Apa in sistemele biologice

1. Continutul si repartitia apei in organismele vii

Apa este solventul universal si se gaseste in toate organismele vii, in procente diferite. Continutul de apa din biosisteme este variabil, incepand cu 50% in cazul bacteriilor sporulate si ajungand pana la 97% in cazul celenteratelor, si are tendinta de scadere pe parcursul vietii.

In general, in cazul mamiferelor si, in particular, al omului, continutul de apa se situeaza intre 60 si 70%. Astfel, pentru organismul uman apa reprezinta 65-70% si in jur de 60% pentru cel animal. In Tabelul 4.1. este prezentat continutul de apa pentru diferite animale.

Tabel 4.1. Continutul de apa pentru diferite animale

In organismele vii apa se gaseste in diferite structuri, de la cele mai simple la cele mai complexe. Se face o clasificare a apei din organismele superioare dupa mai multe criterii.

Dupa locul unde se sfla in raport cu celulele, apa poate fi:

intracelulara

extracelulara (30%): - interstitiala sau extravasculara (23%)

- circulanta sau vasculara (7%)

In functie de distributia in tesuturi apa este:

tisulara

extratisulara sau cavitara, ca de exemplu in cazul umorilor apoase si sticloase, lichidului cefalorahidian si al sangelui.

Din punct de vedere al interactiei cu macromoleculele biologice avem:

apa libera

apa legata sau structurata - se fixeaza in cea mai mare parte prin hidratare pe gruparile hidrofile (polare) ale proteinelor, acizilor nucleici, glucidelor si lipidelor.

4⁰ Dupa provenienta in organism apa poate fi:

• exogena - introdusa din exterior,si
• endogena - rezultata din procesele metabolice prin oxidare aeroba.

In mediul intracelular au loc reactiile caracteristice materiei vii, din acest motiv este necesar sa se cunoasca starea apei intracelulare (citoplasmatice), care reprezinta 55% din totalul apei din organism. Cercetarile experimentale au condus la concluzia ca o fractiune (5-10%) din apa citoplasmatica prezinta proprietati total diferite de apa lichida, avand un grad superior de ordonare. Aceasta fractiune este apa legata (apa structurata).

In raport cu proprietatea specifica pe care o prezinta, apa citoplasmatica poate fi:

v    apa fixata - rezista la deshidratare;

v    apa nesolvatata - nu are proprietatile unui solvent;

v    apa necongelata - nu ingheata chiar la temperaturi mai scazute de -20⁰C;

v    apa netransferabila osmotic - nu este transferata prin membrana celulara in cadrul schimburilor osmotice dintre celule si mediu.

Restul de apa citoplasmatica (pana la 55%) este partial legata sau libera.

Apa legata joaca un rol important in desfasurarea proceselor biologice.

2. Distributia apei in tesuturi

In general, continutul de apa dintr-un tesut depinde de raportul dintre cantitatea de colesterol, care este hidrofil, si cantitatea de acizi nucleici care sunt hidrofobi, raport cunoscut sub numele de coeficient lipocitic.

Se constata ca un organ sau tesut are un continut de apa mai ridicat cu cat este sediul unor procese metabolice mai intense. De exemplu, tesuturile embrionare contin apa in proportie de 97%, la fel ca si celenteratele.

Tabel 4.2. Continutul de apa din diferite tesuturi umane.

Procesele anabolice scad cu varsta, ceea ce determina si o scadere a cantitatii de apa cu varsta. Astfel, daca la copii nou nascuti continutul de apa este de 76%, in cazul femeilor peste 60 de ani procentul de apa este doar de 46%.

Cantitatea de apa este variabila in functie de tipul de tesut, pentru organismul uman continutul de apa variind intre 4% si 97%.

In Tabelul 4.2. sunt prezentate valori ale procentelor de apa din diferite tesuturi.

Se constata din tabel ca si in cazul aceluiasi tesut pot exista diferente mari ale cantitatii de apa, cum este cazul tesutului nervos.

3. Importanta apei in sistemele biologice

Apa, datorita continutului ridicat in organismele vii si a proprietatilor sale structurale si fizico-chimice, poate fi considerata "matricea vietii", ea intervenind in toate procesele vitale.

Apa este solventul universal al materiei vii atat la nivel interstitial cat si intracelular.

In interiorul celulelor apa are rol de mediu de dispersie, intervenind intr-o serie de reactii biochimice, cum ar fi hidroliza, si se formeaza ca produs final al oxidarilor biologice.

Apa este mediul de transport al substantelor (molecule, ioni, macromolecule, etc.) de la un organ la altul, prin intermediul fluidelor circulante extracelulare si de eliminare a produsilor de dezasimilatie in afara organismului, in procesele de mictiune si transpiratie.

Apa are rol de protectie mecanica a sistemelui nervos central sau a embrionului.

De asemenea constituie mediu de suspensie al unor celule libere, ca de exemplu elementele figurate ale sangelui, spermatozoizii,etc.

Datorita proprietatilor sale: caldura specifica ridicata, caldura latenta de vaporizare mare si a conductivitatii termice ridicate, apa are si un rol de protectie a organismului fata de variatiile termice ale mediului, contribuind astfel la procesele de termoreglare ale homeotermelor.

In concluzie, apa fiind o substanta cu structura complexa si cu proprietati deosebite, joaca un rol important in desfasurarea proceselor vitale, fiind indispensabila vietii.