живое должно, по-видимому, иметь единое происхождение.

12.3.7.Роль воды для живых организмов

Взаключение параграфа 12.3 о биохимии живого вещества рассмотрим роль воды в жизни, поскольку из нее в основном состоят почти все живые существа, да и сама жизнь, по гипотезе Опарина, зародилась в теплом первобытном океане. Вода является одним из наиболее распространенных веществ на Земле и покрывает большую часть поверхности нашей планеты. Как заметил Антуан де Сент-Экзюпери (1900—1944), «нельзя сказать, что вода необходима для жизни — она и есть жизнь».

Всеобъемлющая роль воды для жизни обусловлена ее уникальными свойствами. Молекулы воды связываются друг с другом водородной связью и обладают полярными свойствами. Это позволяет воде быть очень хорошим растворителем, в котором происходит диссоциация, и ионы растворенного вещества легче

330

перемещаются в растворе. Активность биохимических реакций в водной среде клетки значительно возрастает. Молекулы воды при диссоциации «растаскивают» ионы полярных молекул. Например, растворение в воде поваренной соли NaCl: отрицательные ионы гидроксида ОН- притягивают положительные ионы Na+, a положительные протоны Н+ или ионы гидроксония Н2O+ — отрицательные ионы Сl-. В этом проявляются гидрофильные свойства веществ с полярными молекулами.

Неполярные соединения, например липиды, в воде не растворяются и образуют с водой поверхности раздела, которые «работают», как мембраны. Именно на этих поверхностях протекают многие химические реакции, и физика процессов не только перемещений ионов и электронов в клетке, но и потоков воды во многом зависит от поверхностных свойств. Молекулы воды могут слипаться друг с другом (когезия) и с другими веществами {адгезия), в частности, сильное поверхностное натяжение воды обусловлено адгезией. Кроме того, полярные молекулы воды сильно притягиваются любой электрически заряженной поверхностью. Вещества с неполярными молекулами обладают гидрофобными свойствами.

Поэтому вода является не только средой, где протекают биохимические реакции, но и активным участником различных кинетических процессов переноса веществ в организме. Вода имеет высокие теплопроводность и теплоемкость. Благодаря первому свойству тепло от происходящих химических реакций равномерно распределяется по объему и устраняется перегрев организма. В силу высокой теплоемкости даже для незначительного повышения температуры организма требуется большее количество энергии. Высокие теплофизические свойства воды обеспечивают стабильность среды организма и постоянство протекания биохимических процессов при низких температурах, имеющихся в нормальном живом организме теплокровных животных. Высокая теплоемкость воды позволяет океанам поглощать и отдавать огромные количества тепла без значительного изменения температуры воды и воздуха, что обеспечивает относительное постоянство температуры окружающей среды, необходимое для протекания биологических процессов. Тепловые свойства воды наиболее подходят для функционирования организма, например, высокая температура кипения воды, обусловленная большой скрытой теплотой кипения и парообразования, с одной стороны, обеспечивает жизнедеятельность организма при низких температурах (в газообразном состоянии молекулы веществ просто раз-

331

летелись бы!), а с другой, — означает, что поскольку на испарение требуется энергия, то при процессе испарения происходит охлаждение организма (это мы неоднократно ощущаем на себе: перегрев тела устраняется потоотделением).

Вода по сравнению с другими жидкостями имеет высокую температуру замерзания и при образовании льда выделяет значительную теплоту кристаллизации, что уменьшает вероятность замерзания воды в клетках организма. Максимальная плотность воды наблюдается при 4 °С, т.е. выше температуры замерзания. Поэтому при охлаждении от 4 °С до О °С плотность воды в жидком состоянии больше, чем в твердом, и лед образуется сначала у поверхности воды и только затем наращивается до дна (например, водоема или реки). С позиции сохранения жизнедеятельности в водной среде это очень важно, так как наружный лед изолирует водоем от внешнего холода, а вода со дна при температурах выше 4 °С, поднимаясь вверх, способствует переносу питательных веществ по всему объему воды и сохранению жизни. Что касается внутренней водной среды организма, то

Горбачев В. В. Концепции современного естествознания:—М.: ООО «Издательский дом «ОНИКС 21 век»: ООО «Издательство «Мир и Образование», 2003. — 592 с: ил.