人体水的存在状态及自由水在人体内的存在形式
人体水的存在状态及自由水在人体内的存在形
式
为加强教师队伍内涵建设，提升教师队伍教学能力，推动教学质量再上一个台阶，我院基础医
“ ” 学院开展了 说课 的教学活动。说课的主要方式是： 教师按章节说出自己对知识的了解、理解
和把握，以及课堂上讲解的方式和方法，并提出本章节的难点和疑点，供大家思索、讨论和解
决。
人体组织内的水有两种存在状态： 结合水与自由水。
“ ”这两种水以哪种存在形式为主？ 一直是中医生化教学中的一个疑点。借助 说课 教学的推动，
笔者探索了解决的途径和方法。
水是人体内含量最多的物质，成人含水 50% ~ 60%, 婴儿含水 70% ~ 75%; 水是人体组织含量最
多的物质，血液含水 83%, 肌肉含水 70% ~80%. 上述水以什么状态存在？ 中医院校的生化教科
书给出了如下解释: 体内的水除一部分以自由水形式存在外，大部分形成结合水； 心肌含水
79%, 由于主要以结合水存在，从而维持了坚实的形态； 血液中的水则多为自由水，故能流动
自如。西医院校新版的病理生理学也有相似叙述: 人体内的水大部分为结合水，主要与蛋白
质、黏多糖结合，如心肌中的水大部分为结合水。以上叙述听起来似有道理，自由水是流动
的，肌肉组织含水那么高，若非结合态为主，岂不软疡无力？ 然而，貌似合理的解释却存在诸
多疑问，值得商榷。
1 关于自由水与结合水
动、植物组织内的水可分为两类: 结合水与自由水。结合态的水是指： 水与蛋白质、碳水化合
物、各种酸根、无机盐等以氢键结合力维系成固态水，也称为束缚水。不受氢键束缚或固定的
水称为自由水。束缚水的特点是：不易结冰，其冰点为零下 40 度，不能溶解溶质。自由水则
与之相反： 容易结冰，能够溶解溶质。人体内含水 50% ~75% ,这些水以哪种存在形式为主？
2 人体水的存在状态
“人体水的存在状态可从以下三方面进行分析，即： 直接计算人体组织中结合水的含量、从 水
”分活度 探讨人体水的存在状态、生物学教科书的阐述。
2. 1 人体组织中的结合水 以人体的肌肉组织含水 75%为例，从组织细胞中的蛋白质、碳水化合
物和电解质结合水的三个方面，分别给予计算。
2. 1. 1 蛋白质结合的水 人体肌肉组织含蛋白质大约 20% ,100g 肌肉组织中含蛋白质 20g.据测
定，每 100g 蛋白质可以结合水的平均值为 50g, 所以 100g 肌肉组织中可以被蛋白质结合的水是
10g.
2. 1. 2 碳水化合物结合的水 人体组织内的碳水化合物，主要有细胞内的糖原、细胞膜上的寡糖
和低聚糖、结缔组织中的杂多糖（ 主要有透明质酸、硫酸软骨素等） 、核酸中的核糖和脱氧
核糖。肌肉组织中的肌糖原总含量为 120 ~400 g,肌肉组织包括骨骼肌，平滑肌和心肌。骨骼肌
占体重的40%, 平滑肌分布在内脏（胃、肠） 、血管（ 动脉、静脉） 等处，心肌构成心壁，
由上述三组肌肉群贮存肌糖原，合理的含量应该是，在饱食后的休息状况下每 100g 肌肉组织
大约含糖原 1g （ 即 1% ）.组织中的杂多糖和核糖等含量恒定，一般不受饮食和营养状态的影
响，在组织细胞中的含量大约为 0. 5% （ 这个含量包括核酸）. 一般来说，杂多糖（ 尤其是透
明质酸） 吸附水的能力十分强大，但在生物组织内的透明质酸被蛋白质和硫酸软骨素包裹，其
“ ” 中的极性基团被掩蔽 和相互形成氢键，抵消了吸附水的能力。因此，据测定每 100g 碳水化
合物可以结合的水是自身重量的 50%.100g 肌肉组织中碳水化物的总含量为 1. 5g, 可以结合水 0.
75g.
2. 1. 3 电解质结合的水 组织细胞中的电解质含量甚微、成分繁杂，能被这些电解质结合的水量
微不足道，因此在各种文献中往往被忽略不计，也无从查阅到相关数据。本文探索了一种简易
的计算方法，很方便地得出电解质结合水的大致数量。
2. 1. 3. 1 肌肉组织中的电解质 细胞间液电解质和细胞内液电解质。按照人体水分布的特点，肌
肉组织中细胞间液占总液体量的 27%, 细胞内液为 73%. 以100g 肌肉组织含水 75g 计算，细胞间
液含量为 75g ×27% =20g, 细胞内液为 75g × 73% = 55g.以下分别计算其中电解质结合水的情
况。
2. 1. 3. 2 细胞间液 在细胞间液中，能够通过氢键与水结合的电解质总浓度为 310mEq/L,这些电
解质能够结合多少水？ 由于细胞间液中多种离子的复杂性和不同离子所带电价的多样性，很难
一一单独计算。但是，我们却可以把它们简化成 NaCl 的百分浓度来计算，即 310mEq/L 电解
质的浓度先转换成mOsm / L 浓度，再换算成 NaCl 等渗溶液的百分浓度就是0. 9% （ 生理盐水
的来源）. 由于细胞间液中的单价离子占总离子量的 95. 2%,二价离子仅有4. 8% , 而单价离子以
NaCl 为主 （ 达到单价离子总量的 88. 5% ）,NaCl 又是强电解质，因此以NaCl 替代所有离
子，同时考查 NaCl 结合水的能力，就能代表所有电解质结合水的能力，从而大大简化计算方
法。0. 9% 的NaCl 等渗溶液，其中 NaCl 的强电解质特性，使它在水溶液中以\[Na （H2O）x\]
+和\[Cl （H2O）y\]- 的水合形式存在； 显然，式中的 X 和Y 不可能是 1,一个水分子的氢键不
可能中和掉一个完整电荷，因此钠离子和氯离子可以与多个水分子结合。NaCl 在37℃时的饱
和溶液是每 100ml 水溶解 36. 5g, 在这个饱和溶液中已经没有了自由水，否则就还能溶解 NaCl,
这提示每1gNaCl 可以结合水的数量是 2. 74g （换算成摩尔浓度就是X + Y =9 个H2O ）.100g
肌肉组织的细胞间液为 20g, 所含电解质换算成 NaCl 应为20g × 0. 9% = 0. 18g,能够被电解质结
合的水就是0. 18g × 2. 74g = 0. 49g. 即100g 肌肉组织中，细胞间液的电解质结合水大致为0.
49g.
2. 1. 3. 3 细胞内液 在细胞内液中，能够通过氢键与水结合的电解质为 388mEq/L\[1 - 5 \].由于细
胞内液蛋白质的浓度达到 63 mEq/L, 而蛋白质结合水已经做了计算，这里必需扣除： 388
mEq/L - 63 mEq/L = 325 mEq/L.在这 325 mEq / L 的电解质中，含量最多的阳离子是钾离子（
150mEq / L ） 、含量最多的阴离子是磷酸二氢根离子 （H2PO4-= 100 mEq / L.在生化教科书
中： 细胞内液的 HPO42 - 浓度为 100 mEq/L\[1 - 5 \], 显然是笔误，应该纠正为H2PO4-,否则阴阳
离子的总电价无法平衡）, 两项合计达到离子总量的 77%.KH2PO4 不仅是细胞内液的主要电解
质，其结合水的能力也是电解质中最强的（ 在 37℃ 的饱和溶液中，1 分子KH2PO4 可以结合
24 分子水； 远高于 1 分子NaCl 结合 9 分子水，1 分子KCl 结合 11 分子水） , 因此以KH2PO4
替代所有离子（虽然这种替代会带来误差，还可能略微增加结合水的数量，但不会对考查组织
“ ” “ ” 中 结合水 与 自由水 的比例产生根本性影响）, 考查 KH2PO4 结合水的能力，就能代表细胞
内液所有电解质结合水的能力，从而大大简化计算方法。
325 mEq / L 的电解质浓度，相 当于22. 1g / L （ 或 2. 21% ）KH2PO4 溶液的离子浓度。虽
然H2PO4-还可以进行二次电离和三次电离，但是从电离平衡常数分析，二次电离的能力比一
次电离能力减小了105 倍（10 万倍）, 三次电离又比二次电离减小了105 倍，因此二次电离和
三次电离对电解质浓度的影响都可以忽略不计。KH2PO4 在37℃ 时的饱和溶液是每 100ml 水溶
解31. 9g, 则每 1g KH2PO4 可以结合水的数量是 3. 13g （换算成摩尔浓度就是K++ H2PO4-共结
合23. 7 个H2O ）.100g 肌肉组织的细胞内液为 55g, 所含电解质换算成 KH2PO4 应为55g ×2.
21% =1. 22g, 能够被电解质结合的水就是1. 22g × 3. 13g = 3. 82g.即100g 肌肉组织中，细胞内液
的电解质结合水大致为3. 82g.
2. 1. 3. 4 合计： 100g 肌肉组织中电解质结合水的总量是 0. 49g + 3. 82g = 4. 31g （ 在饱和溶液
“ ” “中，电解质的电离程度会小于稀释溶液的电离程度，因此结合水的能力 饱和溶液 小于稀释
”溶液 . “但是，由于组织中电解质的总浓度很小，结合水的总量很少，其误差对考查组织中 结合
” “ ” 水 与 自由水 的比例，不会带来根本性影响）.
综合以上数据，每 100g 肌肉组织中结合水的数量大致是： 10g （ 蛋白质结合水） + 0.
75g （ 碳水化合物结合水） +4. 31g （ 电解质结合水） = 15. 06g≈15g.100g 肌肉组织含水 75g,当
结合水为 15g 时，则自由水的数量就是75g -15g = 60g.人体组织中存在的水以自由水为主，在
总水量中大致为60g ÷75g ×100% =80%, 而结合水在总水量中大致为15g ÷75g ×100% =20%.
摘要：
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人体水的存在状态及自由水在人体内的存在形式为加强教师队伍内涵建设，提升教师队伍教学能力，推动教学质量再上一个台阶，我院基础医“”学院开展了说课的教学活动。说课的主要方式是：教师按章节说出自己对知识的了解、理解和把握，以及课堂上讲解的方式和方法，并提出本章节的难点和疑点，供大家思索、讨论和解决。人体组织内的水有两种存在状态：结合水与自由水。“”这两种水以哪种存在形式为主？一直是中医生化教学中的一个疑点。借助说课教学的推动，笔者探索了解决的途径和方法。水是人体内含量最多的物质，成人含水50%~60%,婴儿含水70%~75%;水是人体组织含量最多的物质，血液含水83%,肌肉含水70%~80%.上述水...
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作者：闻远设计
分类：社科文学类资料
价格：免费
属性：4 页
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格式：DOCX
时间：2024-04-20
