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.

Подібні статті

Відкриття та характеристика генетичного коду
Найважливішим досягненням біології XX ст. стало з'ясування генетичного коду - встановлення відповідності між послідовністю нуклеотидів молекули ДНК та амінокислотами молекули білка. Нині генетичний код з'ясовано повністю. Книга життя ко ...

Структурно-функціональні особливості легень у людини на етапах онтогенезу
Актуальність роботи полягає в тому, що ми, спираючись на порівняльний та еволюційний підхід до питання будови та функції органів дихальної системи (і особливо легень), прагнули дати максимально чіткі вікові характеристики будови і функції ...