Funkcje wody w biologii. Transport

Po zapoznaniu się z pierwiastkami obecnymi w organizmach żywych, przejdźmy teraz do związków, w które te pierwiastki się składają. I tu również znajdujemy fundamentalne podobieństwo między wszystkimi żywymi organizmami. Większość organizmów zawiera wodę - od 60 do 95% całkowitej masy organizmu. We wszystkich organizmach znajdujemy również kilka prostych związków organicznych, które pełnią rolę „cegiełek”, z których zbudowane są większe cząsteczki (tab. 5.2). Zostaną one omówione poniżej.

Tabela 5.2. Chemiczne „cegiełki” związków organicznych

Tak więc stosunkowo niewielka liczba rodzajów cząsteczek daje początek wszystkim większym cząsteczkom i strukturom żywych komórek. Według biologów te kilka rodzajów cząsteczek można zsyntetyzować w „bulionie pierwotnym” (czyli w stężonym roztworze substancje chemiczne) w oceanach świata we wczesnych stadiach istnienia Ziemi, jeszcze przed pojawieniem się życia na naszej planecie (rozdział 24.1). Z kolei proste molekuły zbudowane są z jeszcze prostszych molekuł nieorganicznych, a mianowicie dwutlenku węgla, azotu i wody.

Ważna rola wody

Bez wody życie na naszej planecie nie mogłoby istnieć. Woda jest podwójnie ważna dla żywych organizmów, ponieważ jest nie tylko niezbędnym składnikiem żywych komórek, ale dla wielu jest także siedliskiem. Powinniśmy zatem powiedzieć kilka słów o jego właściwościach chemicznych i fizycznych.

Właściwości te są dość nietypowe i związane są głównie z niewielkimi rozmiarami cząsteczek wody, z ich polarnością oraz z ich zdolnością łączenia się ze sobą wiązaniami wodorowymi. Polaryzacja odnosi się do nierównomiernego rozkładu ładunków w cząsteczce. W wodzie jeden koniec cząsteczki niesie mały ładunek dodatni, a drugi ujemny. Ta cząsteczka nazywa się dipol... Bardziej elektroujemny atom tlenu przyciąga elektrony atomów wodoru. W rezultacie między cząsteczkami wody zachodzi oddziaływanie elektrostatyczne, a ponieważ przyciągane są przeciwne ładunki, cząsteczki wydają się mieć skłonność do „sklejania się” (ryc. 5.4). Oddziaływania te, słabsze niż konwencjonalne wiązania jonowe, nazywane są wiązania wodorowe... Biorąc pod uwagę tę cechę wody, możemy teraz przystąpić do rozważenia tych właściwości, które są ważne z biologicznego punktu widzenia.

Ryż. 5.4. Wiązanie wodorowe między dwiema polarnymi cząsteczkami wody. δ + jest bardzo małym ładunkiem dodatnim; δ - - bardzo mały ładunek ujemny

Biologiczne znaczenie wody

Woda jako rozpuszczalnik. Woda jest doskonałym rozpuszczalnikiem substancji polarnych. Należą do nich związki jonowe, takie jak sole, w których naładowane cząstki (jony) dysocjują (oddzielają się od siebie) w wodzie po rozpuszczeniu substancji (rys.5.5), a także niektóre związki niejonowe, takie jak cukry i proste alkohole , w cząsteczce której znajdują się naładowane (polarne) grupy (dla cukrów i alkoholi są to grupy OH).

Kiedy substancja przechodzi do roztworu, jej cząsteczki lub jony mogą poruszać się swobodniej i odpowiednio wzrasta jej reaktywność. Z tego powodu większość reakcji chemicznych w komórce zachodzi w roztworach wodnych. Substancje niepolarne, takie jak lipidy, nie mieszają się z wodą i dlatego mogą rozdzielać roztwory wodne na oddzielne przedziały, tak jak rozdzielają je błony. Niepolarne części cząsteczek są odpychane przez wodę i w jej obecności przyciągają się do siebie, jak ma to miejsce na przykład, gdy krople oleju łączą się w więcej duże krople; innymi słowy, cząsteczki niepolarne hydrofobowy... Takie oddziaływania hydrofobowe odgrywają ważną rolę w zapewnieniu stabilności błon, a także wielu cząsteczek białek, kwasy nukleinowe i inne struktury subkomórkowe.

Naturalne właściwości rozpuszczalnikowe wody oznaczają również, że woda służy jako medium do transportu różnych substancji. Pełni tę rolę we krwi, w układzie limfatycznym i wydalniczym, w przewodzie pokarmowym oraz we łyku i ksylemie roślin.

Wysoka pojemność cieplna. Ciepło właściwe wody to ilość ciepła w dżulach potrzebna do podniesienia temperatury 1 kg wody o 1°C. Woda ma dużą pojemność cieplną. Oznacza to, że znaczny wzrost energii cieplnej powoduje jedynie stosunkowo niewielki wzrost jej temperatury. Zjawisko to tłumaczy się tym, że znaczna część tej energii jest zużywana na łamanie wiązania wodorowe ograniczenie ruchliwości cząsteczek wody, czyli przezwyciężenie jej wspomnianej wyżej „lepkości”.

Wysoka pojemność cieplna wody minimalizuje zachodzące w niej zmiany temperatury. Dzięki temu procesy biochemiczne zachodzą w mniejszym zakresie temperatur, w bardziej stałym tempie, a niebezpieczeństwo zakłócenia tych procesów przez nagłe odchylenia temperatury nie zagraża im tak bardzo. Woda służy jako siedlisko dla wielu komórek i organizmów, co charakteryzuje się dość znaczną stałością warunków.

Wysokie ciepło parowania. Utajone ciepło parowania (lub względne utajone ciepło parowania) jest miarą ilości energii cieplnej, która musi zostać przekazana cieczy, aby przekształcić ją w parę, tj. aby przezwyciężyć siły spójności molekularnej w cieczy. Parowanie wody wymaga dość znacznych ilości energii. Wynika to z istnienia wiązań wodorowych między cząsteczkami wody. Z tego powodu temperatura wrzenia wody – substancji o tak małych cząsteczkach – jest niezwykle wysoka.

Energia potrzebna do odparowania cząsteczek wody pochodzi z ich otoczenia. Tak więc parowaniu towarzyszy chłodzenie. Zjawisko to jest wykorzystywane u zwierząt do pocenia się, duszności termicznej u ssaków lub u niektórych gadów (np. krokodyli), które siedzą na słońcu z otwartymi ustami; może również odgrywać znaczącą rolę w chłodzeniu transpirujących liści.

Wysoka temperatura topnienia. Utajone ciepło topnienia (lub względne utajone ciepło topnienia) jest miarą energii cieplnej wymaganej do stopienia ciała stałego (w naszym przypadku lodu). Woda potrzebuje stosunkowo dużej ilości energii, aby się stopić (stopić). Prawdą jest również coś przeciwnego: gdy woda zamarza, musi wydzielać dużą ilość energii cieplnej. Zmniejsza to prawdopodobieństwo zamarznięcia zawartości komórek i otaczającego je płynu. Kryształki lodu są szczególnie szkodliwe dla żywych organizmów, gdy tworzą się w komórkach.

Gęstość i zachowanie wody w pobliżu punktu zamarzania. Gęstość wody spada od +4 do 0 °C, dzięki czemu lód jest lżejszy od wody i nie tonie w wodzie. Woda jest jedyną substancją o większej gęstości w stanie ciekłym niż w stanie stałym.

Ponieważ lód unosi się w wodzie, tworzy się, gdy zamarza, najpierw na jej powierzchni, a dopiero w końcu w dolnych warstwach. Gdyby zamarzanie stawów przebiegało w odwrotnej kolejności, od dołu do góry, to na obszarach o klimacie umiarkowanym lub zimnym życie w zbiornikach słodkowodnych w ogóle nie mogłoby istnieć. Lód pokrywa słup wody jak koc, co zwiększa szanse na przeżycie organizmów żyjących w wodzie. Jest to ważne w zimnym klimacie i w zimnych porach roku, ale niewątpliwie odegrało szczególnie ważną rolę w epoce lodowcowej. Na powierzchni lód topi się coraz szybciej. Fakt, że warstwy wody, której temperatura spadła poniżej 4°C, unoszą się ku górze, powoduje mieszanie się wody w dużych zbiornikach. Wraz z wodą krążą w niej składniki odżywcze, dzięki czemu zbiorniki są zasiedlane przez żywe organizmy na dużą głębokość.

Wysokie napięcie powierzchniowe i kohezja. Spójność to przyleganie cząsteczek ciała fizycznego do siebie pod działaniem sił przyciągania. Na powierzchni cieczy występuje napięcie powierzchniowe - wynik sił kohezji działających między cząsteczkami, skierowanych do wewnątrz. Ze względu na napięcie powierzchniowe ciecz ma tendencję do przybierania takiego kształtu, że jej powierzchnia jest minimalna (najlepiej w kształcie kuli). Ze wszystkich cieczy największe napięcie powierzchniowe ma woda. Znacząca cecha kohezji cząsteczek wody odgrywa ważną rolę w żywych komórkach, a także w ruchu wody przez naczynia ksylemu w roślinach (rozdział 14.4). Wiele małych organizmów czerpie korzyści z napięcie powierzchniowe: pozwala im pozostać na wodzie lub ślizgać się po jej powierzchni.

Woda jako odczynnik. O znaczeniu biologicznym wody decyduje również fakt, że jest ona jednym z niezbędnych metabolitów, czyli uczestniczy w reakcjach metabolicznych. Woda jest wykorzystywana np. jako źródło wodoru w procesie fotosyntezy (rozdział 9.4.2), a także uczestniczy w reakcjach hydrolizy.

Woda a proces ewolucji. Rola wody dla organizmów żywych znajduje odzwierciedlenie w szczególności w tym, że jeden z głównych czynników naturalna selekcja wpływającym na specjację jest brak wody. Temat ten poruszyliśmy już w Ch. 3 i 4, przy omawianiu ograniczeń, z jakimi wiąże się dystrybucja niektórych roślin z gametami mobilnymi. Wszystkie organizmy lądowe są przystosowane do wydobywania i oszczędzania wody; w swoich skrajnych przejawach - wśród kserofitów, wśród zwierząt żyjących na pustyni itp. - takie adaptacje wydają się prawdziwym cudem "inwencji" natury. Tabela 5.3 wymienia szereg ważnych biologicznych funkcji wody.

Tabela 5.3. Niektóre ważne biologiczne funkcje wody

Wszystkie organizmy Zapewnia utrzymanie struktury (wysoka zawartość wody w protoplazmie) Służy jako rozpuszczalnik i środek dyfuzyjny Uczestniczy w reakcjach hydrolizy Służy jako środowisko, w którym odbywa się nawożenie Wspomaga rozprzestrzenianie się nasion, gamet i stadiów larwalnych organizmów wodnych, a także nasion niektórych roślin lądowych, takich jak drzewo kokosowe

W roślinach Decyduje o osmozie i jędrności (od których wiele zależy: wzrost (powiększenie komórek), utrzymanie struktury, ruch szparkowy itp.) Uczestniczy w fotosyntezie Zapewnia transpirację i transport jonów nieorganicznych i cząsteczek organicznych Zapewnia kiełkowanie nasion – pęcznienie, pękanie okrywy nasiennej i dalszy rozwój

U zwierząt Zapewnia transport substancji Warunki osmoregulacji Wspomaga chłodzenie organizmu (pocenie się, duszność, ciepło) Służy jako jeden ze składników smarowania np. w przegubach Posiada funkcje podporowe (szkielet hydrostatyczny) Wykonuje funkcja ochronna np. w płynie łzowym i śluzie Promuje migrację (prądy morskie)

Budowa, właściwości i funkcje biologiczne wody

Życie na planecie Ziemia powstało w środowisku wodnym. Żaden organizm nie może obejść się bez wody. Pomimo prostoty skład chemiczny i struktury, woda jest jednym z niesamowitych związków, ma unikalne właściwości fizyczne i chemiczne oraz funkcje biologiczne.

Cząsteczka wody (H2O) to związek polarny, w którym elektrofilowy atom tlenu przyciąga sparowane elektrony z atomów wodoru, uzyskując częściowy ładunek ujemny, podczas gdy atomy wodoru uzyskują częściowo ładunek dodatni. Ważna cecha woda to zdolność jej cząsteczek do łączenia się w strukturalne agregaty dzięki tworzeniu wiązań wodorowych między przeciwnie naładowanymi atomami. Asocjaty tworzące (rys. 1) składają się z kilku cząsteczek wody, w związku z tym bardziej poprawne byłoby zapisanie wzoru wody jako (H 2 O) l, gdzie NS= 2, 3, 4, 5. Wiązania wodorowe są niezwykle ważne w tworzeniu struktur biopolimerów, kompleksów supramolekularnych, w metabolizmie.

J. Pimentel i O. McClellan uważają, że w chemii żywych układów wiązanie wodorowe jest równie ważne jak wiązanie węgiel-węgiel. Co to jest wiązanie wodorowe?

Ryż. 1. Związek z cząsteczkami wody (kropki wskazują wiązania wodorowe)

Wiązanie wodorowe- Jest to oddziaływanie atomu wodoru z bardziej elektroujemnym atomem, który jest częściowo donorem-akceptorem, częściowo elektrostatycznym.
Opublikowano na ref.rf
Każde wiązanie chemiczne charakteryzuje się energią jego tworzenia. Pod względem energii wiązanie wodorowe zajmuje pozycję pośrednią między kowalencyjnym (200-400 kJ / mol) a jonowym wiązania chemiczne oraz słabe oddziaływania van der Waalsa, mieszczące się w zakresie 12-30 kJ/mol.

Niezwykła struktura wody decyduje o jej wyjątkowych właściwościach fizycznych i chemicznych. Wszystkie procesy biochemiczne w organizmie zachodzą w środowisku wodnym. Substancje w roztwór wodny, mają powłokę wodną, ​​która powstaje w wyniku oddziaływania polarnych cząsteczek wody z naładowanymi grupami makrocząsteczek lub jonów. Im większa otoczka, tym lepiej substancja jest rozpuszczalna.

W stosunku do wody cząsteczki lub ich części dzielą się na hydrofilowy (rozpuszczalny w wodzie) i hydrofobowy (nierozpuszczalne w wodzie). Wszystkie związki organiczne i nieorganiczne dysocjujące na jony, monomery biologiczne i biopolimery z grupami polarnymi są hydrofilowe. Związki hydrofobowe obejmują związki, których cząsteczki zawierają niepolarne grupy lub łańcuchy (triacyloglicerole, steroidy itp.). Cząsteczki niektórych związków zawierają zarówno grupy hydrofilowe, jak i hydrofobowe; takie związki są nazywane amfifilowy (z greckiego. amfia- podwójny). Należą do nich kwasy tłuszczowe, fosfolipidy itp.
Opublikowano na ref.rf
Z powyższego wynika, że ​​dipole wody są zdolne do interakcji nie tylko ze sobą, ale także z polarnymi cząsteczkami organicznych i substancje nieorganiczne zlokalizowane w komórce ciała. Ten proces nazywa się uwodnieniem substancji.

Właściwości fizyczne i chemiczne wody określić jego funkcje biologiczne:

‣‣‣ Woda jest doskonałym rozpuszczalnikiem.

‣‣‣ Woda pełni funkcję regulatora bilansu cieplnego organizmu, ponieważ jej pojemność cieplna znacznie przewyższa pojemność cieplną jakiejkolwiek substancji biologicznej. Z tego powodu woda może długo zatrzymywać ciepło, gdy zmienia się temperatura otoczenia i transportować je na odległość.

‣‣‣ Woda pomaga utrzymać ciśnienie wewnątrzkomórkowe i kształt komórek (turgor).

‣‣‣ W niektórych procesach biochemicznych woda pełni rolę substratu.

Zawartość wody w organizmie człowieka zależy od wieku: im młodsza osoba, tym wyższa zawartość wody. U noworodków woda stanowi 75% masy ciała, u dzieci w wieku od 1 do 10 lat 60-65%, a u osób powyżej 50 roku życia 50-55%. Komórki zawierają 2/3 całkowitej ilości wody, woda zewnątrzkomórkowa to 1/3. Wymagana zawartość wody w organizmie człowieka jest utrzymywana dzięki jej pobieraniu z zewnątrz (ok. 2 litry dziennie); około 0,3 litra dziennie powstaje podczas rozpadu substancji wewnątrz organizmu. Naruszenie bilansu wodnego w komórkach organizmu prowadzi do poważnych konsekwencji, aż do śmierci komórki. Funkcje komórek zależą od całkowitej ilości wody wewnątrzkomórkowej i zewnątrzkomórkowej, od wodnego środowiska makrocząsteczek i struktur subkomórkowych.
Opublikowano na ref.rf
Gwałtowna zmiana zawartości wody w organizmie prowadzi do patologii.

Budowa, właściwości i funkcje biologiczne wody - pojęcie i rodzaje. Klasyfikacja i cechy kategorii „Struktura, właściwości i funkcje biologiczne wody” 2017, 2018.

Każdy z nas zapewne słyszał zdanie, że ludzkie ciało składa się w dużej mierze z wody. Czy zastanawiałeś się kiedyś, dlaczego tak jest? Dlaczego potrzebujesz tak dużej ilości płynów i ogólnie jaką funkcję pełni woda w organizmie?

Nieruchomości

Woda ma następujące właściwości:

• przede wszystkim jest dobrym rozpuszczalnikiem (jak na składniki odżywcze i dla toksycznych);
• płynność;
• ma wysoką pojemność cieplną i przewodność cieplną;
• może wyparować;
• jest zdolny do hydrolizowania innych substancji (tj. substancje rozkładają się pod jego działaniem lub ulegają w nim rozszczepieniu).

Dzięki tym podstawowym właściwościom woda pełni szereg funkcji w ciele każdej żywej istoty. Rozważmy je bardziej szczegółowo.

Funkcje wody w organizmie

Ciało ludzkie składa się średnio w 75% z wody. Niestety proporcja ta maleje wraz z wiekiem.

Woda będąc głównym składnikiem wszystkich płynów ustrojowych, w szczególności krwi, która zawiera jej ponad 90%, spełnia następujące główne funkcje:

• regulacja temperatury ciała;
• eliminacja toksyn oraz;
• transport składników odżywczych i tlenu;
• przyswajanie i trawienie żywności;
• funkcja transportowa;
• amortyzacja stawów i zapobieganie ich tarciu;
• utrzymanie struktur komórkowych;
• ochrona tkanek i narządów wewnętrznych;
• poprawa metabolizmu.

Funkcja wody w procesach termoregulacji polega na zapewnieniu stałej temperatury ciała dla poziom komórki przez parowanie i pocenie się. Ze względu na zdolność tolerowania odpowiednio dużej ilości wilgoci, krążącej w ludzkim ciele, zabiera ją tam, gdzie jest jej nadmiar, a dodaje tam, gdzie jej nie wystarcza.

Amortyzujące funkcje wody w organizmie zapewnia wysoka zawartość mazi stawowej w mazi stawowej. Zapobiega to tarciu powierzchni stawowych podczas naprężeń i pracy stawów, a także służy jako pewien bufor ochronny przed ewentualnymi upadkami i urazami.

Woda pełni funkcję transportu niezbędnych związków ze względu na swój duży rozmiar. Dzięki temu może przenikać wszędzie, nawet do przestrzeni międzykomórkowych, dostarczając niezbędne narządy i tkanki oraz usuwając z nich produkty przemiany materii.

Ogólnie przyjmuje się, że ilość psychiczna zależy bezpośrednio od ilości spożywanego płynu.Odwodnienie grozi nie tylko spadkiem siły, energii, bólami i zawrotami głowy, ale także spadkiem wydajności, pamięci i zdolności do koncentracji na niezbędnych Informacja.

Ponadto, biorąc pod uwagę, że wraz z wiekiem ilość wody jako składnika organizmu maleje, naukowcy zakładają pewien związek między ilością płynów a procesami starzenia. Dlatego osoby w starszym wieku muszą szczególnie uważać na dietę wodną.

V ostatnie lata coraz częściej odnotowuje się funkcje wody w profilaktyce wielu chorób, w tym onkologicznych. Uważa się, że im więcej płynu spożywamy, tym więcej jest on wydalany, a wraz z nim organizmy chorobotwórcze, ich produkty przemiany materii, toksyny, które potencjalnie mogą być trampoliną do rozwoju raka.

Tak więc wszystkie funkcje wody są ważne dla normalnego funkcjonowania wszystkich narządów i układów oraz dla wygodnego i zdrowego stylu życia człowieka.

Im mniej wody pochodzi z zewnątrz, tym więcej gromadzi się w środku. Oznacza to, że jeśli pijesz płyn nieregularnie iw niewystarczających ilościach, to przy kolejnym jego spożyciu organizm zatrzymuje wodę, zachowując ją jakby w rezerwie. W ten sposób osoba nie tylko naraża się własną ręką na wiele chorób, ale także przybiera na wadze.

Pierwszym sygnałem, jaki daje twoje ciało o braku wody, jest dobrze znane zmęczenie. Jeśli fizjologiczne ubytki płynów nie są kompensowane przez długi czas, osoba zaczyna odczuwać bóle stawów i dyskomfort w kręgosłupie. W organizmie gromadzą się toksyny, zmniejsza się odporność, a człowiek staje się bardziej podatny na choroby, zwłaszcza zakaźne.

Ważny!

Musisz spożywać 1,5-2 litry płynów dziennie. Regularne spożywanie wysokiej jakości wody da Ci uczucie przypływu sił i wigoru, poprawią się procesy trawienne, przestaną Ci przeszkadzać bóle głowy i inne nieprzyjemne doznania. Nie tylko poczujesz się lepiej, ale na pewno będziesz wyglądać lepiej.

Wniosek

Funkcje wody w organizmie człowieka są zróżnicowane i liczne. Dlatego nie powinieneś zaniedbywać tak ważnej części swojej diety. Pij wodę w wymaganej ilości i bądź zdrowy!

... (Philipp Niethammer) szukał metod wykrywania nadtlenku wodoru w organizmie i istnienia jego układu odpornościowego Funkcje nawet nie zgadli. Biolodzy od dawna wiedzą, że nadtlenek wodoru jest substancją o dość silnym ... funkcjonować nadtlenek wodoru na przykładzie ryb, grupa naukowców zamierza teraz przestawić się na badania podobnych Funkcje tego związku w organizmie człowieka – mimo pewnego pokrewieństwa genetycznego ryby wciąż są zbyt daleko od człowieka biologicznie ...

https://www.site/journal/122320

... , woda to jest główne biologiczny płyn. Jest nie tylko obojętnym środowiskiem, ale może również łączyć się z innymi składnikami żywej materii. Woda pełni rolę termoregulacyjną - utrzymuje wymaganą temperaturę ciała. Czyni to dzięki dużej pojemności cieplnej w przypadku spadku temperatury i parowania z powierzchni ciała w przypadku przegrzania. Transport funkcjonować woda przeprowadzone ...

https://www.site/journal/19228

Tylko do tego trzeba mieć dużo pozytywnej energii. Niesamowita kompozycja zamrożonej modlitwy naładowanej woda... Regularny woda zamarza, a cząsteczki sumują się w chaotyczny sposób. Naładowany woda ma wyraźną strukturę w postaci różnych gwiazdek i wzorów. Woda umieścić w nocy pod głośnikami z muzyką klasyczną. W rezultacie naprawiono różne wzory, w zależności od tego, które ...

https: //www.site/journal/11206

Organizm. Powiedzieliśmy już, że potrzebujemy około 2-2,5 litra. woda codzienny. Część woda refundowane z napojów, około 1,5 litra dziennie ( woda, mleko, soki owocowe, herbata, kawa, zupa itp.). Mała część straty ... ubij kefir w mikserze. Wszystkie te koktajle są dobre z dodatkiem kostek lodu. I na zakończenie chcę powiedzieć, że woda nie tylko zapewnia metabolizm do utrzymania ich równowagi, ale jest również wyjątkowym oczyszczaczem dla naszego organizmu. Oprócz jedzenia ...

https: //www.site/journal/15103

Z gęstej mlecznej mgły spływał do doliny równomierny, niski dud wodospadu Yol-Ichta. Kwaśny, uspokajający gwar upadków fale objął dolinę, delikatnie ściskając w ramionach i kołysząc się w niespiesznych prądach nizinnej rzeki. …Akta, uśmiechnięta, wyciągnięta… skały. Odrzucając głowę do tyłu, zamknęła oczy, próbując poczuć powiew wilgoci. Czasami udało jej się usłyszeć nieufny głos. woda, ale częściej było to po prostu uczucie spokojnego odrzucenia, z którego drżała. Akta nie była zdenerwowana: była ...

https://www..html

Następnie umieszczono je w komorze analizatora. Było to konieczne, aby część zamrożonych woda... "Mars daje nam niespodzianki. Jedną z niespodzianek jest zachowanie gleby na otwartej przestrzeni. ... wierzchnia warstwa gleby.) Jednak naukowcy twierdzą, że woda na Marsie wcale nie oznacza obecności życia. Powodem jest zarówno temperatura, jak i ewentualna nieobecność woda składniki odżywcze węgla wymagane dla każdej formy organicznej ...

Woda odgrywa zasadniczą rolę w życiu komórek i ogólnie żywych organizmów. Oprócz tego, że jest ich częścią, dla wielu organizmów jest także siedliskiem. O roli wody w komórce decydują jej właściwości. Właściwości te są dość wyjątkowe i związane są głównie z małymi rozmiarami cząsteczek wody, ich polarnością i zdolnością łączenia się ze sobą wiązaniami wodorowymi.

Cząsteczki wody mają nieliniową strukturę przestrzenną. Atomy w cząsteczce wody są utrzymywane przez polarne wiązania kowalencyjne które łączą jeden atom tlenu z dwoma atomami wodoru. Polarność wiązań kowalencyjnych (tj. nierównomierny rozkład ładunków) wyjaśniono w: ta sprawa silna elektroujemność atomów tlenu w stosunku do atomu wodoru; atom tlenu wyciąga elektrony ze wspólnych par elektronów.

W rezultacie na atomie tlenu powstaje częściowo ładunek ujemny, a na atomach wodoru częściowo ładunek dodatni. Wiązania wodorowe powstają między atomami tlenu i wodoru sąsiednich cząsteczek.

Dzięki powstawaniu wiązań wodorowych cząsteczka wody jest jedna ze sobą, co określa jej stan początkowy w normalnych warunkach.

Woda jest wspaniała? rozpuszczalnik dla substancji polarnych, takich jak sole, cukry, alkohole, kwasy itp. Substancje łatwo rozpuszczalne w wodzie nazywane są hydrofilowy.

Substancje całkowicie niepolarne, takie jak tłuszcze czy oleje, woda nie rozpuszcza się ani nie miesza z nimi, ponieważ nie może tworzyć z nimi wiązań wodorowych. Substancje nierozpuszczalne w wodzie nazywane są hydrofobowy.

Woda posiada wysokie ciepło właściwe... Zerwanie wiązań wodorowych, które łączą cząsteczki wody, wymaga dużo energii. Właściwość ta zapewnia utrzymanie równowagi termicznej organizmu podczas znacznych zmian temperatury w środowisko... Ponadto woda ma wysoka przewodność cieplna, co pozwala ciału utrzymać tę samą temperaturę w całej objętości.

Woda też ma wysokie ciepło waporyzacji, tj. zdolność cząsteczek do odprowadzania ze sobą znacznej ilości ciepła, schładzając ciało. Ta właściwość wody jest wykorzystywana do pocenia się ssaków, duszności cieplnej u krokodyli i transpiracji u roślin, zapobiegając ich przegrzaniu.

Woda charakteryzuje się wyłącznie wysokie napięcie powierzchniowe... Ta właściwość jest bardzo ważna dla procesów adsorpcji, dla ruchu roztworów przez tkanki (krążenie krwi, prądy wstępujące i zstępujące w ciele roślin). Wiele małych organizmów korzysta z napięcia powierzchniowego: pozwala im unosić się lub ślizgać po powierzchni wody.

Biologiczne funkcje wody

Transport... Woda zapewnia ruch substancji w komórce i ciele, wchłanianie substancji i wydalanie produktów przemiany materii.

Metaboliczny... Woda jest medium dla wszystkich reakcji biochemicznych w komórce. Jego cząsteczki biorą udział w wielu reakcje chemiczne na przykład w tworzeniu lub hydrolizie polimerów. W procesie fotosyntezy woda jest dawcą elektronów i źródłem atomów wodoru. Jest także źródłem wolnego tlenu.

Strukturalny... Cytoplazma komórek zawiera od 60 do 95% wody. W roślinach woda warunkuje turgor komórek, a u niektórych zwierząt pełni funkcje wspomagające, będąc szkieletem hydrostatycznym (okrągłym i pierścienie, szkarłupnie).

Woda uczestniczy w tworzeniu płynów poślizgowych (maziówkowa w stawach kręgowców; opłucnowa w jamie opłucnej, osierdziowa w worku osierdziowym) i śluzu (które ułatwiają przepływ substancji przez jelita, tworzą wilgotne środowisko na błonach śluzowych dróg oddechowych). Jest częścią śliny, żółci, łez, nasienia itp.

Sole mineralne... Cząsteczki soli w roztworze wodnym dysocjują na kationy i aniony. Najwyższa wartość posiadają kationy: K +, Na +, Ca 2+, Mg 2+ oraz aniony: Cl -, H 2 PO 4 -, HPO 4 2-, HCO 3 -, NO 3 -, SO 4 2-. Niezbędna jest nie tylko zawartość, ale także stosunek jonów w komórce.

Różnica między liczbą kationów i anionów na powierzchni i wewnątrz komórki zapewnia pojawienie się potencjału czynnościowego, który leży u podstaw pobudzenia nerwowego i mięśniowego. Różnica w stężeniu jonów po różnych stronach membrany związana jest z aktywnym przenoszeniem substancji przez błonę, a także konwersją energii.

Aniony kwasu fosforowego tworzą system buforu fosforanowego, który utrzymuje pH środowiska wewnątrzkomórkowego organizmu na poziomie 6,9.

Kwas węglowy i jego aniony tworzą system buforu wodorowęglanowego, który utrzymuje pH środowiska zewnątrzkomórkowego (osocza krwi) na poziomie 7,4.

Niektóre jony biorą udział w aktywacji enzymów, tworzeniu ciśnienia osmotycznego w komórce, w procesach skurczu mięśni, krzepnięcia krwi itp.

Niektóre kationy i aniony mogą być zawarte w kompleksach z różnymi substancjami (na przykład aniony kwasu fosforowego są częścią fosfolipidów, ATP, nukleotydów itp.; jon Fe 2+ jest częścią hemoglobiny itp.).