Важность воды
На атомном уровне каждая молекула воды представляет собой соединение, состоящее из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Как и любое вещество в мире, вода существует в трех состояниях: вода (жидкость), водяной пар (газ), лед (твердое тело). Плотность воды (во всех состояниях) самая высокая, когда она находится в жидком состоянии, поэтому лед плавает поверх воды. Около 71% поверхности Земли покрыто водой, из которых океан занимает 96,5%. Вода на Земле проходит круговорот: она достигает Земли в виде дождя и снега и проходит через реки и озера, прежде чем попасть в океан. Затем вода испаряется, превращаясь в водяной пар и поднимается в небо в виде облаков. Когда водяной пар накапливается, он в конечном итоге снова падает на Землю, повторяя цикл.
Молекула воды
Вода и человеческое тело
Помимо своей роли в экологии и окружающей среде в целом, вода также играет важную роль и функции в организме человека.
Почему вода важна для клеток?
Клетка – это наименьшая базовая единица человеческого организма. Клетки с разными функциями образуют разные ткани, а ткани со сходными функциями образуют органы. Эти органы затем делятся на системы и, таким образом, они образуют человеческое тело. В клетке человека вода составляет не менее 70% клеточной массы.
Выживание каждой клетки зависит от воды. Вода действует как средство транспорта между клеткой и ее окружением (внеклеточным/межклеточным).
Почему вода необходима вашему организму?
Около 60% веса человека состоит из воды. Вода необходима человеческому организму, поэтому организм пытается сохранить большую ее часть. Во время выведения отходов внутри почек происходит процесс реабсорбции для удержания воды, которую можно использовать повторно. Для удержания воды, в жаркую погоду, когда тело сильно потеет, происходит компенсация за счет выделения меньшего количества воды с мочой.
Как люди, мы должны пить достаточно воды, чтобы поддерживать наш организм в балансе. Мы не должны ждать, пока возникнет жажда. Вместо этого мы должны пить регулярно и часто. Следуйте хорошему практическому правилу — проверяйте цвет мочи; пока моча не имеет цвета, организм полностью гидратирован. Рекомендуемое потребление воды для взрослых составляет около 3700 мл для взрослых мужчин и 2700 мл для взрослых женщин.
Функции воды в организме
Вода выполняет в организме человека ряд функций, к которым относятся следующие:
- Клеточная жизнь
- Транспорт
- Химические реакции
- Регулирование температуры
- Выведение отходов
- Защита
Клеточная жизнь
Клетка – это наименьшая базовая единица человеческого организма. Клетки с разными функциями образуют разные ткани, а ткани со сходными функциями образуют органы. Эти органы затем делятся на системы и, таким образом, образуют человеческое тело. В клетке человека вода составляет не менее 70% клеточной массы.
Выживание каждой клетки зависит от воды. Вода работает, как транспорт между клеткой и ее окружением (внеклеточным/межклеточным). Это имеет решающее значение для поглощения питательных веществ и газообмена между клеткой и жидкостью организма, что жизненно важно для жизни клетки.
Транспорт
Помимо межклеточного транспорта, вода также является транспортной средой, которая переносит кислород, углекислый газ, питательные вещества и отходы по организму. Одним из основных видов транспорта является кровь. 92% крови состоит из воды.
Химическая реакция
Хотя вода сама по себе не имеет питательной ценности и не дает энергии, она является одним из активных химических реагентов внутри организма. На молекулярном уровне она используется для облегчения многих реакций, а также участвует в некоторых из них. Гидролиз — одна из многих химических реакций в организме человека, она предполагает присоединение молекул воды с целью расщепления более крупных и сложных органических веществ, что часто происходит во время переваривания пищи. Помимо самого реагента, вода также действует как растворитель и является местом протекания химических реакций.
Регулирование температуры
Вода обладает высокой удельной теплоемкостью, которая используется при регулировании температуры. Поскольку она занимает значительную часть массы тела, необходимо существенное изменение внешней температуры, чтобы повлиять на температуру тела. Это позволяет организму поддерживать свою температуру и обеспечивает проведение внутри человеческого тела различных химических реакций, для оптимального функционирования которых часто требуется определенная температура. Помимо того, что она служит хорошим хранилищем тепла в холодную погоду, в жаркую погоду организм может выделять воду, чтобы снизить температуру, это называется потоотделением. Благодаря высокой удельной теплоемкости организм может выделять минимально возможное количество воды, одновременно успешно снижая ее температуру за счет испарения пота.
Выведение отходов
Химические реакции внутри организма часто приводят к образованию отходов и токсинов, которые необходимо вывести из организма. Выведение отходов внутри организма принимает две формы: твердую (кал) и жидкую (моча). Жидкие отходы в организме человека растворяются в крови и переносятся в почки. Здесь отходы далее перерабатываются в мочу и выводятся из организма.
Защита
Вода является основным компонентом спинномозговой и мозговой жидкости, обе они обеспечивают защиту различных органов. Спинномозговая жидкость окружает спинной мозг, который является очень важным органом для сенсомоторной функции организма. Церебральная жидкость — это жидкость внутри черепа, окружающая мозг. Эти жидкости действуют как «подушки», предотвращая повреждение важных органов в результате ударов.
Важность воды для поддержания жизни
Вода необходима для жизни. Подобно людям, выживание других организмов на Земле также зависит от воды. Она считается индикатором потенциальных форм жизни. Когда ученые пытаются определить, есть ли живые организмы на других планетах Солнечной системы, они активно пытаются найти там воду.
Итог урока
На Земле много воды, и она необходима для поддержания жизни. Ученые считают, что вода имеет основополагающее значение для развития жизни, и поэтому стремятся искать воду на других планетах Солнечной системы. В организме человека вода выполняет следующие функции:
- Клеточная жизнь: транспорт питательных веществ в клетки
- Транспортировка: транспортировка необходимых материалов к клеткам, а так же отходов и токсинов, которые должны выводиться из организма.
- Химические реакции: в качестве реагента и места реакции.
- Регулирование температуры: охлаждать тело за счет потоотделения.
- Выведение отходов: удаление токсинов и отходов в виде мочи.
- Защита: поглощать удары.
Дополнительные мероприятия
Темы обсуждения
Это обсуждение поможет нам провести мозговой штурм и выдвинуть гипотезу о том, что происходит, когда вода недоступна, а функции, которым вода помогает в человеческом организме, нарушаются.
Для каждой из следующих ролей воды в организме человека используйте свои знания, чтобы поддержать свои гипотезы о том, каким будет результат.
Клеточная жизнь
Процесс осмоса – это перемещение воды из областей с низкой концентрацией растворенных веществ в места с высокой концентрацией растворенных веществ. Из-за увеличения количества ионов солей вода покидает клетку. Какое влияние это оказывает на форму клетки? Какое влияние это оказывает на перемещение витаминов внутри клетки?
Химические реакции
В уроке о химических реакциях, происходящих в нашем организме, есть два примера: как расщепляется наша пища, чтобы дать нам энергию, и как утилизируются отходы. Эти механизмы работают вместе: мы едим пищу и используем энергию, а затем выделяем из пищи отходы. Вспомните случай, когда вы ели и не пили до, во время и после еды. Как вы себя чувствовали? Что вы чувствовали во время мочеиспускания на следующий день? Как бы изменился результат, если бы вода потреблялась до, во время и после приема пищи?
Регулирование температуры
Одной из замечательных характеристик воды является ее высокая теплоемкость. Высокая теплоемкость означает, что вода может лучше регулировать температуру, при этом происходят минимальные изменения температуры. Выскажите гипотезу, что произошло бы, если бы вода имела низкую теплоемкость. Что произошло бы, если бы вода имела еще большую теплоемкость?
Ответы:
В рамках темы «Клеточная жизнь» учащиеся могут обсудить уменьшение размеров клеток из-за потери воды и замедления движения веществ внутри клетки. Они могут даже увидеть связь между замедлением транспорта и уменьшением химических реакций внутри клетки. В разделе «Химические реакции» учащиеся могут описать чувство вздутия живота, а затем задержку или болезненность дефекации после отсутствия воды. По теме «Регулирование температуры» при низкой теплоемкости учащиеся могут предположить, что у нас чаще поднимается температура или она падает; при высокой теплоемкости можно ожидать меньшего повышения температуры. Связь низкой теплоемкости с изменениями химических реакций — отличный способ связать воедино роль воды в организме человека.
