зв'язаною цими іонами водою. В незбудливих клітках зміни різниці електричних потенціалів між кліткою і середовищем також грає певну роль у виконанні ними своїх функцій. Отже, стан води важливий для електричної активності всіх кліток живого організму.
Отже, вода грає визначальну роль навіть в добре відомих біоенергетичних процесах, хоча, на жаль, останнім часом ця її роль залишалася поза увагою більшості біологів і медиків. А та роль, яку грає вода в процесах горіння, про які мовилося вище, взагалі практично ніким не обговорюється. Нагадаємо, що горіння відрізняється від тління, тим, що в останньому випадку енергія звільняється у формі тепла, а при горінні, коли горючі речовини напряму окислюються активними формами кисню, звільняються великі порції енергії, які перетворюються на видиме світло. Як це не дивно, виявилося, такою горючою речовиною може бути сама вода.
На рубежі нового тисячоліття відразу в декількох лабораторіях світу було знайдено, що в звичайних умовах: при нормальних температурах і тиску, вода може безпосередньо окислюватися активним киснем з утворенням інших активних його форм. Одна з них – це добре відомий перекис водню, Н2О2, яку можна зобразити як Н-О-О-Н. Але ще в кінці 19 століття російський хімік А.Н. Бах (пізніше – академік АН СРСР, засновник академічного Інституту біохімії, названого його ім'ям), передбачив, що можливе існування поліокисів водню типу Н2О3 (Н-О-О-О-Н) і Н2О4 (Н-О-О-О-О-Н), які повинні володіти ще більш високою «запальною активністю», ніж перекис водню. Згідно висунутої ним в 1897 р. теорії, яку він продовжував відстоювати ще майже півстоліття, саме з активації кисню, зокрема, при утворенні перекісних з'єднань, починаються будь-які окислювальні процеси в організмі, що живе за рахунок енергії, одержуваної від дихання.