Apa în organism

Apa este principalul constituent al tuturor fiinţelor vii. Fiind o substanţă atât de importantă, apa intră în structura ţesuturilor, astfel o parte din apă se va găsi în spaţiile libere dintre moleculele mari de proteine sau va fi reţinută la suprafaţa altor molecule.

Apa este mediul intern în care se vor distribui toate substanţele solubile din organism. Datorită acestei proprietăţi de solvent, apa transportă în tot organismul substanţele nutritive, dar şi produsele de excreţie ce rezultă din procesele metabolice pentru a fi eliminate.

Apa poate fi considerată un aliment indispensabil vieţii al cărui rol este de a asigura desfăşurarea normală a proceselor metabolice din organism.

Repartiţia apei în organism

Conţinutul de apă al organismelor vii variază în funcţie de specie; cele marine au mai multă apă (unele vietăţi marine mai inferioare pot fi peste 90% apă), iar cele vertebrate au cantităţi mai reduse de apă datorită scheletului care ocupă o parte din corp şi este sărac în apă.

Deşi mai bine de jumătate din organismul omului este reprezentat de apă, aceasta nu este distribuită uniform în toate compartimentele organismului şi este direct proporţională cu suprafaţa corpului. Pe de altă parte, în funcţie de ţesutul adipos, corpul uman conţine între 55 şi 70% apă. Adultul normal cu ţesut adipos de maxim 22% este constituit din apă în proporţie de 60%.  Relaţia dintre apă şi ţesut adipos este invers proporţională, adică cu cât ai mai mult ţesut adipos cu atât va fi mai puţină apă în organism.

Vârsta organismului este un alt factor ce influenţează distribuţia apei. În primele zile de viaţă, organismul uman (adică embrionul uman) conţine peste 90% apă, iar la naştere organismul să cuprindă doar 70% apă. Ulterior, conţinutul de apă al organismului continuă să scadă, dar se va menţine între anumite limite (58 – 66%). De asemenea, sexul influenţează conţinutul de apă din organism. De obicei, femeile au un conţinut cu 10% mai redus de apă decât bărbaţii datorită masei crescute de muşchi la bărbaţi şi dispunerea caracteristică a ţesutului adipos la femei. 

În organismul uman apa este repartizată diferit în vasele de sânge şi limfatice, în spaţiile intercelulare şi în celule. Aceste compartimente diferă atât prin localizare cât şi prin funcţia lor, fiind clasificate în două mari sectoare: sectorul intracelular care reprezintă aproximativ 50% din masa corpului şi sectorul extracelular ce cuprinde doar 20%.

Cele două sectoare sunt separate de către membrana celulară ce permite trecerea apei şi a electroliţilor. Membrana celulară are o proprietate foarte importantă pentru menţinerea homeostaziei: permeabilitate selectivă. Trecerea cationilor de K şi a anionilor mici este permisă, în schimb este impermeabilă pentru Na şi anionii mari. Datorită acestui lucru, compoziţia mediului intracelular diferă de cea a mediului extracelular. Lichidul extracelular conţine cantităţi mari de Na şi Cl, ceea ce îl face o soluţie de clorură de sodiu, iar în lichidul intracelular se găsesc cantităţi mari de potasiu şi proteine.

Sectorul extracelular este împărţit la rândul său în alte două compartimente: lichid interstiţial ce ocupă spaţiul dintre celule (aproximativ 16% din greutatea corpului) şi plasma sangvină ce reprezintă 4% din greutatea corpului. Cele două compartimente sunt separate prin vasele capilare, ale căror pereţi sunt permeabili pentru electroliţi şi molecule mici (nu sunt permeabili pentru toate proteinele). Datorită permeabilității selective a vaselor capilare, apar diferenţe în compoziţia lichidului din cele două compartimente ale sectorului extracelular. Astfel, plasma conţine cantităţi mari de Na şi Cl, cantităţi mai reduse de ioni de K şi este bogată în proteine. În schimb, lichidul interstiţial conţine mai puţine proteine, dar concentraţia de ioni este asemănătoare cu cea a plasmei sangvine. Tot din sectorul extracelular face parte limfa, lichidele din ţesutul conjunctiv şi fluidele transcelulare (în ultima categorie intră lichidele din tractul digestiv, urina, bila şi LCR-ul).

În organele interne repartiţia apei se face în proporţii variate. Lichidele din organism (cu excepţia sângelui) conţin peste 95% apă, ţesuturile aproximativ 80%, iar scheletul conţine până la 22% apă. Muşchii conţin apă în cantitate asemănătoare cu celelalte ţesuturi moi, dar din cauza masei musculare mari, apa din muşchi reprezintă jumătate din conţinutul de apă al organismului.

Tabel cu conţinutul în apă al unor organe, ţesuturi şi lichide din organismul uman

Echilibrul apei în organism

Volumul de apă din organismul sănătos se păstrează constant, fără variaţii mai mari de 1% din greutatea corpului. Acest fapt este consecinţa unor procese ce se desfăşoară permanent în organism pentru a păstra un echilibru între cantitatea de apă ingerată şi cea eliminată.

Păstrarea acestui proces în echilibru este remarcabilă deoarece cantitatea de apă ingerată pe parcursul unei zile diferă, la fel ca şi cea eliminată. În acest proces intervine sistemul reglator din hipotalamus, rinichii şi unii hormoni (principalul hormon ce intervine în menţinerea echilibrului hidric este vasopresina sau hormon antidiuretic secretat de către hipofiza posterioară). Cantitatea de apă din organism este constantă, dar nu se păstrează o cantitate exactă, volumul de apă oscilând între anumite limite. Dacă aceste limite sunt depăşite apar pierderi de apă sau acumulări în exces, ambele cu consecinţe negative asupra organismului.

Tabel cu echilibrul zilnic al apei

Necesarul zilnic de apă

Privind tabelul observăm că mai bine de jumătate din cantitatea de apă ingerată provine din lichide şi mai puţin din alimente, iar apa produsă de organism prin reacţii chimice reprezintă un pic peste 10% din total. Aceste date sunt mai mult cu caracter orientativ, un necesar zilnic de apă fiind greu de stabilit deoarece fiecare individ este diferit.

Nevoia de apă variază în funcţie de climă, de efortul depus, dar se poate stabili un interval de normalitate: un adult sănătos ce desfăşoară activităţi fizice moderate într-o regiune cu climă temperată are nevoie de 1500 – 2000 ml de apă pe zi.

Nevoile individuale de apă variază în funcţie de climat sau de efort, astfel necesarul de apă creşte cu aproximativ 1 litru datorită climei calde sau efortului intens, iar în caz de febră sau diaree poate creşte cu până la 2 litri. Anumite afecţiuni pot face ca necesarul de apă să crească cu 3 litri.

Dacă necesarul de apă nu este respectat se produc modificări ale echilibrului hidric mai mari de 1 – 2% ce pot conduce la afecţiuni grave sau deces.


Pierderile de apă din organism

Observând acelaşi tabel observăm că pierderile de apă se produc mai ales prin urină, piele sau plămâni. Ca şi ingestia de apă, pierderile variază în funcţie de factorii externi (climă caldă, efort intens) sau factorii interni (afecţiuni renale, dezechilibre hormonale).

În regiunile cu climat cald, temperaturile ridicate ale aerului sau în timpul efortului fizic intens pierderile de apă cresc. În aceste cazuri se poate ajunge la 2 litri de apă pierduţi prin transpiraţie la fiecare oră.

Apă din sucurile digestive este reabsorbită aproape în totalitate, dar se poate pierde în cantitate apreciabilă prin vomă sau diaree. Apa pierdută prin urină variază, de obicei, cu cantitatea de apă ingerată. Dar, indiferent de volumul de apă ingerat există o cantitate de apă minimă ce se va elimina prin urină (pentru excreţia unor substanţe toxice pentru organism). Prin urină se elimină, în special, ureea şi clorura de natriu. Cantitatea de cele două substanţe excretate depinde de aportul proteic şi sarea din raţia alimentară. Astfel, pentru 100 g de proteine şi 10 g de sare rinichiul va elimina uree şi clorură de natriu împreună cu un volum de minim 600 ml apă.


Excesul de apă din organism

Atunci când cantitatea de apă ingerată depăşeşte capacitatea organismului de eliminare se produce acumularea apei în exces. În mod normal acumularea în exces a apei în organism nu are loc deoarece hipofiza posterioară şi rinichii asigură echilibrul hidric al organismului.

Condiţiile ce pot duce la exces de apă în organism sunt: secreţie în cantitate crescută de hormon antidiuretic, insuficienţa renală acută, afecţiuni cardiace, ciroză sau exces de lichide ingerate. Consumul în exces al apei poate determina tulburări grave în organism producându-se intoxicaţia cu apă.


Proprietăţile fizico-chimice ale apei

Apa este un lichid cu proprietăţi fizico-chimice deosebite şi care o singularizează de celelalte fluide:

-din punct de vedere structural, molecula de apă este un tetraedru care are în centrul său atomul de oxigen

-din punct de vedere electric, molecula de apă este neutră, dar distribuţia electronilor este neuniformă: oxigenul este mai electronegativ, iar hidrogenul pozitiv (legătura dintre hidrogen şi oxigen fiind polară). De aceea molecula de apă este un dipol permanent cu centrul sarcinilor negative la atomul de oxigen şi cel al sarcinilor pozitive spre atomii de hidrogen (centrul sarcinilor pozitive se află, de fapt pe bisectoarea unghiului dintre legăturile hidrogen şi oxigen).

-după amoniac, apa este următoarea substanţă cu cea mai mare capacitate termică. Adică, apa poate primi sau ceda o cantitate mare de căldură fără a-şi schimba prea mult propria temperatură. Utilitatea acestei proprietăţi pentru organismul viu este foarte importantă, deoarece apa poate absorbi căldură din multe reacţii chimice din organism. Un mediu intern fără apă ar produce denaturarea proteinelor, ineficienţa enzimelor sau acizii nucleici vor fi distruşi ceea ce va duce la moartea organismului.


Punct de fierbere, punct de topire

Pentru a evapora un litru de apă prin piele sau prin plămâni organismul uman va pierde 580 kcal din căldura corpului. Zilnic pierdem aproximativ 1200 ml de apă, fără să observăm, prin transpiraţie sau prin respiraţie ceea ce solicită un efort de 700 kcal din partea corpului. În caz de efort intens cifrele se schimbă, iar cantitatea de apă şi energia consumată vor creşte.

Punctul de topire al apei este destul de ridicat: 0° C. Pentru a topi gheaţa este nevoie de energie absorbită din mediul înconjurător (energia este folosită pentru a desface legăturile de hidrogen care ţin câte 4 molecule de apă în jurul unui atom de hidrogen). Punctul de fierbere al apei este situat foarte aproape de 100° C. Aceste proprietăţi fac apa să se găsească în stare lichidă la temperatură obişnuită, din această cauză apa a devenit mediul nostru intern.

Bibliografie:
Biochimie medicală – mic tratat,   V.  Dinu,  A. Popescu