1. 수분의 기능
수분은 사람이 살아가기 위해 음식물로 섭취해야 하는 필수 영양소이다. 물이 없으면 단 며칠 내에 죽게 된다.
몸에서 화학반응이 일어날 때 물이 용매 역활을 한다. 또한, 영양소를 운반해서 소비하고, 보호하고, 운도 조절을 돕고,
화학반응과 산-염기 균형에 관여한다.
1-1. 용매
물이 가지고 있는 체내에서의 핵심 기능 중 하나가 용매 기능이다. 용질이 어떤 용매 중에 녹아서 용액을 형성할 수 있게 하는 액체가 바로 용매이다. 물은 극성, 즉 물 분자의 양끝단이 서로 다른 전하를 가지고 있기 때문에 몇몇 물질에 대해서는 이상적인 용매가 된다. 물의 극성 성질은 두 개의 수소 원자와 한 개의 산소 원자로 구성되는 물의 구조로부터 만들어진다. 수소와 산소 원소들은 양전하를 띤 원자핵과 그 주변 궤도를 선회하는 음전하를 띤 전자로 이루어져 있다. 두 개의 수소 원자와 한 개의 산소 원자가 전자를 공유하는 공유결합을 할 때 물 분자가 만들어진다. 공유하는 전자들이 수소 주변에 있는 시간보다 산소 주변에 있는 시간이 더 길면 분자의 산소 쪽에 약간 음전하를 띠게 되고 수소 쪽에는 약간 양전하를 띠게 된다. 물의 이러한 극성 성질 때문에 전하를 띤 다른 분자를 에워싸서 흩어지게 한다. 식탁용 소금은 물에 녹는데, 음전하를 띤 염화물 이온과 양전하를 띤 나트륨 이온이 묶여서 구성된다. 물에 두면 나트륨 이온과 염화물 이온이 나뉘거나 해리된다. 왜냐하면 양전하를 띤 나트륨 이온이 물 분자의 음극에 이끌리고, 음전하를 띤 염화물 이온은 양극으로 끌어당겨지기 때문이다. 물에서 해리되어 양이온과 음이온을 형성하는 염화나트륨 같은 물질을 전해질이라고 하는데, 전해질은 물에 녹았을 때 전류를 흘릴 수 있다.
1-2. 수송
90%가 물인 혈액은 산소와 영양소를 세포로 수송하면서 세포로부터 이산화탄소와 다른 노폐물을 받아온다. 혈액은 호르몬과 다른 조절 분자를 몸 전체에 골고루 전해서 목표로 정한 세포에까지 미치게 한다. 소변 속의 물은 요소와 케톤 같은 노폐물을 몸 밖으로 운반하는 것을 돕는다.
1-3. 윤활 및 보호
물은 윤활제와 세척제 기능을 한다. 촉촉한 눈물은 눈을 매끄럽게 해서 먼지를 씻어내고, 혈액은 관절을 매끄럽게 하며, 침은 입을 매끄럽게 하고 음식을 씹거나 맛을 보고 삼키는 것을 쉽게 한다. 안구 안쪽과 척추의 물은 충격에 대한 완충 역할을 한다. 비슷한 예로 임신 기간 동안 양수 내 물은 태아 주위를 감싸고 보호하는 쿠션 역할을 한다.
1-4. 체온 조절
체온은 정상 수준인 37℃를 유지하기 위해 조절한다. 만약 체온이 42℃ 이상을 상승하거나 27℃ 이하로 내려간다면 죽게 된다. 물이 열을 보유하고 온도를 천천히 변화시킨다는 사실은 외부의 온도가 변동될 때도 물이 체온을 일정하게 유지하는 데 도움이 된다는 것을 말해준다. 그러나 물은 온도 조절을 위해 적극적으로 관여한다.
물은 몸의 표면으로부터 손실되는 열의 양을 증가시키거나 감소시켜 체온을 조절한다. 체온이 상승하기 시작할 때 혈관이 확장되면서 체표면 피부로 혈액이 흐르게 되면 열의 일부가 외부로 방출되어 체온이 떨어진다. 외부의 온도가 상승할 때뿐 아니라 병으로 인해 열이 날 때도 이런 현상이 일어난다. 추운 환경에서 피부의 혈관은 수축되는데, 이는 체표면 가까운 쪽 혈액의 흐름이 제한되어 그 결과 체온이 떨어지는 것을 막는다.
물은 땀의 방출을 통해 체온을 조절한다. 체온이 증가할 때 뇌는 피부의 땀샘에서 대부분이 물인 땀을 생산하도록 지시한다. 땀이 피부로부터 증발할 때 열이 손실되고 몸은 식게 된다.
1-5. 화학반응
물은 체내 화학반응에 관여한다. 가수분해반응은 큰 분자가 작은 분자로 될 때 물이 첨가되어 일어나는 반응이다. 예를 들어, 맥아당 분자가 두 개의 포도당 분자로 될 때 물이 첨가된다. 물은 두 개의 분자가 결합하는 반응에도 관여한다. 이런 형태의 반응을 축합반응이라고 한다. 두 개의 포도당 분자로부터 이당류가 형성되는 것은 축합반응이며, 이때 한 개의 물 분가가 제거된다.
- 가수분해반응 : 큰 분자들이 물의 첨가로 인해 작은 분자들로 분해되는 화학 반응
- 축합반응 : 두 개의 분자들이 함께 결합하는 화학 반응. 두 개의 분자가 결합하여 물을 형성함으로써 수소와 산소가 손실된다.
1-6. 염기 균형
체내에서 일어나는 화학반응은 산도에 매우 민감하다. 산도는 pH 단위로 나타낸다. pH 단위는 1~14까지인데 1은 매우 강산이고, 14는 매우 염기성이며 7은 중성이다. 체내에서의 대부분의 반응은 약간 염기성 용액에서 일어나며 대략 pH7.4이다. 만약 체액이 너무 산성이거나 너무 염기성이 되면 화학반응은 효율적으로 진행될 수 없다. 물과 물에 용해된 물질이 적절한 수준의 산도를 유지하는 것이 중요하다. 물은 pH의 변화를 막아 주는 화학반응을 위해 매개체로 작용하고 이들 반응에도 관여한다. 물은 수송매개체로서 호흡조절 경로와 신장의 산-염기 균형을 조절한다.
2. 수분의 분포
수분은 신체 모든 조직에 다양한 비율로 들어 있다.
혈액의 약 90%가 수분이고 근육은 약 75%, 뼈는 약 25%가 수분으로 되어 있다. 지방 조직은 수분 함량이 낮은 조직으로 약 10% 정도이다. 성인의 경우에 체중의 60%를 수분이 차지하나 나이와 체내 수성 성분에 영향을 주는 다른 요인들에 의해 달라진다. 신생아는 수분의 비율이 성인보다 높다. 성인은 나이가 들어가며 특히 체지방의 증가와 근육량의 감소로 인해 수분의 비율이 감소한다. 전형적으로 여성은 체지방의 비율이 남성보다 높기 때문에 체내 수분량이 적다. 비만한 사람은
야윈 사람에 비해 비율적으로 수분 함량이 낮다.
체내 수분량이 약 2/3는 세포 내에 있다. 이를 세포내액이라 한다. 나머지 1/3은 세포의 외부에 있어 이를 세포외액이라 한다. 세포외액에는 혈장, 림프액이 포함되며 세포와 세포 사이의 액체인 세포간질액이 포함된다. 기타 세포외액에는 침,
소화분비액, 눈, 척추, 연결 부위에 들어 있는 액체가 포함된다. 체내 수분에 용해되어 있는 농축 물질은 이들 체내 부위에 따라 다양하다. 단백질 농도는 세포내액에서 가장 높고, 세포외액에서 가장 낮다. 심지어 세포간질액에서도 낮다. 세포외액에는 나트륨과 염소 이온의 농도가 높고 칼륨의 농도가 낮다. 세포내액에는 칼륨 농도가 높고 나트륨과 염소 이온의
농도가 낮다.
체내에서 구획 간 수분의 이동은 체액의 압력과 각 구획 내에 들어 있는 용질의 농도에 의존한다. 혈관 벽에 미치는 혈액압을 혈압이라 하는데, 혈압에 의해 수분이 혈액에서 세포와 세포 간 공간 사이로 이동하게 된다. 모세혈관 내의 혈액과 세포 간 공간 사이의 용질 농도의 차이 때문에 많은 양의 수분이 삼투압에 의해 모세혈관 쪽으로 다시 들어가게 된다. 삼투압은 선택적으로 반투막에서 일어난다. 세포막은 수분을 자유로이 통과시키지만 다른 물질의 통과는 조절한다. 수분은 양쪽의 용질의 농도가 똑같아지는 방향으로 물 분자가 이동하기 때문에 과일로부터 물을 끌어내어 과일을 쭈그러지게 한다. 우리 몸은 각 구획 별로 삼투압에 의존하여 물을 이동시키며 세포 내용질의 농도를 조정함으로써 체내 수분량을 조절한다.
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