Функції води у клітині рослин. Роль води у клітині організму. Вода є добрим розчинником
Вже давно встановлено і загальновідомо, що 40 – 98 відсотків маси клітини становить вода. Вода у клітці має таку роль:
- підтримка пружності клітини. Коли клітина втрачає воду – відбувається в'янення листя, висихають плоди;
- забезпечення переміщення речовин: надходження основної частини речовин у клітину та видалення з клітини непотрібних елементів у вигляді розчинів;
- хімічні реакціїприскорюються саме за рахунок розчинення речовин у воді;
- участь у безлічі хімічних реакцій;
- забезпечення розчинення великого ряду хімічних речовин (до них відносяться солі, Сахара);
- участь у процесі теплорегуляції за допомогою здатності до повільного остигання та повільного нагрівання.
Роль води у житті клітини
Вода на поверхні нашої планети – мабуть, найпоширеніша речовина. І, як не дивно. У клітині займає найважливіше становище за обсягом. Чим більша інтенсивність в обміні речовин в якійсь клітині, тим більша в ній вода.
У клітці вода буває у двох формаціях – у вільній та зв'язній. Вільна вода - у міжклітинних просторах, вакуолях, судинах, порожнинах органів. Потрібна для перенесення речовин із довкілля в клітину і навпаки. Пов'язана вода - у складі деяких клітинних структур, що знаходиться між мембранами, молекулами білка, волокнами, і має з'єднання з деякими білками.
Функції води у клітці: пружність клітини, збереження об'єму, розчинення різних речовин. Понад те, у системах життєдіяльності переважна більшість хім. реакцій протікає у питній воді.
Вода має безліч найважливіших властивостей, за своєю винятковістю, не поступаючись жодній іншій речовині.
Унікальні властивості
Вода має дійсно унікальні властивості, які визначаються будовою її молекули Одна молекула води містить атом Про і два Н, пов'язані з киснем полярними ковалентними зв'язками. Через характерне розташування електронів у цій молекулі є особлива електрична асиметрія. Атом кисню є більш електронегативним, і він притягує атоми водню сильніше; через це загальні пари електронів зміщуються у водній молекулі у його бік.
Вода - ідеальний розчинник
За допомогою полярності молекул та здатності створювати водневі зв'язки вода легко та швидко розчиняє іонні сполуки (кислоти, солі, основи). Дуже непогано розчиняються у воді і неіонні, але полярні сполуки. Йдеться сполуках, у молекулі яких є полярні (заряджені) групи, наприклад, цукру, амінокислоти і найпростіші спирти.
Інструкція
Одна з властивостей води – універсальна здатність розчиняти хімічні речовинизавдяки чому вона зберігає пружність біологічної клітиниживить її і бере участь у побудові мембрани. Усі внутрішні «соки» людини – кров та лімфа; секреторна рідина – слина, шлунковий сік; виділення із статевих органів, сеча, піт – це все розчини води з особливими речовинами.
Молекула води має нейтральний електронний заряд, вона складається із з'єднання атомів кисню та водню. Електронний заряд усередині самої молекули розподілено дуже нерівномірно: в області водню переважають атоми з позитивним електронним зарядом, а в розташуванні кисню - з негативним. Це диполь, а він, як відомо, має хорошу здатність об'єднуватись у сполуки з іншими речовинами та утворювати гідрати. Коли енергія тяжіння води до молекул іншої речовини вища, ніж між молекулами води, речовина у ній просто розчиняється.
Концентрація води у біологічних рідинах визначає швидкість взаємодії речовин. Найшвидше відбуваються внутрішні процеси: виводяться продукти розпаду біохімічних реакцій, активізуються процеси відновлення та оновлення організму При розчиненні речовини молекули з допомогою води отримують можливість рухатися швидше, чому реакційна здатність його збільшується. При зниженні вмісту води в організмі кров стає «в'язкою», повільніше рухається і судинами, сповільнюється обмін речовин, загальний стан людини починає швидко погіршуватися, починає страждати мозок, який складається на 85% з рідини.
При зневодненні організму першою страждає клітинна рідина, вона зменшується до 66%, потім позаклітинна і лише після цього скорочується кількість рідини в плазмі крові. Природа влаштувала отже забезпечення головного органу життєдіяльності – мозку, ведеться до останнього. Велика втратарідини в людини здатна призвести до незворотних наслідків, медицині відомі випадки не тільки загибелі людей від зневоднення, але і настання у них важких недуг, зокрема, від нестачі води, а також від її надлишку розвивалася шизофренія, хворі швидко божеволіли.
Завдяки теплоємності води, її участь у регулюванні температури тіла відіграє важливу роль, Здійснюються процеси теплорегуляції, підтримується оптимальна для біологічної активності температура клітин в організмі. Прискорюється транспортування поживних речовинта кисню.
Вода також бере участь у процесі травлення та виведення продуктів переробки організму. Саме вона стимулює до роботи стінки кишківника, саме вона розчиняє продукти переробки, виводячи їх по сечотоках.
Цікаво, що вода, по суті, і найважливіша захисний фактордля внутрішніх органівлюдини. Наприклад, печінка, нирки, селезінка мають досить великий питома вага, при фізичній активності теоретично вони повинні просто відірватися, адже провідні канали та утримуючі зв'язки дуже тонкі. Вберігає їх від цього рідина, в якій вони ніби плавають. Рідина гасить удари, створює біологічне середовище, змінює їхню фізичну вагу, призводячи до мінімального (закон Архімеда в дії).
Вода – це унікальна речовина. Воно поширене скрізь на планеті. Спробуйте уявити, яким би було наше життя без молекули Н2О? Та й уявити нема чого - життя на нашій планеті не було б. Людина на 70% складається із води. Чим молодший організм, тим більше його містить, і з віком ця кількість зменшується. Наприклад візьмемо зародок - у ньому відсотковий вміст Н2О становить 90%.
У статті ми пропонуємо вам виділити все у клітці та детально розглянути кожну. Важливо згадати, що вона міститься у двох формах: вільної і пов'язаної. Ми з цим зіштовхнемося трохи пізніше.
Вода
Кожен і сам знає, що вода відіграє дуже важливу, а точніше ключову роль у нашому житті. Без неї наша планета була б мертвою, неживою пустелею. Вчені й досі вивчають воду та її роль в організмі людини.
Ми вже говорили про те, що вода зустрічається у наших клітинах у вільній та пов'язаній формі. Перша служить поширення речовин - для перенесення їх усередину клітини і з неї. А остання спостерігається:
- між волокнами;
- мембран;
- білкових молекул;
- клітинних структур.
І вільна, і зв'язана вода в клітці обов'язково виконує якісь функції, про які ми скажемо пізніше. Нині ж - кілька слів у тому, як організована сама молекула Н2О.
Молекула
Для початку позначимо молекулярну формулу води: Н2О. Це дуже поширена речовина на планеті, і вам варто запам'ятати її, адже молекулярна формула води зустрічається досить часто. різних областяхзнань. Вона, до речі, міститься у всіх органах людини, навіть у зубній емалі та кістках, щоправда, там її відсоткове співвідношення дуже мало – 10% та 20%, відповідно.
Як ми вже говорили, чим організм молодший, тим води в ньому більше. Вчені припустили, що ми старіємо через те, що білок не може пов'язати велика кількістьводи. Але це, щоправда, лише гіпотеза.
Функції
Тепер виділимо більшу кількість ясно з наведеного далі списку:
- Н2О може у ролі розчинника, оскільки майже всі хімічні реакції - іонні - і у воді. Слід зазначити, що існують гідрофільні речовини (які розчиняються, наприклад, спирт, цукор, амінокислоти і так далі), але зустрічаються і гідрофобні (жирні кислоти, целюлоза та інші).
- Вода може бути реагентом.
- Виконує транспортну, терморегулюючу та структурну функцію.
Пропонуємо кожну з них розглянути окремо. Ітимемо по порядку, перша в нашому списку - це функція розчинника.
Розчинник
Функції води в клітині численні, але одна з найважливіших - це допомога в перебігу багатьох реакцій. Молекула Н2О може бути ролі розчинника. Практично всі реакції, які у клітині - це іонні, тобто середовище, у якому вони можуть проходити - це вода.
Реагент
Наступні функції води в клітині - це її участь у хімічних рекаціях, що проходять в організмі як реагент. До таких можна віднести:
- гідроліз;
- полімеризацію;
- фотосинтез і таке інше.
Тепер трохи про те, У хімії так називають речовину, яка бере участь у деяких хімічних реакціях. Найважливіше - це те, що воно хоч і бере участь у реакції, але об'єктом обробки при цьому не є. Реагенти в лабораторії (інакше їх називають реактивами) - це досить поширене явище.
Вода, як реагент, бере участь у складанні інших необхідних організму речовин.
Транспортна функція
Чому ми живемо? Наш організм існує тільки тому, що живі клітини, з яких він складається. А їм варто дякувати своїй унікальній структурі та деяким можливостям молекули Н2О. Ми вже згадували те, що вода – це невід'ємна частинанашого організму, і кожна клітина містить у собі ці унікальні молекули, а точніше, знаходиться на першому місці у її складі.
Транспортна функція води у клітині - це ще одне призначення Н2О у нашому організмі. Вода має деяку особливість - проникнення в міжклітинний простір, завдяки цьому поживні речовини потрапляють у клітину.
Ще варто знати, що кров і лімфа так само містить воду, а її нестача призводить до деяких наслідків: крововиливу або тромбозу.
Терморегуляція
Які функції води у клітині ми ще не розібрали? Звісно, терморегуляцію. Ми говорили, що вода здатна поглинати тепло і довго зберігати його. Таким чином, Н2О може уберегти клітину від переохолодження чи перегріву. Функція терморегуляції потрібна як окремих клітин, але й усього організму загалом.
Структурна функція
Ми вже перерахували, залишилося розібрати ще одне призначення – це підтримка структури клітин.
Ви коли-небудь намагалися стискати воду в рідкому стані? Навіть у лабораторних умовцього досягти вкрай важко. Ця властивістьводи необхідно для того, щоб підтримувати форму та структуру кожної клітини.
Запам'ятайте назавжди: без води життя неможливе. Ми відчуваємо спрагу, коли організм втрачає близько 3% води, а при втраті 20% клітини гинуть, а, отже, і людина теж. Слідкуйте за тим, скільки води ви п'єте.
Тепер розберемося, яку роль вода грає у харчуванні клітини.
Вживаючи рідину, ми навіть не замислюємося над тим, що ми п'ємо:
- свіжі соки;
- чи просто вода.
Але слід зауважити, що чай та свіже вичавлені соки – це напої і відносяться вони до їжі.
Вода, необхідна організму для забезпечення надходження поживних речовин на клітинному рівні, має бути чистою та біологічно доступною(Для нашого організму). Вона повинна мати відмінні властивості. Наприклад, Всесвітня Організація Охорони Здоров'я вказує на понад сто показників, яким має відповідати вода.
Чим пояснюються такі вимоги до води?
Коли ми споживаємо звичайну воду, часто виникають набряки, хоча якщо розібратися вода чиста, а організм не може її використовувати, а заганяє її в жирові тканини і кінцівки. Все тому, що така не відповідає вимогам організму, а скоріше ми споживаємо її, спираючись на свої смакові уподобання.
Клітина покрита мембраною і сама не наділена функцією насоса, вона не може закачати чи викачати воду. Тому клітина, навколо якої знаходиться вода з розчиненими в ній поживними речовинами, може й не отримати їх зовсім.
Роль та функції води в клітці
Клітина отримує харчування тільки в тому випадку, якщо вона оточена правильною водою. Поняття « правильна вода»- пов'язана з властивостями рідини, яка знаходиться близько і всередині клітини, саме ці властивості роблять воду біодоступною для використання організмом.
Адже головна рольі функція води в клітині - доставка поживних речовин, розчинених у цій воді в клітину. Тобто надходження води в клітину (тієї води, в якій знаходяться розчинені поживні речовини).
Цей процес медичною мовою називається натрієво-кальцієвим обміном. Медицина не визнає математику та фізику і вважає їх неточними науками, в основу своїх знань вона
ставить хімію. Я ж, як інженер за першою освітою з 2 червоними дипломами і лікар (у т.ч. натуральної медицини) має ще 2 дипломи з відзнакою (загальноосвітній та спеціальний про підвищення кваліфікації) посперечаюсь з ними, і скажу, що це електроліт.
Саме через різницю електричних потенціалів рідин (які знаходяться всередині і зовні клітини) мають місце всі обмінні процеси в організмі людини. І якщо змінюються властивості міжклітинної рідини (насамперед, хімічні), то змінюється і електричний потенціал. Натрій і калій не можуть переміщатися власними силами, тому фізичний процестут виражено більше хімічного.
То якими ж властивостями має бути наділена вода для забезпечення життя клітини?
- По-перше, вода має бути структурована;
- По-друге, має бути певною мірою мінералізована. Тим, хто вживає дистильовану воду, хочу помітити, пити її заборонено. Щоб її наситити мінералами, організм їх звідусіль почне забирати;
- По-третє, повинна легко засвоюватися, бути доступною і досить рідкою, тобто повинна мати певний натяг і вміти «напоїти» клітину.
Наприклад ступінь поверхневого натягувсередині та позаклітинної рідини дорівнює 43 дин.см, а у звичайної водопровідної водивона становить 73 дин.
- У четвертих повинна мати певну питому провідність;
- П'ятою властивістю назвемо окислювально-відновний потенціал ОВП (співвідношення позитивно та негативно заряджених частинок).
В організмі людини ОВП внутрішнього середовища (-100 - -150 мВ), а у питної водицей показник (+150 - +400), тепер зрозуміло скільки енергії потрібно організму для
зміни ОВП води, і де він її візьме, як ви вважаєте?; - Шосте - вода повинна мати кислотно-лужну рівновагу, інакше баланс;
- Ще вода повинна мати смак – органолептична властивість, ця властивість зробить воду приємною у вживанні, але життєво необхідною вона не є.
Ще, при споживанні води необхідно враховувати її кількість, вона має бути розрахована, як 30 мл на 1 кг ваги та її якість (вода має бути правильна).
А що відбувається в тканинах та органах людини, коли? Дивіться посилання – у продовженні цієї статті.
Вода та її роль у життєдіяльності клітини
1. Яка будова має вода?
2. Яка кількість води (в %) міститься у різних клітинах?
3. Яка роль води у живих організмах?
Роль води у клітці.
Вода - одна з найпоширеніших речовин на нашій планеті. У клітці в кількісному відношеннівона також посідає перше місце серед інших хімічних сполук. Чим вища інтенсивність обміну речовину тій чи іншій клітині, тим більше в ній міститься вода.
Вода в клітині знаходиться у двох формах: вільної та пов'язаної. Вільна вода знаходиться у міжклітинних просторах, судинах, вакуолях, порожнинах органів. Вона служить для перенесення речовин із навколишнього середовища в клітину і навпаки. Пов'язана вода входить до складу деяких клітинних структур, перебуваючи між молекулами білка, мембранами, волокнами і з'єднана з деякими білками.
Вода виконує різні функції: збереження об'єму, пружності клітинирозчинення різних речовин. Крім того, в живих системах більшість хімічних реакцій протікає у водних розчинах.
Вода має низку властивостей, що мають винятково важливе значення для живих організмів.
Властивості води.
Унікальні властивості води визначаються структурою молекули. Молекула води складається з атома, пов'язаного з двома атомами Н полярними ковалентними зв'язками. Характерне розташування електронів у молекулі води надає їй електричної асиметрії. Більше електронегативний атом кисню притягує електрони атомів водню сильніше, в результаті загальні пари електронівзміщені в молекулі води у його бік.
Тому, хоча молекула води загалом не заряджена, кожен із двох атомів водню має частково позитивним зарядом (позначається δ+), а атом кисню несе частково негативний заряд (δ-). Молекула води поляризована і є диполем (має два полюси) (рис. 6).
Частково негативний заряд атома кисню однієї молекули води частково притягується позитивними атомами водню інших молекул. Таким чином кожна молекула води прагне зв'язатися водневим зв'язком з чотирма сусідніми молекулами води (рис. 7).
Вода є хорошим розчинником.
Завдяки полярності молекул та здатності утворювати водневі зв'язки вода легко розчиняє іонні сполуки (солі, кислоти, основи). Добре розчиняються у воді деякі неіонні, але полярні сполуки, т. е. у молекулі яких присутні заряджені (полярні) групи, наприклад цукру, прості спирти, амінокислоти. Речовини, добре розчинні у воді, називаються гідрофільними (від грец. hygros - вологий і philia - дружба, схильність). Коли речовина перетворюється на розчин, її молекули чи іони можуть рухатися вільніше і, отже, реакційна здатність речовини зростає.
Це пояснює, чому вода є основним середовищем, в якому протікає більшість хімічних реакцій, а всі реакції гідролізу та численні окислювально-відновні реакції йдуть за безпосередньою участю води.
Речовини, погано чи зовсім нерозчинні у воді, називаються гідрофобними (від грец.phobos – страх). До них відносяться жири, нуклеїнові кислотидеякі білки. Такі речовини можуть утворювати з водою поверхні розділу, на яких протікає багато хімічних реакцій. Отже, те що, що вода не розчиняє неполярні речовини, для живих організмів також дуже важливий. До важливих у фізіологічному відношенні властивостей води відноситься її здатність розчиняти гази (О2, С та ін).
Вода має високою теплоємністю, тобто здатністю поглинати теплову енергіюпри мінімальному підвищенні температури. Велика теплоємність води захищає тканини організму від швидкого та сильного підвищення температури. Багато організмів охолоджуються, випаровуючи воду (транспірація у рослин, потовиділення у тварин).
Вода має також високу теплопровідність, забезпечуючи рівномірний розподілтепла у всьому організмі. Отже, висока питома теплоємністьта висока теплопровідність роблять воду ідеальною рідиною для підтримки теплової рівноваги клітини та організму.
Вода практично не стискається, створюючи тургорний тиск, визначаючи об'єм та пружність клітин та тканин. Так, саме гідростатичний скелет підтримує форму у круглих хробаків, медуз та інших організмів.
Вода характеризується оптимальним для біологічних системзначенням сили поверхневого натягу, що виникає завдяки утворенню водневих зв'язків між молекулами води та молекулами інших речовин. Завдяки силі поверхневого натягу відбувається капілярний кровотік, висхідний і низхідний струм розчинів у рослинах.
Гідрофільні та гідрофобні речовини.
1. У чому особливість будови молекули води?
2. Яке значення води як розчинника?
3. Що таке теплопровідність та теплоємність води?
4. Чому вважають, що вода є ідеальною рідиною для клітин?
5. Яка роль води у клітці?
6. Які структурні та фізико-хімічні властивостіводи визначають її біологічну рольу клітці?
Утворення кристалів льоду в клітинах може призводити до їх пошкодження та загибелі. Відомо, що розчини різних речовинзамерзають при нижчій температурі, ніж чиста вода. Тому деякі організми накопичують у своїх тканинах речовини, що запобігають замерзанню та утворенню кристалів льоду. Так, жаби здатні оживати після вмерзання у лід. Це забезпечується підвищеним вмістом у їхніх клітинах глюкози та деяких інших речовин.
Кам'янський А. А., Криксунов Є. В., Пасічник В. В. Біологія 10 клас
Надіслано читачами з інтернет-сайту
