[科普中國]-代謝水

簡介

細(xì)胞代謝水是具有流動(dòng)性的一類水分子，是良好的溶劑，可溶解許多物質(zhì)，在整個(gè)細(xì)胞代謝過程中參與物質(zhì)、營養(yǎng)和能量的輸送，同時(shí)又把細(xì)胞內(nèi)的代謝垃圾輸送排出體外?？梢哉f代謝水就是物質(zhì)、營養(yǎng)成分、能量與代謝垃圾交換的運(yùn)輸媒介。自由水的含量會(huì)影響細(xì)胞代謝強(qiáng)度，含量越大，新陳代謝越旺盛，如貯藏種子前需曬干，目的是使種子失去自由水，降低其細(xì)胞的代謝強(qiáng)度，從而有利于保存。

人體內(nèi)的代謝水不足可以適當(dāng)補(bǔ)充，是通過體循環(huán)排出含有垃圾的代謝水，如尿液與汗水，同時(shí)通過喝水來補(bǔ)充代謝水，實(shí)現(xiàn)代謝水的平衡。

代謝水的產(chǎn)生一些生活在干旱環(huán)境中的昆蟲，尤其是蛹和長期取食干燥谷物的害蟲，它們不能或很難從食物中獲得足夠的水分。這些昆蟲除了控制體壁和呼吸系統(tǒng)的水分蒸發(fā)，利用特殊的排泄形式控制水分流失外，還必須利用物質(zhì)代謝產(chǎn)生水。

代謝水主要由脂肪體利用高還原性的脂肪，通過一系列的氧化，將脫下的氫與分子氧結(jié)合產(chǎn)生。其代謝過程類似肌肉中的脂肪代謝，代謝產(chǎn)生的ATP，主要被磷酸酯酶分解成熱量，而生成的水則通過擴(kuò)散來供應(yīng)機(jī)體組織的需要。滯育與休眠的昆蟲，體內(nèi)長時(shí)期需要的水分都來自脂肪體內(nèi)的代謝水。尤其對夏季滯育的昆蟲，由于氣溫高、水分損耗大，更需要代謝水來維持生命活動(dòng)。大地老虎幼蟲在6～9月間有4個(gè)月的夏季滯育習(xí)性，在滯育前除了選擇土下適宜的蟄伏場所，一方面靠幼蟲期大量取食獲得水分，另一方面代謝從食物中轉(zhuǎn)化來的脂肪來補(bǔ)充水分。但代謝水平受到呼吸率的限制，因?yàn)榇x水的產(chǎn)生必然帶來較多的二氧化碳要從氣門向外排放，但氣門開放會(huì)帶來水分的喪失，因此蟄伏昆蟲只能以低水平的代謝獲得最低限度的水分，以維持昆蟲的持續(xù)蟄伏。

結(jié)合水與代謝水的關(guān)系細(xì)胞結(jié)合水與細(xì)胞代謝水在正常情況下是處于平衡狀態(tài)的，代謝水運(yùn)載垃圾將其排泄出體外的過程就是代謝水的丟失過程，這時(shí)就需要外源水分進(jìn)行足量的補(bǔ)充。當(dāng)代謝水在短時(shí)間內(nèi)大量流失(如人體出現(xiàn)大量脫水現(xiàn)象)，又不能夠得到及時(shí)有效的補(bǔ)充時(shí)，代謝水就無法完成人體物質(zhì)、營養(yǎng)成分、能量、垃圾的運(yùn)輸，就相當(dāng)于河流出現(xiàn)斷流現(xiàn)象。

組織細(xì)胞的結(jié)合水就會(huì)轉(zhuǎn)化為代謝水來完成對物質(zhì)、營養(yǎng)成分、能量和垃圾的運(yùn)輸，這種結(jié)合水轉(zhuǎn)化為代謝水的過程叫做脫水。在短時(shí)間內(nèi)脫水可以實(shí)現(xiàn)補(bǔ)充復(fù)原，但是較長時(shí)間得不到有效補(bǔ)充時(shí)，結(jié)合水將是不可逆地丟失了，失去了結(jié)合水也就意味著衰老的降臨，每下降1%的結(jié)合水，人體(成年人階段)將明顯衰老3歲。

另外，人體代謝水不足時(shí)，部分結(jié)合水將會(huì)轉(zhuǎn)化成代謝水，但是代謝水是無法轉(zhuǎn)化成結(jié)合水的。結(jié)合水一旦轉(zhuǎn)化成代謝水，造成結(jié)合水的丟失時(shí)，短時(shí)間內(nèi)可以實(shí)施補(bǔ)充，一旦時(shí)間延長，結(jié)合水就徹底地丟失了。這種不可逆轉(zhuǎn)的結(jié)合水的丟失就意味著衰老的發(fā)生，就像人的心臟停止跳動(dòng)那樣，在2個(gè)小時(shí)內(nèi)還有救活的希望，可能會(huì)重新跳動(dòng)，但是一旦時(shí)間延長了，也就意味著徹底的死亡了1。

自由水 、 結(jié)合水和代謝水自由水是指在生物體內(nèi)或細(xì)胞內(nèi)可以自由流動(dòng)的水，是良好的溶劑和運(yùn)輸工具。如人和動(dòng)物血液中含水83% ，多為 自由水，可把營養(yǎng)物質(zhì)輸送到各個(gè)細(xì)胞，又把細(xì)胞產(chǎn)生的代謝廢物運(yùn)到排泄器官。它的數(shù)量制約著細(xì)胞的代謝強(qiáng)度。如呼吸速度、光合速度、生長速度等。自由水占總含水量百分比越大則代謝越旺盛 。

結(jié)合水是指在細(xì)胞內(nèi)與其它物質(zhì)結(jié)合在一起的水。水是極性分子，氧側(cè)帶部分負(fù)電荷，氫側(cè)帶部分正電荷，因此水分子很容易與其他極性分子間形成氫鍵。如氨基、羧基、羥基等均可與水結(jié)合，成為結(jié)合水。所有這些水不再能溶解其他物質(zhì)，較難流動(dòng)。如心肌含水79%，與血液含水量相差不多，但所含的水均為結(jié)合水，故呈堅(jiān)實(shí) 的形態(tài)。結(jié)合水不參與代謝作用，然而植物中結(jié)合水的含量與植物抗性大小有密切關(guān)系。即使干燥的成熟種子也保持約25%左右的水，即結(jié)合水，這時(shí)原生質(zhì)呈半凝固的凝膠狀態(tài)，生理活性降到最低程度，但原生質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)還可以保持并可抵抗干旱和寒冷等不良環(huán)境。另外，據(jù)對人和動(dòng)物的研究發(fā)現(xiàn)，人和動(dòng)物的年齡愈大，細(xì)胞中的結(jié)合水愈少，生病時(shí)，結(jié)合水也有變化。自由水和結(jié)合水的區(qū)分不是絕對的，兩者在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化 。如血液凝固時(shí)，自由水就變成了結(jié)合水。

代謝水是指糖類、脂肪和蛋白質(zhì)等有機(jī)物在生物體內(nèi)氧化時(shí)產(chǎn)生的水。每100g糖氧化時(shí)可產(chǎn)生5ml水；每100g脂肪氧化時(shí)可產(chǎn)生107ml水；而100g蛋白質(zhì)可產(chǎn)生 41ml水。普通食譜中每418.4J熱量的食物代謝后產(chǎn)生121ml水，通常成人每天需進(jìn)食1046J熱量的混合性食物，這樣每天約產(chǎn)生300ml代謝水。雞胚在封閉的蛋殼內(nèi)發(fā) 育成小雞所需的水全是代謝水水在生物體中的生理功能是多方面的，如參與細(xì)胞中原生質(zhì)的組成；參與生物體內(nèi)各種化學(xué)反應(yīng)；參與機(jī)體內(nèi)物質(zhì)的新陳代謝；參與養(yǎng)分和廢物的輸送和溶解；參與體溫調(diào)節(jié)等等。因此可以說，沒有水就沒有生物體的生命活動(dòng)2。