น้ำ: โมเลกุลแห่งชีวิต

น้ำ: โมเลกุลแห่งชีวิต

ความสำคัญของน้ำ

ความสำคัญของน้ำ

น้ำเป็นตัวทำละลายสากล 1 ก็สามารถอยู่เป็นของแข็งของเหลวหรือ gas.2 มันเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการทำงานของ life3 และชีวิตน้ำ function.4 เป็นของเหลวให้ชีวิตที่อยู่เสมอที่หัวใจของการสร้าง 5 การแสดงตนสนับสนุนชีวิตและความไม่มีตัวตนนำน้ำ death.6 ในสถานะของเหลวเป็นเกณฑ์หลักการ habitability.7 ดาวเคราะห์

ความสำคัญของน้ำเป็น known.8 ดีเห็นได้ชัดว่าชีวิตจะไม่อยู่โดยไม่ต้อง it.6 แท้จริงน้ำเป็นเสมือนสารอาหารที่สำคัญที่สุดสำหรับเรา health.9 คุณสามารถไปได้โดยปราศจากอาหารประมาณเดือน; แต่ไปเพียงสามวันโดยไม่มีน้ำอาจถึงแก่ชีวิตได้ มันถูกใช้ในการรักษาอุณหภูมิของร่างกายดูดซับสารอาหารลดความสูญเสีย 10 และกระบวนการโทรศัพท์มือถือจำนวนมากรวมทั้งเอนไซม์ catalysis11 ผู้ใหญ่โดยเฉลี่ยมีน้ำ 55% ถึง 75% โดยน้ำหนัก; การเปลี่ยนแปลงเป็นเพราะเพศส่วนสูงของร่างกายและรูปร่าง คนที่มีน้ำในร่างกาย 55% ทั้งหมดสามารถเป็นไฮเดรทมากกว่าคนที่มีน้ำในร่างกายรวม 65% เพราะมันเป็นญาติกับแต่ละบุคคลขึ้นอยู่กับประเภทร่างกายของพวกเขา ความชุ่มชื้นของร่างกายที่เหมาะสมเป็นสิ่งสำคัญสำหรับความชุ่มชื้นของเซลล์ที่ดีที่สุดและ function12,13 เซลล์ (การสื่อสารเช่นการส่งสัญญาณเผาผลาญของเซลล์การแสดงออกของยีนอื่น ๆ ) เกี่ยวกับ 2/3 ของน้ำในร่างกายเป็นเซลล์และประมาณ 1/3 เป็น extracellular

ความชุ่มชื้นมีความสำคัญอย่างไร?

มันทำให้รู้สึกว่าการรักษาความชุ่มชื้นที่เหมาะสมเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับสุขภาพโดยรวมและยืนยาว ในความเป็นจริงคลื่นความร้อน 2003 ในยุโรปนำไปสู่ส่วนที่เกินจาก 50,000 deaths.14,15 ส่วนใหญ่ของการเสียชีวิตเหล่านี้ได้รับการบันทึกเป็นหลักในการ dehydration.14,15 แท้จริงคายน้ำเป็นสาเหตุหลักในการรักษาในโรงพยาบาลของผู้สูงอายุและใน ผู้ป่วยหลาย ๆ คนก็มักจะส่งผลในการคายน้ำ fatalities.9 ยังเชื่อมโยงกับการติดเชื้อและถ้ามองข้ามการตายอาจจะมากกว่า 50% 0.16 คุณทราบหรือไม่ว่าการสูญเสียเพียง 1% -2% ของน้ำหนักตัวในน้ำอย่างมีนัยสำคัญบั่นทอนทั้งกีฬาและองค์ความรู้ ประสิทธิภาพ? 17,18

Waterbond

โมเลกุลน้ำจะโน้มไปในรูปแบบมุมของ 104.45 ° 19 เป็นตรงข้ามกับที่คาดการณ์ไว้ 109.5 เพราะนี่คือสองคู่เดียวของอิเล็กตรอนในอะตอมออกซิเจน (จุดสีดำในรูป) มีอิเล็กตรอนเขม่นที่ผลักดันทั้งสองอะตอมไฮโดรเจนใกล้ชิดกัน เพราะออกซิเจนมีอิเล็กตรอนเหล่านี้ก็มีอิเล็กสูงซึ่งจะทำให้มัน charge.19 เชิงลบบางส่วนอะตอมไฮโดรเจนมีประจุบวกบางส่วน นี่คือสิ่งที่ทำให้น้ำโมเลกุลขั้วโลก นี้จะทำให้น้ำมีคุณสมบัติทางเคมีที่ไม่ซ้ำกันและมีความสำคัญเช่นการกระทำเส้นโลหิตละลายเกลืออิออนจุดเดือดสูง etc.20

น้ำเป็นของเหลวหรือก๊าซหนักกันแน่?

น้ำมีมวลเพียง 18 กรัม / โมลซึ่งเป็นแสงจริงๆ แต่ยังเป็นของเหลวก๊าซไม่ได้ Take เช่นองค์ประกอบเรดอน มันเป็นหนึ่งในก๊าซ Noble แต่มวลโมเลกุลของมันคือ 222 กรัม / โมล มันมีน้ำหนักมากกว่า 12 ครั้ง แต่ยังคงเป็นในขณะที่ก๊าซน้ำชั่งน้ำหนักอย่างมีนัยสำคัญน้อยเป็นของเหลวที่อุณหภูมิห้อง นี้เป็นเพราะ bonding.20 ไฮโดรเจน

H-บอนด์

เพราะอะตอมออกซิเจนมีประจุลบบางส่วนและอะตอมไฮโดรเจนมีประจุบวกบางส่วนสองโมเลกุลของน้ำที่อยู่ใกล้เคียงให้ความสนใจร่วมกัน นี่คือการทำงานร่วมกันที่น่าสนใจแม่เหล็กไฟฟ้าระหว่างขั้ว molecules.21 โมเลกุลของน้ำแต่ละคนสามารถพันธะไฮโดรเจนมีถึงสี่ molecules22 น้ำอื่น ๆ เท่าที่เห็นในแผนภาพ พันธบัตรเหล่านี้มีความอ่อนแอและจัดเรียงที่จะผูกพันกับโมเลกุลของน้ำอื่น ๆ ในระดับเวลา Femto (เช่น 10-15 วินาที) 0.23 นี้จะทำให้การก่อตัวของกลุ่มน้ำที่มีเสถียรภาพใน impossible.24 น้ำจำนวนมาก

พันธะไฮโดรเจนของโมเลกุลของน้ำยังเป็นผู้รับผิดชอบโอโซนน้ำในรูปแบบไฮดรอกไซ (OH-) และไฮโดรเนียมไอออน (H3O +) 2H2O ⇆ H3O + OH- นี้จะทำให้ amphoteric น้ำ มันอาจจะเป็นกรดหรือ base.25 ฐานะที่เป็นที่เห็นในวงจรด้านล่างโมเลกุลน้ำสามารถดึงไฮโดรเจนออกจากโมเลกุลของน้ำอื่นซึ่งส่งผลให้ทั้งสองชนิดไอออนิก

โปรตอนน้ำไฮดรอกไซ

นี่คือสิ่งที่เป็นผู้รับผิดชอบต่อ * ค่า pH ของน้ำ ค่า pH หมายถึงความเข้มข้นของลอการิทึมลบของ H3O + species.26

น้ำ: OXYGEN + ไฮโดรเจน = ชีวิต

ที่น่าสนใจน้ำซึ่งเป็นสิ่งจำเป็นในการดำรงชีวิต 3 จะเกิดขึ้นโดยการรวมกันของ oxygen20 (ก oxidizer27 ที่มีประสิทธิภาพและมีความจำเป็นสำหรับ life4) และ hydrogen20 (ก reducer28 ที่มีประสิทธิภาพและมีความจำเป็นที่จะ life29) มันมีแนวโน้มที่จะทำให้ความรู้สึกที่มีโมเลกุลไฮโดรเจน potential.30 การรักษา

References:

• Kemmer, Frank N. Water: The Universal Solvent. Nalco Chemical Company, 1979.
• Stavy, Ruth. "Children's conception of changes in the state of matter: From liquid (or solid) to gas." Journal of Research in Science Teaching 27.3 (1990): 247-266.
• Chatterjea, M. N. Textbook of medical biochemistry. JP Medical Ltd, 2011.
• Lodish, Harvey. Molecular cell biology. Macmillan, 2008.
• Margenau, Henry, and Roy Abraham Varghese, eds. Cosmos, Bios, Theos: Scientists Reflect on Science, God and the Origins of the Universe, Life, and Homo Sapiens. Open Court Publishing, 1992.
• Shaw, Marc, and Peter A. Leggat. "Life and death on the Amazon: illness and injury to travelers on a South American expedition." Journal of travel medicine 10.5 (2003): 268-271.
• Lissauer, Jack J. "How common are habitable planets?." Nature 402 (1999): C11-C14.
• Altinbilek, Dogan. "The role of dams in development." International Journal of Water Resources Development 18.1 (2002): 9-24.
• Ferry, Monique. "Strategies for ensuring good hydration in the elderly." Nutrition reviews 63 (2005): S22-S29.
• Boron, Walter F., and Emile L. Boulpaep. Medical physiology. Saunders, 2008.
• Nelson, David L., and Michael M. Cox. Lehninger principles of biochemistry. Wh Freeman, 2008.
• Häussinger, D. "The role of cellular hydration in the regulation of cell function." Biochemical Journal 313.Pt 3 (1996): 697.
• Haussinger, Dieter, F. Lang, and W. Gerok. "Regulation of cell function by the cellular hydration state." American Journal of Physiology-Endocrinology And Metabolism 267.3 (1994): E343-E355.
• Rikkert, Marcel GM, René JF Melis, and Jurgen AHR Claassen. "Heat waves and dehydration in the elderly." BMJ 339 (2009).
• Poumadère, Marc, et al. "The 2003 heat wave in France: dangerous climate change here and now." Risk Analysis 25.6 (2005): 1483-1494.
• Weinberg, Andrew D., et al. "Dehydration." JAMA: the journal of the American Medical Association 274.19 (1995): 1552-1556.
• Grandjean, Ann C., and Nicole R. Grandjean. "Dehydration and cognitive performance." Journal of the American College of Nutrition 26.suppl 5 (2007): 549S-554S.
• Kao, Wei-Fong, et al. "Athletic performance and serial weight changes during 12-and 24-hour ultra-marathons." Clinical Journal of Sport Medicine 18.2 (2008): 155-158.
• Carey, Francis A., and Richard J. Sundberg. Advanced Organic Chemistry: Part A: Structure and Mechanisms. Springer, 2007.
• Zumdahl, Steven. "Zumdahl Chemistry." (1997).
• Ohtaki, H., et al. "Theoretical treatments of hydrogen bonding." (1997).
• Omta, Anne Willem, et al. "Negligible effect of ions on the hydrogen-bond structure in liquid water." Science 301.5631 (2003): 347-349.
• Gale, G. M., et al. "Femtosecond dynamics of hydrogen bonds in liquid water: A real time study." Physical review letters 82.5 (1999): 1068.
• Maheshwary, Shruti, et al. "Structure and stability of water clusters (H2O) n, n= 8-20: An ab initio investigation." The Journal of Physical Chemistry A 105.46 (2001): 10525-10537.
• Harris, Daniel C. Quantitative chemical analysis. Macmillan, 2010.
• Petrucci, Ralph H., William S. Harwood, and F. Geoffrey Herring. General chemistry. Prentice Hall, 1993.
• Lie, E., & Welander, T. (1994). Influence of dissolved oxygen and oxidation-reduction potential on the denitrification rate of activated sludge. Water Science and Technology, 30(6), 91-100.
• SHIRAHATA, S., KABAYAMA, S., NAKANO, M., MIURA, T., KUSUMOTO, K., GOTOH, M., HAYASHI, H., OTSUBO, K., MORISAWA, S. & KATAKURA, Y. (1997). Electrolyzed-reduced water scavenges active oxygen species and protects DNA from oxidative damage. Biochemical and Biophysical Research Communications 234, 269-274.
• BLACK, J. H. (2006). Chemistry and cosmology. Faraday Discussions 133, 27-32; discussion 83-102, 449-52.
• ZHANG, J. Y., LIU, C., ZHOU, L., QU, K., WANG, R. T., TAI, M. H., LEI, J. C. W. L., WU, Q. F. & WANG, Z. X. (2012). A Review of Hydrogen as a New Medical Therapy. Hepato-Gastroenterology 59, 1026-1032.