Kratke funkcije vode u ćeliji. Uloga vode u tjelesnoj ćeliji
Voda je jedinstvena supstanca. Rasprostranjen je svuda na našoj planeti. Pokušajte zamisliti kako bi izgledao naš život bez molekula H2O? I nema šta da se zamisli - ne bi bilo života na našoj planeti. Ljudi su 70% vode. Što je tijelo mlađe, to ga više sadrži, a s godinama se ta količina smanjuje. Na primjer, uzmimo embrion - postotak H2O u njemu je 90%.
U članku vas pozivamo da istaknete sve u ćeliji i detaljno razmotrite svaku. Važno je napomenuti da se on tamo nalazi u dva oblika: slobodnom i vezanom. Pozabavićemo se ovim malo kasnije.
Voda
Svi znaju da voda igra veoma važnu, odnosno ključnu ulogu u našim životima. Bez toga bi naša planeta bila mrtva, beživotna pustinja. Naučnici još uvijek proučavaju vodu i njenu ulogu u ljudskom tijelu.
Već smo rekli da se voda nalazi u našim ćelijama u slobodnim i vezanim oblicima. Prvi služi za distribuciju supstanci - da ih prenese u i iz ćelije. I posljednje se primjećuje:
- između vlakana;
- membrane;
- proteinski molekuli;
- ćelijske strukture.
I slobodna i vezana voda u ćeliji nužno obavljaju neke funkcije, o kojima ćemo govoriti kasnije. A sada nekoliko riječi o tome kako je organiziran sam molekul H2O.
Molekula
Za početak, označimo molekularnu formulu vode: H2O. Ovo je vrlo česta supstanca na planeti i treba je zapamtiti, jer se molekularna formula vode prilično često nalazi u različitim oblastima znanja. Inače, ima ga u svim ljudskim organima, čak iu zubnoj caklini i kostima, iako je tamo njegov procenat vrlo mali - 10% odnosno 20%.
Kao što smo već rekli, što je tijelo mlađe, sadrži više vode. Naučnici su sugerirali da starimo jer proteini ne mogu vezati velike količine vode. Ali ovo je, međutim, samo hipoteza.
Funkcije
Sada hajde da ih jasnije istaknemo sa liste ispod:
- H2O može djelovati kao rastvarač, jer su gotovo sve kemijske reakcije jonske i odvijaju se u vodi. Treba napomenuti da postoje hidrofilne supstance (koje otapaju npr. alkohol, šećer, aminokiseline i tako dalje), ali postoje i hidrofobne (masne kiseline, celuloza i dr.).
- Voda može djelovati kao reagens.
- Obavlja transportne, termoregulacijske i strukturalne funkcije.
Predlažemo da razmotrimo svaki od njih zasebno. Idemo redom, prva na našoj listi je funkcija rastvarača.
Solvent
Funkcije vode u ćeliji su brojne, ali jedna od najvažnijih je da pomaže u olakšavanju mnogih reakcija. Molekul H2O može djelovati kao rastvarač. Gotovo sve reakcije koje se dešavaju u ćeliji su jonske, odnosno medij u kojem se one mogu odvijati je voda.
Reagens
Sljedeće funkcije vode u ćeliji su njeno učešće u kemijskim reakcijama koje se odvijaju u tijelu kao reagens. To uključuje:
- hidroliza;
- polimerizacija;
- fotosinteza i tako dalje.
Sada malo o tome.U hemiji, ovo je naziv za supstancu koja učestvuje u nekim hemijskim reakcijama. Najvažnije je da iako učestvuje u reakciji, nije predmet obrade. Reagensi u laboratoriji (koji se nazivaju i reagensi) su prilično česta pojava.
Voda, kao reagens, uključena je u sastav drugih tvari potrebnih tijelu.
Transportna funkcija
Zašto živimo? Naše tijelo postoji samo zato što su ćelije od kojih se sastoji žive. I treba da zahvale svojoj jedinstvenoj strukturi i nekim mogućnostima molekula H2O. Već smo spomenuli da je voda sastavni dio našeg tijela, a svaka ćelija sadrži ove jedinstvene molekule, odnosno nalazi se na prvom mjestu u svom sastavu.
Transportna funkcija vode u ćeliji je još jedna svrha H2O u našem tijelu. Voda ima određenu osobinu - prodor u međućelijski prostor, zahvaljujući kojem hranjive tvari ulaze u ćeliju.
Također je vrijedno znati da krv i limfa također sadrže vodu, a njen nedostatak dovodi do nekih posljedica: krvarenja ili tromboze.
Termoregulacija
Koje funkcije vode u ćeliji još nismo otkrili? Naravno, termoregulacija. Rekli smo da voda može apsorbirati toplinu i zadržati je dugo vremena. Dakle, H2O može zaštititi ćeliju od hipotermije ili pregrijavanja. Funkcija termoregulacije potrebna je ne samo za pojedine ćelije, već i za cijeli organizam u cjelini.
Strukturna funkcija
Već smo ih naveli, ali ostaje da se razgovara o još jednoj svrsi - održavanju strukture ćelija.
Jeste li ikada pokušali komprimirati tečnu vodu? Čak iu laboratorijskim uslovima to je izuzetno teško postići. Ovo svojstvo vode neophodno je da bi se održala oblika i struktura svake ćelije.
Zapamtite zauvijek: bez vode život je nemoguć. Žeđ doživljavamo kada tijelo izgubi oko 3% vode, a gubitkom od 20% umiru ćelije, a samim tim i čovjek. Pazite koliko vode pijete.
Detaljno rešenje paragrafa 7 iz biologije za učenike 10. razreda, autori Kamensky A.A., Kriksunov E.A., Pasechnik V.V. 2014
- Gdz radna sveska iz biologije za 10. razred
1. Kakvu strukturu ima voda?
Odgovori. Molekula vode ima kutnu strukturu: jezgre uključene u njegov sastav formiraju jednakokraki trokut, u čijoj se osnovi nalaze dva vodika, a na vrhu - atom kisika. Međunuklearne O-H udaljenosti su blizu 0,1 nm, udaljenost između jezgara atoma vodika je 0,15 nm. Od šest elektrona koji čine vanjski elektronski sloj atoma kisika u molekuli vode, dva elektronska para formiraju kovalentne O-H veze, a preostala četiri elektrona formiraju dva usamljena elektronska para.
Molekul vode je mali dipol koji na svojim polovima sadrži pozitivne i negativne naboje. U blizini jezgara vodika postoji nedostatak elektronske gustine, a na suprotnoj strani molekula, u blizini jezgra kiseonika, postoji višak elektronske gustine. Upravo ta struktura određuje polaritet molekula vode.
2. Koju količinu vode (u%) sadrže različite ćelije?
Količina vode varira u različitim tkivima i organima. Dakle, kod ljudi njegov sadržaj u sivoj tvari mozga iznosi 85%, au koštanom tkivu - 22%. Najveći sadržaj vode u tijelu uočen je u embrionalnom periodu (95%) i postepeno opada s godinama.
Sadržaj vode u različitim biljnim organima varira u prilično širokim granicama. Ona varira u zavisnosti od uslova okoline, starosti i vrste biljaka. Dakle, sadržaj vode u listovima zelene salate je 93-95%, kukuruzu - 75-77%. Količina vode varira u različitim biljnim organima: listovi suncokreta sadrže 80-83% vode, stabljike - 87-89%, korijenje - 73-75%. Sadržaj vode od 6-11% tipičan je uglavnom za seme sušeno na vazduhu, u kome su inhibirani vitalni procesi. Voda se nalazi u živim ćelijama, mrtvim elementima ksilema i međućelijskim prostorima. U međućelijskim prostorima voda je u stanju pare. Glavni organi za isparavanje biljke su listovi. S tim u vezi, prirodno je da najveća količina vode ispunjava međućelijske prostore listova. U tečnom stanju voda se nalazi u različitim dijelovima ćelije: ćelijskoj membrani, vakuoli, citoplazmi. Vakuole su najbogatiji dio ćelije, gdje njen sadržaj dostiže 98%. Pri najvećem sadržaju vode, sadržaj vode u citoplazmi je 95%. Najmanji sadržaj vode karakterističan je za ćelijske membrane. Kvantitativno određivanje sadržaja vode u ćelijskim membranama je teško; čini se da se kreće od 30 do 50%. Različiti su i oblici vode u različitim dijelovima biljne ćelije.
3. Koja je uloga vode u živim organizmima?
Odgovori. Voda je dominantna komponenta svih živih organizama. Ima jedinstvena svojstva zbog svojih strukturnih karakteristika: molekule vode imaju oblik dipola i između njih se formiraju vodikove veze. Prosječan sadržaj vode u ćelijama većine živih organizama je oko 70%. Voda u ćeliji je prisutna u dva oblika: slobodna (95% sve ćelijske vode) i vezana (4-5% vezana za proteine).
Funkcije vode:
1. Voda kao rastvarač. Mnoge hemijske reakcije u ćeliji su jonske i stoga se odvijaju samo u vodenoj sredini. Supstance koje se otapaju u vodi nazivaju se hidrofilne (alkoholi, šećeri, aldehidi, aminokiseline), one koje se ne otapaju nazivaju se hidrofobne (masne kiseline, celuloza).
2.Voda kao reagens. Voda je uključena u mnoge hemijske reakcije: reakcije polimerizacije, hidrolize i u procesu fotosinteze.
3.Transport funkcija. Kretanje po cijelom tijelu zajedno sa vodom otopljenih u njemu tvari do njegovih različitih dijelova i uklanjanje nepotrebnih produkata iz tijela.
4.Voda kao termostabilizator i termostat. Ova funkcija je posljedica takvih svojstava vode kao što je visok toplinski kapacitet - omekšava učinak na tijelo značajnih temperaturnih promjena u okolišu; visoka toplotna provodljivost - omogućava tijelu da održava istu temperaturu u cijelom svom volumenu; visoka toplota isparavanja - koristi se za hlađenje tijela tokom znojenja kod sisara i transpiracije kod biljaka.
5. Strukturna funkcija. Citoplazma ćelija sadrži od 60 do 95% vode, koja ćelijama daje normalan oblik. U biljkama voda održava turgor (elastičnost endoplazmatske membrane), kod nekih životinja služi kao hidrostatski skelet (meduze)
Pitanja nakon § 7
1. Koja je posebnost strukture molekula vode?
Odgovori. Jedinstvena svojstva vode određena su strukturom njene molekule. Molekul vode sastoji se od atoma O koji je povezan sa dva H atoma polarnim kovalentnim vezama. Karakterističan raspored elektrona u molekuli vode daje joj električnu asimetriju. Elektronegativniji atom kisika jače privlači elektrone atoma vodika, uslijed čega se zajednički parovi elektrona u molekuli vode pomjeraju prema njemu. Stoga, iako je molekula vode u cjelini nenabijena, svaki od dva atoma vodika nosi djelomično pozitivan naboj (označen 8+), a atom kisika nosi djelomično negativan naboj (8-). Molekul vode je polariziran i dipol je (ima dva pola).
Djelomično negativni naboj atoma kisika jedne molekule vode privlače djelomično pozitivni atomi vodika drugih molekula. Dakle, svaki molekul vode teži da se veže vodonikom sa četiri susjedna molekula vode.
2. Kakav je značaj vode kao rastvarača?
Odgovori. Zbog polariteta molekula i sposobnosti stvaranja vodoničnih veza, voda lako otapa jonska jedinjenja (soli, kiseline, baze). Neka nejonska, ali polarna jedinjenja su takođe rastvorljiva u vodi, tj. čija molekula sadrži naelektrisane (polarne) grupe, na primer šećere, jednostavne alkohole, aminokiseline. Supstance koje su visoko rastvorljive u vodi nazivaju se hidrofilnim (od grčkog hygros - mokar i philia - prijateljstvo, sklonost). Kada supstanca pređe u rastvor, njeni molekuli ili ioni mogu se slobodnije kretati i samim tim se povećava reaktivnost supstance. To objašnjava zašto je voda glavni medij u kojem se odvija većina kemijskih reakcija, a sve reakcije hidrolize i brojne redoks reakcije odvijaju se uz direktno sudjelovanje vode.
Tvari koje su slabo ili potpuno netopive u vodi nazivaju se hidrofobne (od grčkog phobos - strah). To uključuje masti, nukleinske kiseline, neke proteine i polisaharide. Takve tvari mogu formirati međusklopove s vodom na kojima se odvijaju mnoge kemijske reakcije. Stoga je i činjenica da voda ne otapa nepolarne tvari vrlo važna za žive organizme. Među fiziološki važnim svojstvima vode je njena sposobnost rastvaranja gasova (O2, CO2, itd.).
3. Šta je toplotna provodljivost i toplotni kapacitet vode?
Odgovori. Voda ima visok toplotni kapacitet, odnosno sposobnost da apsorbuje toplotnu energiju uz minimalno povećanje sopstvene temperature. Veliki toplotni kapacitet vode štiti tjelesna tkiva od brzog i snažnog porasta temperature. Mnogi organizmi se hlade isparavanjem vode (transpiracija kod biljaka, znojenje kod životinja).
4. Zašto se veruje da je voda idealna tečnost za ćeliju?
Odgovori. Visok sadržaj vode u ćeliji je najvažniji uslov za njenu aktivnost. Gubitkom većine vode mnogi organizmi umiru, a određeni broj jednoćelijskih, pa čak i višećelijskih organizama privremeno gube sve znakove života. Ovo stanje se naziva suspendovana animacija. Nakon hidratacije, stanice se bude i ponovo aktiviraju.
Molekul vode je električno neutralan. Ali električni naboj unutar molekule je neravnomjerno raspoređen: u području atoma vodika (tačnije, protona) prevladava pozitivni naboj, u području gdje se nalazi kisik, gustoća negativnog naboja je veća. Dakle, čestica vode je dipol. Svojstvo dipola molekule vode objašnjava njenu sposobnost da se orijentiše u električnom polju i veže se za različite molekule i delove molekula koji nose naboj. Kao rezultat, nastaju hidrati. Sposobnost vode da formira hidrate je zbog njenih univerzalnih svojstava rastvarača. Ako je energija privlačenja molekula vode za molekule tvari veća od energije privlačenja između molekula vode, tada se tvar otapa. Ovisno o tome, razlikuje se hidrofilne (grč. hydros - voda i phileo - ljubav) tvari koje su vrlo topljive u vodi (na primjer, soli, lužine, kiseline itd.), i hidrofobne (grč. hydros - voda i phobos - strah) materije, teško ili nikako rastvorljive u vodi (masti, masti slične materije, guma, itd.). Sastav ćelijskih membrana uključuje tvari slične mastima koje ograničavaju prijelaz iz vanjskog okruženja u ćelije i natrag, kao i iz jednog dijela ćelije u drugi.
Većina reakcija koje se javljaju u ćeliji mogu se dogoditi samo u vodenoj otopini. Voda je direktan učesnik u mnogim reakcijama. Na primjer, razgradnja proteina, ugljikohidrata i drugih supstanci nastaje kao rezultat njihove interakcije s vodom koju kataliziraju enzimi. Takve reakcije se nazivaju reakcije hidrolize (grčki hydros - voda i lysis - cijepanje).
Voda ima veliki toplotni kapacitet i istovremeno relativno visoku toplotnu provodljivost za tečnosti. Ova svojstva čine vodu idealnom tekućinom za održavanje toplinske ravnoteže ćelija i organizama.
Voda je glavni medij za biohemijske reakcije ćelije. To je izvor kisika koji se oslobađa tijekom fotosinteze i vodika, koji se koristi za obnavljanje proizvoda asimilacije ugljičnog dioksida. I na kraju, voda je glavno sredstvo transporta tvari u tijelu (tok krvi i limfe, uzlazne i silazne struje otopina kroz sudove biljaka) iu ćeliji.
5. Koja je uloga vode u ćeliji
Osiguravanje elastičnosti ćelija. Posljedice gubitka vode stanica su venuće listova, sušenje plodova;
Ubrzanje kemijskih reakcija otapanjem tvari u vodi;
Osiguravanje kretanja tvari: ulazak većine supstanci u ćeliju i njihovo uklanjanje iz ćelije u obliku otopina;
Osiguravanje rastvaranja mnogih hemikalija (brojnih soli, šećera);
Učešće u brojnim hemijskim reakcijama;
Učešće u procesu termoregulacije zbog sposobnosti laganog zagrijavanja i laganog hlađenja.
6. Koja strukturna i fizičko-hemijska svojstva vode određuju njenu biološku ulogu u ćeliji?
Odgovori. Strukturna fizičko-hemijska svojstva vode određuju njene biološke funkcije.
Voda je dobar rastvarač. Zbog polariteta molekula i sposobnosti stvaranja vodoničnih veza, voda lako otapa jonska jedinjenja (soli, kiseline, baze).
Voda ima visok toplotni kapacitet, odnosno sposobnost da apsorbuje toplotnu energiju uz minimalno povećanje sopstvene temperature. Veliki toplotni kapacitet vode štiti tjelesna tkiva od brzog i snažnog porasta temperature. Mnogi organizmi se hlade isparavanjem vode (transpiracija kod biljaka, znojenje kod životinja).
Voda takođe ima visoku toplotnu provodljivost, obezbeđujući ravnomernu distribuciju toplote po celom telu. Posljedično, visoki specifični toplinski kapacitet i visoka toplinska provodljivost čine vodu idealnom tekućinom za održavanje toplinske ravnoteže ćelija i organizama.
Voda se praktički ne komprimira, stvarajući turgorski pritisak, određujući volumen i elastičnost stanica i tkiva. Dakle, hidrostatski skelet održava oblik okruglih crva, meduza i drugih organizama.
Vodu karakteriše optimalna sila površinskog napona za biološke sisteme, koja nastaje stvaranjem vodoničnih veza između molekula vode i molekula drugih supstanci. Zbog sile površinske napetosti dolazi do kapilarnog protoka krvi, uzlaznih i silaznih strujanja otopina u biljkama.
U određenim biohemijskim procesima voda djeluje kao supstrat.
Jedinstvena svojstva omogućila su vodi da igra ulogu rastvarača i termostata u ćeliji, kao i da održava strukturu ćelija i transportne supstance.
Priroda vodoničnih veza
Sama molekula H 2 O je električno neutralna, ali je naboj unutar molekule raspoređen neravnomjerno: u području atoma vodika postoji mali pozitivan naboj, a u području gdje se nalazi atom kisika postoji mali negativni naboj. . Zahvaljujući tome, molekuli vode mogu međusobno komunicirati i formirati takozvane vodikove veze.
Vodikove veze
Vodikova veza određuje jedinstvena svojstva vode:
Voda ima vrlo visoke temperature ključanja, topljenja i isparavanja jer se mora potrošiti dodatna energija da bi se prekinule vodonične veze. Samo voda je u sva tri agregatna stanja u isto vrijeme. Druge supstance slične strukture i molekulske težine, kao što su H 2 S, HCl, NH 3, su gasovi u normalnim uslovima.
Reakcija]].
Hidrofobne supstance se neće rastvoriti u vodi, ali će molekuli H 2 O moći da odvoje hidrofobnu supstancu od samog vodenog stuba. Na primjer, masti - fosfolipidi, koji čine staničnu membranu, mogu formirati lipidni dvosloj zbog interakcije s vodom.
Učešće u hemijskim reakcijama
Voda kao reagens učestvuje u mnogim hemijskim reakcijama:
- Tokom fotosinteze u biljkama se javlja fotoliza vode – vodonik iz vode ulazi u organske tvari, a slobodni kisik se oslobađa u atmosferu.
Jednačina fotosinteze:
6H 2 O+6CO 2 =C 6 H 12 O 6 + 6O 2
- Voda je uključena u hidrolizu - uništavanje tvari uz dodatak vode. Na primjer, hidroliza masti, bjelančevina i ugljikohidrata događa se tokom varenja hrane, a hidrolizom ATP-a oslobađa se energija koja zadovoljava potrebe ćelije.
- Tokom hidrolize soli voda je izvor protona i elektrona.
Održavanje ćelijske strukture
Voda je praktički nestišljiva i stoga služi kao hidrostatički skelet ćelije. Zbog osmoze voda stvara višak tlaka unutar vakuola biljnih stanica; ovaj turgorski pritisak osigurava elastičnost ćelijskog zida i održava oblik organa.
Transport materija
- U biljkama, posebno zahvaljujući kapilarnom efektu karakterističnom za vodu, mineralne soli otopljene u vodi uzdižu se iz korijena u druge dijelove biljke kroz sudove. Takođe, zbog kohezije, voda u tlu je dostupna za apsorpciju kroz korijenske dlačice.
- Transport fotosintetskih proizvoda odvija se premeštanjem vodenog rastvora saharoze kroz sitaste cevi.
- Izlučivanje, kretanje metaboličkih produkata u otopljenom obliku kod životinja.
Učešće u termoregulaciji
Zbog svog velikog toplotnog kapaciteta 4200 J/, voda osigurava približno konstantnu temperaturu unutar ćelije. Voda može da nosi veliku količinu toplote, odajući je tamo gde je temperatura tkiva niža i oduzimajući je tamo gde je temperatura viša. Također, kada voda isparava, dolazi do značajnog hlađenja zbog činjenice da se mnogo energije troši na razbijanje vodoničnih veza tokom prijelaza iz jednog agregacijskog stanja u drugo.
Instrukcije
Jedno od svojstava vode je njena univerzalna sposobnost rastvaranja hemikalija, zbog čega održava elastičnost biološke ćelije, hrani je i učestvuje u izgradnji membrane. Svi unutrašnji "sokovi" osobe su krv i limfa; sekretorna tečnost - pljuvačka, želudačni sok; iscjedak iz genitalija, urin, znoj - sve su to otopine vode sa posebnim supstancama.
Molekul vode ima neutralan elektronski naboj; sastoji se od kombinacije atoma kisika i vodika. Elektronski naboj unutar samog molekula je vrlo neravnomjerno raspoređen: atomi s pozitivnim elektronskim nabojem prevladavaju u području vodika, a atomi s negativnim elektronskim nabojem prevladavaju u području kisika. Ovo je dipol, a poznato je da ima dobru sposobnost da se kombinuje sa drugim supstancama i formira hidrate. Kada je energija privlačenja vode za molekule druge tvari veća nego između molekula vode, supstanca se jednostavno otapa u njoj.
Koncentracija vode u biološkim tečnostima određuje brzinu interakcije supstanci. Unutarnji procesi se odvijaju brže: eliminiraju se produkti razgradnje biokemijskih reakcija, aktiviraju se procesi obnove i obnove tijela. Kada je supstanca otopljena, njeni molekuli uz pomoć vode mogu se brže kretati, zbog čega se povećava njena reaktivnost. Kada se sadržaj vode u tijelu smanji, krv postaje "viskozna", sporije se kreće kroz krvne žile, usporava se metabolizam, opće stanje osobe počinje brzo da se pogoršava, a mozak, koji se sastoji od 85% tekućine, počinje da pati. .
Kada je tijelo dehidrirano, prva pati ćelijska tekućina, ona se smanjuje na 66%, zatim ekstracelularna tekućina, a tek nakon toga se smanjuje količina tekućine u krvnoj plazmi. Priroda je to uredila na takav način da se održavanje glavnog organa života - mozga - provodi do posljednjeg. Veliki gubitak tekućine u čovjeku može dovesti do nepovratnih posljedica; medicina poznaje slučajeve ne samo smrti ljudi od dehidracije, već i pojave ozbiljnih bolesti, posebno zbog nedostatka vode, kao i od njenog viška. , razvila se šizofrenija, pacijenti su brzo poludjeli.
Zbog toplotnog kapaciteta vode, njeno učešće u regulaciji telesne temperature igra važnu ulogu, provode se procesi termoregulacije, a temperatura ćelija u telu održava optimalnu za biološku aktivnost. Ubrzava se transport hranljivih materija i kiseonika.
Voda također učestvuje u procesu probave i eliminacije otpadnih tvari iz organizma. Ona je ta koja potiče rad crijevnog zida, ona je ta koja otapa otpadne tvari, uklanjajući ih kroz uretere.
Zanimljivo je da je voda, zapravo, najvažniji zaštitni faktor za ljudske unutrašnje organe. Na primjer, jetra, bubrezi i slezena imaju vrlo značajnu specifičnu težinu; teoretski, tokom fizičke aktivnosti jednostavno bi se trebali odvojiti, jer su provodni kanali i zadržavajući ligamenti vrlo tanki. Od toga ih štiti tekućina u kojoj kao da lebde. Tečnost apsorbuje udare, stvara biološko okruženje, menja njihovu fizičku težinu, što dovodi do minimuma (Arhimedov zakon na delu).
Voda i njena uloga u životu ćelije
1. Kakvu strukturu ima? vode?
2. Koju količinu vode (u%) sadrže različite ćelije?
3. Koja je uloga vode u živim organizmima?
Uloga vode u ćeliji.
Voda je jedna od najčešćih supstanci na našoj planeti. U ćeliji, kvantitativno, zauzima prvo mjesto među ostalim hemijskim jedinjenjima. Što je veći intenzitet metabolizam u datoj ćeliji, sadrži više vode.
Voda u ćeliji je u dva oblika: slobodna i vezana. Slobodna voda se nalazi u međućelijskim prostorima, sudovima, vakuolama i šupljinama organa. Služi za transport tvari iz okoline u ćeliju i obrnuto. Vezana voda je dio nekih ćelijskih struktura, nalazi se između proteinskih molekula, membrana, vlakana, a povezana je s nekim proteini.
Voda obavlja različite funkcije: održavanje volumena, elastičnost ćelije, rastvaranje raznih supstanci. Osim toga, u živim sistemima većina kemijskih reakcija se odvija u vodenim otopinama.
Voda ima niz svojstava koja su izuzetno važna za žive organizme.
Svojstva vode.
Jedinstvena svojstva vode određena su strukturom njene molekule. Molekul vode sastoji se od atoma O koji je povezan sa dva H atoma polarnim kovalentnim vezama. Karakterističan raspored elektrona u molekuli vode daje joj električnu asimetriju. Elektronegativniji atom kisika jače privlači elektrone atoma vodika, što rezultira zajedničkim parovima elektrona su pomjereni u molekuli vode u svom smjeru.
Stoga, iako je molekula vode kao cjelina nenabijena, svaki od dva atoma vodika nosi djelomično pozitivan naboj (označen δ+), a atom kisika nosi djelomično negativan naboj (δ-). Molekul vode je polarizovan i predstavlja dipol (ima dva pola) (slika 6).
Djelomično negativni naboj atoma kisika jedne molekule vode privlače djelomično pozitivni atomi vodika drugih molekula. Dakle, svaki molekul vode teži da formira vodikovu vezu sa četiri susjedna molekula vode (slika 7).
Voda je dobar rastvarač.
Zbog polariteta molekula i sposobnosti stvaranja vodoničnih veza, voda lako otapa jonska jedinjenja (soli, kiseline, baze). Neka nejonska, ali polarna jedinjenja su takođe rastvorljiva u vodi, tj. čija molekula sadrži naelektrisane (polarne) grupe, na primer šećere, jednostavne alkohole, aminokiseline. Supstance koje su visoko rastvorljive u vodi nazivaju se hidrofilnim (od grčkog hygros - mokar i philia - prijateljstvo, sklonost). Kada supstanca pređe u rastvor, njeni molekuli ili ioni mogu se slobodnije kretati i samim tim se povećava reaktivnost supstance.
To objašnjava zašto je voda glavni medij u kojem se odvija većina kemijskih reakcija, a sve reakcije hidrolize i brojne redoks reakcije odvijaju se uz direktno sudjelovanje vode.
Tvari koje su slabo ili potpuno netopive u vodi nazivaju se hidrofobne (od grčkog phobos - strah). To uključuje masti, nukleinske kiseline, neki proteini. Takve tvari mogu formirati međusklopove s vodom na kojima se odvijaju mnoge kemijske reakcije. Stoga je i činjenica da voda ne otapa nepolarne tvari vrlo važna za žive organizme. Među fiziološki važnim svojstvima vode je njena sposobnost da rastvara gasove (O2, C, itd.).
Voda ima visok toplotni kapacitet, odnosno sposobnost da apsorbuje toplotnu energiju uz minimalno povećanje sopstvene temperature. Veliki toplotni kapacitet vode štiti tjelesna tkiva od brzog i snažnog porasta temperature. Mnogi organizmi se hlade isparavanjem vode (transpiracija kod biljaka, znojenje kod životinja).
Voda takođe ima visoku toplotnu provodljivost, obezbeđujući ravnomernu distribuciju toplote po celom telu. Posljedično, visoki specifični toplinski kapacitet i visoka toplinska provodljivost čine vodu idealnom tekućinom za održavanje toplinske ravnoteže ćelija i organizama.
Voda se praktički ne komprimira, stvarajući turgorski pritisak, određujući volumen i elastičnost stanica i tkiva. Dakle, hidrostatski skelet održava oblik okruglih crva, meduza i drugih organizama.
Vodu karakteriše optimalna sila površinskog napona za biološke sisteme, koja nastaje stvaranjem vodoničnih veza između molekula vode i molekula drugih supstanci. Zbog sile površinske napetosti dolazi do kapilarnog protoka krvi, uzlaznih i silaznih strujanja otopina u biljkama.
Hidrofilne i hidrofobne supstance.
1. Koja je posebnost strukture molekula vode?
2. Kakav je značaj vode kao rastvarača?
3. Šta je toplotna provodljivost i toplotni kapacitet vode?
4. Zašto se veruje da je voda idealna tečnost za ćeliju?
5. Koja je uloga vode u ćeliji?
6. Koja strukturna i fizičko-hemijska svojstva vode određuju njenu biološku ulogu u ćeliji?
Formiranje kristala leda u ćelijama može dovesti do njihovog oštećenja i smrti. Poznato je da se otopine raznih tvari smrzavaju na nižoj temperaturi od čiste vode. Stoga neki organizmi nakupljaju tvari u svojim tkivima koje sprječavaju smrzavanje i stvaranje kristala leda. Tako žabe mogu oživjeti nakon što se smrznu u led. To se osigurava povećanim sadržajem glukoze i nekih drugih tvari u njihovim stanicama.
Kamensky A. A., Kriksunov E. V., Pasechnik V. V. Biologija 10. razred
Poslali čitatelji sa web stranice
