ESKİ MAKALELER Başkent Üniversitesi, Sağlık Bilimleri Fakültesi, Beslenme ve Diyetetik Bölümü SU: İNSAN SAĞLIĞI ve YAŞAMI İÇİN ÖNEMİ Vücuttaki su miktarı, dağılımı ve su dengesi Su dünyamızda bol şekilde karşılaşılan bileşiktir. Su katı, gaz ve sıvı halinde bulunabilir. Su dünyamızda bol bulunmasına karşın canlılarda çok önemli düzenleyici görevler üstlenmiştir. Su yaşam içim zorunludur ancak diyete enerji sağlamaz. İnsan vücudunda hiçbir bileşik su kadar çok bulunmaz ve değişik görevler üstlenmemiştir.Canlıların vücudundaki su dengesindeki bozulma ağır fizyolojik bozukluklar ile sonuçlanabilir. Bu durumda da yaşam kısalabilir veya sonlanabilir. Diğer besin öğelerinde yetersizlik olsa da vücut uzun bir süre (aylarca hatta yıllarca bile) canlı kalabilir. Fakat su olmadığı zaman sadece birkaç gün yaşayabilir. Bu nedenle su yaşamın sürdürülmesinde çok önemli bir belirleyicidir. Bu yazıda yaşamımızda çok önemli bir yeri olan suyun yapısı,fiziksel özellikleri ve insan vücudundaki önemi, besinler ve içeceklerdeki miktarı üzerinde durulmuştur. Suyun Yapısı Su bir oksijen atomuna 2 hidrojen atomunun bağlanması ile oluşur. Suyun kimyasal formülü H2O’dur. Suyun molekülü elektriksel olarak nötrdür. Ancak moleküldeki yüklerin dağılımları oksijenin hafifçe daha negatif olması ve hidrojenlerin ise hafifçe daha pozitif olması nedeni ile asimetriktir. Böylece su molekülü ikiz elektrik kutbu (dipol) oluşturur. Su kuvvetli kovalent bağlar içerir ki bunlar iki hidrojen atomunu oksijen atomuna 0.96°A uzaklıkta bağlar ve 105°C’lik bir açı ile ayrılırlar ve su molekülü V şeklindedir. Yüklerdeki bu dengesizlik bir polar moleküle dört komşu su molekülü ile 4 hidrojen bağı yapabilme yeteneği kazandırmaktadır. Komşu su moleküllerinin arasında oluşan bu hidrojen bağının uzunluğu ise 1.80°A’dur. Hidrojen bağlarının uzunluğu nedeni ile suyun donma ve kaynama noktaları benzer bileşiklerden daha yüksektir. Hidrojen bağı polar bileşikler arasındaki zayıf bir bağdır ve bir moleküldeki bir elektronegatif atomun diğer bir moleküldeki bir hidrojen atomuna atak yapması ile oluşur. Hidrojen bağları diğer tür bağlara göre (örneğin; kovalent ve iyonik bağlar) nispeten zayıf bağlardır. Ancak çok büyük sayılarda oldukları zaman bulundukları bileşiğin özellikleri üzerinde çok önemli bir etkiye sahiptirler. Bu eşsiz yapısal düzenlenmesi ile su çok değişik katı maddeleri çözebilmekte ve biyolojik çözücü olarak görev görebilmektedir. Hidrojen bağları zayıf elektrostatik bağlardır ve kolayca kırılırlar. Sudaki hidrojen bağları sürekli oluşur, kırılır ve yeniden oluşurlar. Moleküllerdeki hidrojen bağı koparken yeni hidrojen bağları meydana gelir ve bireysel moleküllerdeki bağ düzenlenmesi değişse de, tüm sistemde hidrojen bağı miktarı sabit kalır. Eğer su ısıtılırsa moleküllerin termal enerjisi artar, böylece moleküllerin hareketleri de artar. Bu durum hidrojen bağlarının oluşmasından daha çok hidrojen bağlarının kırılması ile sonuçlanır. Su buharında hidrojen bağları yoktur buna karşılık su molekülleri tek üniteler halindedir. Eğer sıvı haldeki su soğutulursa termal ısı kaybı oluşur ve hidrojen bağlarının oluşmasından daha çok su moleküllerinin hareketlerinde azalma olur. Buzdaki hidrojen bağları öylesine geniştir ki bütün su molekülleri hidrojen bağları ile bir arada tutulurlar ve öylesine katı ve düzenli bir yapı oluşur. Su moleküllerinin tetrahedral yapı grupları korunmuştur fakat bu tetrahedral yapılar bir arada tutularak hekzagonal halkalı tabakalar oluşmuş, bunlarda birleşerek çok açık bir yapı oluşturmuştur. Buzun açık yapısı su ile karşılaştırıldığında buzun suya göre çok daha büyük bir hacme ve düşük yoğunluğa sahip olmasını açıklamaktadır. Su sıvı halde iken buzdan daha küçük bağ açısına sahiptir, moleküller bir arada daha sıkı paketlenebilir. Böylece koordinasyon sayısı veya diğer bir deyimle en yakın komşuların sayısı suda buzdan daha yüksektir. Su molekülleri arasındaki ortalama uzaklık sıcaklıktan etkilenebilir. Sıcaklıktaki artışla su moleküllerinin kinetik enerjileri de artar ve daha hızlı hareket ederler. Hem sıcaklık hem de molekül hareketlerindeki artış suyun yoğunluğunu ve koordinasyon sayısını önemli şekilde etkilemektedir. Buzun yoğunluğu sudan daha düşüktür. Çünkü buzda moleküller daha küçük koordinasyon sayısına sahiptir ve sıkı şekilde paketlenmemiştir. Bu nedenle buz suda yüzmektedir. Su dondukça yoğunluğu azalır ve hacmi ise %9 kadar artar. Bu durum su içeriği yüksek olan besinler için çok önemlidir. Bu nedenle su içeriği yüksek besinler dondurulacağı zaman içine kondukları kaplar ve araçlar hacim artışı dikkate alınarak düzenlenmelidir. Suyun Fiziksel Özellikleri Su bütün sıvılar içinde doğada en çok bulunanıdır. Su çok yaygın bulunması nedeni ile adeta -değersiz- olarak düşünülür. Oysaki su benzer molekül yapısı ve ağırlığına sahip bileşiklerden eşsiz özellikleri nedeni ile ayrılmakta ve öne çıkmaktadır. Su renksiz, kokusuz ve tatsız bir sıvıdır. Normal atmosfer koşulları altında 100°C’de kaynar ve 0 °C’de donar. Düşük molekül ağırlığa sahip bileşikler içinde suyun eşsiz özelliklere sahip olması hidrojen bağlarından ileri gelmektedir. Çünkü hidrojen bağları her bir molekül grubu ile dayanıksız üniteler oluşturur, böylece tek bir molekülden daha yüksek etkili moleküler kütle olmasını sağlar. Buz 0 °C’ye ısıtıldığı zaman uygulanan ısı miktarına oranla sıcaklık da artar. Bu durum spesifik ısı (öz ısı) ile tanımlanır. Öz ısı (Spesifik ısı); 1 gram suyun sıcaklığını 1° C arttırmak için gerekli olan (kalori veya joule cinsinden) enerjidir. Nitekim suyun spesifik ısısı diğer bileşiklerle karşılaştırıldığı zaman hidrojen bağları nedeni ile nispeten yüksektir. Buzun 0 °C’de iken, sıvı haline dönüşmesi için hidrojen bağlarının kırılması gerekir ve bu nedenle enerjiye gerek vardır. Buz sıvıya dönüşünceye kadar sıcaklıkta değişme olmaz. 0° C’ deki 1 gram buzun suya dönüşmesi için gerekli enerji gizli füzyon ısısından sağlanır ki bu 80 kaloridir. Yani donma noktasındaki 1 gram buz sıvı duruma dönüşmek için yaklaşık 80 kalori absorbe etmektedir. 1 gram suyun 100° C’de buhara dönüşmesi için enerjiye gerek vardır ki bu gizli buharlaşma ısısıdır ve 540 kaloridir. Yani 1 gram su kaynama noktasında yaklaşık 540 kalori absorbe eder ve buhar haline gelir. Suyun öz ısısı ve gizli ısısı bir çok bileşikten yüksektir ve bu nedenle su bir ısı taşınma ortamı olarak kullanılır. Önemli bir miktarda enerji ısıtılmış suya verilir ve bu enerji besinlere taşınabilir (aktarılır). Suda ısıtılan besinler ısıyı yavaş yavaş alırlar. Su buharlaşmak için önemli bir ısı da alır. Bu durumda çevredeki ısıyı alır ve iyi bir soğutucu ajandır. İnsan Vücudunda Su Miktarı ve Dağılımı Canlıların miktar olarak büyük bir kısmını su oluşturur ve toplam ağırlığın %60-95’ni kapsamaktadır. İnsan vücudunun yaklaşık olarak 2/3’ni su oluşturur ve bütün organlar ve dokular temel bileşen olarak su içerirler. Ağırlıkça su yetişkin bir erkek vücudunun %60’nı, yetişkin bir kadın vücudunun %50-55’ni oluşturmaktadır. Yeni doğmuş bir bebeğin vücudundaki su oranı %75 kadardır ancak büyüme ile birlikte bu oran %60’a düşmektedir. İnsan vücudundaki su başlıca 2 bölümde bulunur. Bu bölmeler hücre içi su ve hücreler arası sudur. Hücre içi su hücreler içinde bulunur ve toplam vücut suyunun 2/3’nü oluşturur. Buna karşılık hücreler arası su ise hücreleri kuşatır ve toplam vücut suyunun 1/3’nü oluşturur. Buna göre hücre dışı alan plazma, dokular arasındaki su hücreler arasında bulunur. İnsan vücudundaki su eşit şekilde dağılmamıştır. Bazı dokularda (örneğin kemikler,dişler ve saç gibi) daha az miktardadır. Kandaki su miktarı %83 iken bu oran yağ dokusunda sadece %10’dur. (Tablo 1). Tablo 1: İnsan Vücudundaki Doku ve Organların Su Bileşimi
İnsan Vücudunda Suyun Görevleri Suyun vücutta önemli görevleri vardır. Su diğer elzem besin öğelerine benzemez ve vücutta fazla miktarda kimyasal değişime uğramaz. Buna karşın örneğin proteinler sindirim sırasında amino asitlere parçalanırken suyun çoğunluğu vücutta değişime uğramaz. Su vücutta fiziksel etkisine bağlı olarak görevlerini yerine getirmektedir. Buna göre su vücutta bileşikleri çözebilir, kolloidal halde tutabilir ve taşıyabilir.Bunlara ek olarak geniş bir sıcaklık aralığında sıvı halini koruyabilmektedir. Bu özelliklerine bağlı olarak su, yaşam için gerekli binlerce tepkimenin oluşmasına uygun bir sıvı ortamı sağlamaktadır .Suyun vücuttaki başlıca görevleri şunlardır: a) Çözücülük görevi: Su katı maddeler için bir çözücüdür. Suda çözünen katı maddeler vücutta çözelti oluştururlar. Tüketilen besinler sindirilirken, çözelti içinde ince barsak duvarlarından taşınırken, hücre membranlarından geçerken suya gerek duyarlar. Suyun en dikkate değer görevlerinden birisi de kandaki bileşenler için çözücülük görevini üstlenmiş olmasıdır. b) Taşıyıcılık görevi: Kan, idrar, ter ve hücre dışı sıvıların başlıca bileşeni sudur. Su kanın bileşenlerini taşır, çözünmüş besin öğelerini kandan hücrelere geçişini sağlar, hücreler içinde tepkimelerin oluşması için gerekli ortamı sağlar, metabolik artıkları kana iletir ve idrar yoluyla atılmalarını sağlar. Atık ve zararlı maddeler hücrelerden ve vücuttan su ile atılırlar. c) Vücut sıcaklığını koruma: Su vücudun sıcaklık sistemini düzenleyici olarak görev almıştır. Vücutta besin öğelerinin sindirimi ve kullanılması, kasların kasılması endergonik tepkimelerdir ve bu işlemlerin sonunda yüksek miktarda ısı açığa çıkar. Bu sırada vücudun sıcaklığını normal değerinde korumak gerekir. Örneğin; karışık besinlerden oluşan bir öğündeki besinlerin enerji miktarlarının %10-15 kadarı vücutta sindirim, emilme, taşınma ve metabolize olmaları için harcanır. Bu sırada vücutta bir ısı açığa çıkar. Yine kasların kasılmaları için kimyasal enerji mekanik enerjiye dönüştürülürken enerjinin sadece %25-30’u verimli kullanılır ve enerjinin geri kalan %70-75’lik kısmı ise ısı olarak açığa çıkar. İşte bu gibi durumlarda su üretilen ve açığa çıkan fazla enerjiyi tutar. Böylece açığa çıkan fazla ısının vücuttaki yapısal proteinleri ve enzimleri hasar uğratmasını engellenmiş olur. Suyun sıcaklığını arttırmak için diğer sıvı maddelere göre daha fazla ısı gerekir. Çünkü suyun öz ısısı yüksektir. Suyun öz ısısı yüksek olduğu için soğuktan sıcağa ve sıcaktan soğuğa değişimi yavaştır. Diğer bir deyişle su sıcaklıktaki değişme ile hemen bir değişime uğramaz. Suyun öz ısısının yüksek olması vücudun hemen ısınmanı ve soğumasını önlemede yardımcıdır. Kimyasal tepkimler sonucu açığa çıkan ısı vücut sıvılarına aktarılır. Deri yüzeyinden buharlaşma, radyasyon, iletme ile fazla ısı su yardımı ile vücuttan çevreye verilir. Suyun deriden buharlaşması vücudun serinlemesini sağlayan bir mekanizmadır. Bunun bir sonucu olarak vücut sıcaklığı sabit bir seviyede tutulmaktadır. d) Doku yağlama: Su eklemlerde bulunan sıvının, hücre duvarları ve sıvı ile kaplı olan dokuların en büyük bileşenidir. Vücudun hareketli kısımları arasında yağlayıcı etki gösterir ve sürtünerek aşınmalarını önler. İnsan Vücudunda Su Dengesi Vücutta oluşan zararlı artık maddeleri ve fazla ısıyı atmak için böbreklerden idrar, deriden ter, barsaklardan dışkı ve solunum yoluyla her gün vücuttan su atılmaktadır. Vücuttan yitirilen suyun yerine konması gerekir. Besinler ve içeceklerle alınan su ile vücuttan kaybedilen su miktarı dengede olmalıdır. Bu durum tablo 2’de özetlenmiştir. Tablo 2: Ilık İklim Koşullarında İnsan Vücudundaki Su Dengesi
Normal koşullarda bir insan vücudundan günde 2.5 litre su kaybeder. Vücuttan kaybedilen bu su, içilen su ve içecekler, besinlerle metabolizma sonucu oluşan su ile karşılanır. Vücuttan su kaybı sonucu kan plazmasının yoğunluğu %1 artınca beyindeki susama merkezi uyarılır ve susama duygusu gelişir. Birey su veya su yerini tutan içecek tüketir. Normalde her kalori için 1-1.5 ml su alınmalıdır. Yemekle birlikte alınan su sindirimi kolaylaştırır. Özellikle yaşlı ve diş sorunu olan bireyler yemeklerini sulu ve yumuşak olarak almalıdır. Su vücuda doğrudan tüketilen su ile alınabildiği gibi içecekler (Örneğin; çay, kahve, meyve suları, süt, karbonatlı içecekler), bitki ve hayvansal kaynaklı katı besinlerin bir bileşeni olarak da alınabilir. Bazı besinler ve içeceklerin su içerikleri tablo 3‘de verilmiştir. Tablo 3: Bazı Besinler ve İçeceklerin Su İçerikleri
Görüldüğü gibi doğada bol miktarda bulunan bu nedenle değeri bilinmeyen, yine basit molekül yapısı nedeni ile basit bir bileşik yada molekül olarak görülen su; insan sağlığı, yaşamı ve doğa açısından çok önemli ve hayati görevler üstlenmiştir. Yaşam için besinden de önemli olan suyun değerini anlamak ve gereken önemi vermek, dünyamızdaki kaynakları dikkatli kullanmak insanların öncelikli görevlerinden olmalıdır. Kaynaklar
1- Askew EW, Water, In: Persent Knowledge in Nutrition, (Editors; E.E. Ziegler and J.J. Filer Jr), Chapter 10, pages 98-108, ILSI Press, Washington DC, 1996. |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||