Brèves fonctions de l'eau dans une cellule. Le rôle de l'eau dans les cellules du corps
L'eau est une substance unique. Il est distribué partout sur notre planète. Essayez d'imaginer à quoi ressemblerait notre vie sans la molécule H2O ? Et il n’y a rien à imaginer : il n’y aurait pas de vie sur notre planète. Les humains sont constitués à 70 % d’eau. Plus le corps est jeune, plus il en contient, et avec l'âge, cette quantité diminue. Par exemple, prenons un embryon : le pourcentage de H2O qu'il contient est de 90 %.
Dans l'article, nous vous invitons à tout mettre en évidence dans la cellule et à examiner chacun en détail. Il est important de mentionner qu’il y est contenu sous deux formes : libre et lié. Nous y reviendrons un peu plus tard.
Eau
Tout le monde sait que l’eau joue un rôle très important, ou plutôt clé, dans nos vies. Sans cela, notre planète serait un désert mort et sans vie. Les scientifiques étudient encore l’eau et son rôle dans le corps humain.
Nous avons déjà dit que l'eau se trouve dans nos cellules sous forme libre et liée. Le premier sert à distribuer les substances, à les transférer dans et hors de la cellule. Et le dernier est observé :
- entre les fibres ;
- membranes;
- molécules de protéines ;
- structures cellulaires.
L'eau libre et liée dans la cellule remplit nécessairement certaines fonctions, dont nous parlerons plus tard. Et maintenant quelques mots sur la façon dont la molécule H2O elle-même est organisée.
Molécule
Pour commencer, notons la formule moléculaire de l'eau : H2O. Il s'agit d'une substance très courante sur la planète, et il convient de s'en souvenir, car la formule moléculaire de l'eau se retrouve assez souvent dans différents domaines de la connaissance. À propos, on le trouve dans tous les organes humains, même dans l'émail des dents et les os, bien que son pourcentage y soit très faible - 10 % et 20 %, respectivement.
Comme nous l'avons déjà dit, plus le corps est jeune, plus il contient d'eau. Les scientifiques suggèrent que nous vieillissons parce que les protéines ne peuvent pas lier de grandes quantités d’eau. Mais ceci n’est cependant qu’une hypothèse.
Les fonctions
Soulignons maintenant clairement d'autres d'entre eux dans la liste ci-dessous :
- H2O peut agir comme un solvant puisque presque toutes les réactions chimiques sont ioniques et se produisent dans l’eau. Il convient de noter qu'il existe des substances hydrophiles (qui dissolvent par exemple l'alcool, le sucre, les acides aminés, etc.), mais il existe également des substances hydrophobes (acides gras, cellulose, etc.).
- L'eau peut agir comme un réactif.
- Remplit des fonctions de transport, de thermorégulation et de structure.
Nous proposons de considérer chacun d'eux séparément. Allons-y dans l'ordre, la première de notre liste est la fonction solvant.
Solvant
Les fonctions de l’eau dans la cellule sont nombreuses, mais l’une des plus importantes est de faciliter de nombreuses réactions. La molécule H2O peut agir comme un solvant. Presque toutes les réactions qui se produisent dans une cellule sont ioniques, c'est-à-dire que le milieu dans lequel elles peuvent avoir lieu est l'eau.
Réactif
Les fonctions suivantes de l'eau dans une cellule sont sa participation aux réactions chimiques se déroulant dans le corps en tant que réactif. Ceux-ci inclus:
- hydrolyse;
- polymérisation;
- la photosynthèse et ainsi de suite.
Maintenant un peu à ce sujet : en chimie, c'est le nom d'une substance participant à certaines réactions chimiques. Le plus important est que bien qu’il participe à la réaction, il ne fait pas l’objet d’un traitement. Les réactifs en laboratoire (également appelés réactifs) sont un phénomène assez courant.
L'eau, en tant que réactif, entre dans la composition d'autres substances nécessaires à l'organisme.
Fonction de transport
Pourquoi vivons-nous ? Notre corps existe uniquement parce que les cellules qui le composent sont vivantes. Et ils devraient remercier leur structure unique et certaines des capacités de la molécule H2O. Nous avons déjà mentionné que l'eau fait partie intégrante de notre corps et que chaque cellule contient ces molécules uniques, ou plutôt, occupe la première place dans sa composition.
La fonction de transport de l’eau dans la cellule est une autre fonction du H2O dans notre corps. L'eau a une certaine caractéristique : la pénétration dans l'espace intercellulaire, grâce à laquelle les nutriments pénètrent dans la cellule.
Il faut également savoir que le sang et la lymphe contiennent également de l'eau, et son manque entraîne certaines conséquences : hémorragies ou thromboses.
Thermorégulation
Quelles fonctions de l’eau dans une cellule n’avons-nous pas encore compris ? Bien sûr, la thermorégulation. Nous avons dit que l’eau pouvait absorber la chaleur et la retenir longtemps. Ainsi, H2O peut protéger la cellule de l’hypothermie ou de la surchauffe. La fonction de thermorégulation est nécessaire non seulement pour les cellules individuelles, mais également pour l'ensemble de l'organisme dans son ensemble.
Fonction structurelle
Nous les avons déjà répertoriés, mais il reste un autre objectif à discuter : le maintien de la structure des cellules.
Avez-vous déjà essayé de comprimer de l'eau liquide ? Même dans des conditions de laboratoire, cela est extrêmement difficile à réaliser. Cette propriété de l’eau est nécessaire pour maintenir la forme et la structure de chaque cellule.
Rappelez-vous pour toujours : sans eau, la vie est impossible. Nous avons soif lorsque le corps perd environ 3 % d'eau, et avec une perte de 20 %, les cellules meurent et, par conséquent, la personne aussi. Surveillez la quantité d’eau que vous buvez.
Solution détaillée du paragraphe 7 en biologie pour les élèves de 10e année, auteurs Kamensky A.A., Kriksunov E.A., Pasechnik V.V. 2014
- Le cahier d'exercices de biologie Gdz pour la 10e année peut être trouvé
1. Quelle est la structure de l’eau ?
Répondre. La molécule d'eau a une structure angulaire : les noyaux qui la composent forment un triangle isocèle, à la base duquel se trouvent deux hydrogènes, et au sommet - un atome d'oxygène. Les distances internucléaires O-H sont proches de 0,1 nm, la distance entre les noyaux des atomes d'hydrogène est de 0,15 nm. Parmi les six électrons qui constituent la couche électronique externe de l’atome d’oxygène dans une molécule d’eau, deux paires d’électrons forment des liaisons covalentes O-H et les quatre électrons restants forment deux paires d’électrons isolées.
Une molécule d'eau est un petit dipôle contenant des charges positives et négatives à ses pôles. Il y a un manque de densité électronique près des noyaux d'hydrogène, et du côté opposé de la molécule, près du noyau d'oxygène, il y a un excès de densité électronique. C'est cette structure qui détermine la polarité de la molécule d'eau.
2. Quelle quantité d’eau (en %) est contenue dans les différentes cellules ?
La quantité d'eau varie selon les tissus et organes. Ainsi, chez l'homme, sa teneur dans la matière grise du cerveau est de 85 % et dans le tissu osseux de 22 %. La teneur en eau la plus élevée dans le corps est observée pendant la période embryonnaire (95 %) et diminue progressivement avec l'âge.
La teneur en eau des différents organes végétaux varie dans des limites assez larges. Cela varie en fonction des conditions environnementales, de l'âge et du type de plantes. Ainsi, la teneur en eau des feuilles de laitue est de 93 à 95 %, celle du maïs de 75 à 77 %. La quantité d'eau varie selon les organes végétaux : les feuilles de tournesol contiennent 80 à 83 % d'eau, les tiges - 87 à 89 %, les racines - 73 à 75 %. La teneur en eau de 6 à 11 % est typique principalement des graines séchées à l'air, dans lesquelles les processus vitaux sont inhibés. L'eau est contenue dans les cellules vivantes, les éléments morts du xylème et les espaces intercellulaires. Dans les espaces intercellulaires, l’eau est à l’état de vapeur. Les principaux organes d'évaporation de la plante sont les feuilles. À cet égard, il est naturel que la plus grande quantité d'eau remplisse les espaces intercellulaires des feuilles. A l'état liquide, l'eau se retrouve dans diverses parties de la cellule : membrane cellulaire, vacuole, cytoplasme. Les vacuoles constituent la partie la plus riche en eau de la cellule, où sa teneur atteint 98 %. À la teneur en eau la plus élevée, la teneur en eau du cytoplasme est de 95 %. La plus faible teneur en eau est caractéristique des membranes cellulaires. La détermination quantitative de la teneur en eau des membranes cellulaires est difficile ; il se situerait apparemment entre 30 et 50 %. Les formes d’eau dans les différentes parties de la cellule végétale sont également différentes.
3. Quel est le rôle de l’eau dans les organismes vivants ?
Répondre. L'eau est le composant prédominant de tous les organismes vivants. Il possède des propriétés uniques en raison de ses caractéristiques structurelles : les molécules d’eau ont la forme d’un dipôle et des liaisons hydrogène se forment entre elles. La teneur moyenne en eau des cellules de la plupart des organismes vivants est d'environ 70 %. L'eau dans la cellule est présente sous deux formes : libre (95 % de toute l'eau cellulaire) et liée (4 à 5 % liée aux protéines).
Fonctions de l'eau :
1. L'eau comme solvant. De nombreuses réactions chimiques dans la cellule sont ioniques et se produisent donc uniquement dans un environnement aqueux. Les substances qui se dissolvent dans l'eau sont dites hydrophiles (alcools, sucres, aldéhydes, acides aminés), celles qui ne se dissolvent pas sont dites hydrophobes (acides gras, cellulose).
2. L'eau comme réactif. L'eau est impliquée dans de nombreuses réactions chimiques : réactions de polymérisation, hydrolyse et processus de photosynthèse.
3. Fonction de transport. Mouvement dans tout le corps avec l'eau des substances dissoutes dans ses différentes parties et élimination des produits inutiles du corps.
4. L'eau comme thermostabilisateur et thermostat. Cette fonction est due aux propriétés de l'eau telles qu'une capacité thermique élevée - elle atténue l'effet sur le corps des changements importants de température dans l'environnement ; conductivité thermique élevée - permet au corps de maintenir la même température dans tout son volume ; chaleur d'évaporation élevée - utilisée pour refroidir le corps pendant la transpiration chez les mammifères et la transpiration chez les plantes.
5. Fonction structurelle. Le cytoplasme des cellules contient de 60 à 95 % d'eau, et c'est elle qui donne aux cellules leur forme normale. Chez les plantes, l'eau maintient la turgescence (l'élasticité de la membrane endoplasmique), chez certains animaux elle sert de squelette hydrostatique (méduses)
Questions après le § 7
1. Quelle est la particularité de la structure de la molécule d'eau ?
Répondre. Les propriétés uniques de l'eau sont déterminées par la structure de sa molécule. Une molécule d'eau est constituée d'un atome d'O lié à deux atomes d'H par des liaisons covalentes polaires. La disposition caractéristique des électrons dans une molécule d’eau lui confère une asymétrie électrique. L'atome d'oxygène le plus électronégatif attire plus fortement les électrons des atomes d'hydrogène, ce qui déplace vers lui les paires d'électrons communes dans la molécule d'eau. Par conséquent, bien que la molécule d’eau dans son ensemble soit déchargée, chacun des deux atomes d’hydrogène porte une charge partiellement positive (notée 8+) et l’atome d’oxygène porte une charge partiellement négative (8-). La molécule d'eau est polarisée et est un dipôle (elle possède deux pôles).
La charge partiellement négative de l’atome d’oxygène d’une molécule d’eau est attirée par les atomes d’hydrogène partiellement positifs d’autres molécules. Ainsi, chaque molécule d’eau a tendance à se lier hydrogène avec quatre molécules d’eau voisines.
2. Quelle est l’importance de l’eau comme solvant ?
Répondre. En raison de la polarité des molécules et de la capacité à former des liaisons hydrogène, l'eau dissout facilement les composés ioniques (sels, acides, bases). Certains composés non ioniques mais polaires sont également solubles dans l'eau, c'est-à-dire dont la molécule contient des groupes chargés (polaires), par exemple des sucres, des alcools simples, des acides aminés. Les substances hautement solubles dans l'eau sont dites hydrophiles (du grec hygros - humide et philia - amitié, inclination). Lorsqu’une substance entre en solution, ses molécules ou ions peuvent se déplacer plus librement et, par conséquent, la réactivité de la substance augmente. Cela explique pourquoi l'eau est le principal milieu dans lequel se produisent la plupart des réactions chimiques, et toutes les réactions d'hydrolyse et de nombreuses réactions redox se produisent avec la participation directe de l'eau.
Les substances peu ou totalement insolubles dans l'eau sont appelées hydrophobes (du grec phobos - peur). Ceux-ci comprennent les graisses, les acides nucléiques, certaines protéines et polysaccharides. Ces substances peuvent former des interfaces avec l’eau au niveau desquelles de nombreuses réactions chimiques ont lieu. Par conséquent, le fait que l’eau ne dissolve pas les substances non polaires est également très important pour les organismes vivants. Parmi les propriétés physiologiquement importantes de l’eau figure sa capacité à dissoudre les gaz (O2, CO2, etc.).
3. Quelle est la conductivité thermique et la capacité thermique de l’eau ?
Répondre. L'eau a une capacité thermique élevée, c'est-à-dire la capacité d'absorber de l'énergie thermique avec une augmentation minime de sa propre température. La grande capacité thermique de l’eau protège les tissus corporels des augmentations rapides et fortes de température. De nombreux organismes se refroidissent par évaporation de l'eau (transpiration chez les plantes, transpiration chez les animaux).
4. Pourquoi pense-t-on que l’eau est un liquide idéal pour une cellule ?
Répondre. Une teneur élevée en eau dans une cellule est la condition la plus importante pour son activité. Avec la perte de la majeure partie de l'eau, de nombreux organismes meurent et un certain nombre d'organismes unicellulaires et même multicellulaires perdent temporairement tout signe de vie. Cet état est appelé animation suspendue. Après hydratation, les cellules se réveillent et redeviennent actives.
La molécule d'eau est électriquement neutre. Mais la charge électrique à l'intérieur de la molécule est inégalement répartie : dans la région des atomes d'hydrogène (plus précisément des protons), la charge positive prédomine, dans la région où se trouve l'oxygène, la densité de charge négative est plus élevée. Une particule d’eau est donc un dipôle. La propriété dipolaire d'une molécule d'eau explique sa capacité à s'orienter dans un champ électrique et à s'attacher à diverses molécules et sections de molécules porteuses d'une charge. En conséquence, des hydrates se forment. La capacité de l’eau à former des hydrates est due à ses propriétés de solvant universelles. Si l'énergie d'attraction des molécules d'eau vers les molécules d'une substance est supérieure à l'énergie d'attraction entre les molécules d'eau, alors la substance se dissout. En fonction de cela, on distingue les substances hydrophiles (grec hydros - eau et phileo - amour) hautement solubles dans l'eau (par exemple, sels, alcalis, acides, etc.) et hydrophobes (grec hydros - eau et phobos - peur) de substances difficilement ou pas du tout solubles dans l'eau (graisses, substances grasses, caoutchouc, etc.). La composition des membranes cellulaires comprend des substances grasses qui limitent la transition de l'environnement externe aux cellules et inversement, ainsi que d'une partie de la cellule à une autre.
La plupart des réactions se produisant dans une cellule ne peuvent se produire que dans une solution aqueuse. L'eau participe directement à de nombreuses réactions. Par exemple, la dégradation des protéines, des glucides et d'autres substances résulte de leur interaction avec l'eau catalysée par des enzymes. De telles réactions sont appelées réactions d'hydrolyse (du grec hydros - eau et lyse - clivage).
L'eau a une capacité thermique élevée et en même temps une conductivité thermique relativement élevée pour les liquides. Ces propriétés font de l’eau un liquide idéal pour maintenir l’équilibre thermique des cellules et des organismes.
L'eau est le principal milieu des réactions biochimiques de la cellule. C'est une source d'oxygène libéré lors de la photosynthèse et d'hydrogène, qui sert à restituer les produits d'assimilation du dioxyde de carbone. Et enfin, l'eau est le principal moyen de transport des substances dans l'organisme (flux sanguin et lymphatique, courants ascendants et descendants de solutions à travers les vaisseaux des plantes) et dans la cellule.
5. Quel est le rôle de l'eau dans la cellule
Assurer l’élasticité des cellules. Les conséquences de la perte d'eau des cellules sont le flétrissement des feuilles, le dessèchement des fruits ;
Accélération des réactions chimiques en dissolvant des substances dans l'eau ;
Assurer le mouvement des substances : l'entrée de la plupart des substances dans la cellule et leur élimination hors de la cellule sous forme de solutions ;
Assurer la dissolution de nombreux produits chimiques (un certain nombre de sels, de sucres) ;
Participation à un certain nombre de réactions chimiques ;
Participation au processus de thermorégulation grâce à la capacité de chauffer et de refroidir lentement.
6. Quelles propriétés structurelles et physico-chimiques de l'eau déterminent son rôle biologique dans la cellule ?
Répondre. Les propriétés physico-chimiques structurelles de l’eau déterminent ses fonctions biologiques.
L'eau est un bon solvant. En raison de la polarité des molécules et de la capacité à former des liaisons hydrogène, l'eau dissout facilement les composés ioniques (sels, acides, bases).
L'eau a une capacité thermique élevée, c'est-à-dire la capacité d'absorber de l'énergie thermique avec une augmentation minime de sa propre température. La grande capacité thermique de l’eau protège les tissus corporels des augmentations rapides et fortes de température. De nombreux organismes se refroidissent par évaporation de l'eau (transpiration chez les plantes, transpiration chez les animaux).
L’eau possède également une conductivité thermique élevée, assurant une répartition uniforme de la chaleur dans tout le corps. Par conséquent, une capacité thermique spécifique élevée et une conductivité thermique élevée font de l’eau un liquide idéal pour maintenir l’équilibre thermique des cellules et des organismes.
L'eau ne se comprime pratiquement pas, créant une pression de turgescence, déterminant le volume et l'élasticité des cellules et des tissus. Ainsi, c'est le squelette hydrostatique qui maintient la forme des vers ronds, des méduses et d'autres organismes.
L'eau se caractérise par une force de tension superficielle optimale pour les systèmes biologiques, qui résulte de la formation de liaisons hydrogène entre les molécules d'eau et les molécules d'autres substances. En raison de la force de la tension superficielle, un flux sanguin capillaire et des courants ascendants et descendants de solutions dans les plantes se produisent.
Dans certains processus biochimiques, l’eau joue le rôle de substrat.
Les propriétés uniques ont permis à l'eau de jouer le rôle de solvant et de thermostat dans la cellule, ainsi que de maintenir la structure des cellules et des substances de transport.
Nature des liaisons hydrogène
La molécule H 2 O elle-même est électriquement neutre, mais la charge à l'intérieur de la molécule est inégalement répartie : dans la région des atomes d'hydrogène, il y a une petite charge positive, et dans la région où se trouve l'atome d'oxygène, il y a une petite charge négative. . Grâce à cela, les molécules d’eau peuvent interagir les unes avec les autres pour former ce qu’on appelle des liaisons hydrogène.
Liaisons hydrogène
La liaison hydrogène détermine les propriétés uniques de l'eau :
L'eau a des températures d'ébullition, de fusion et de vaporisation très élevées car une énergie supplémentaire doit être dépensée pour rompre les liaisons hydrogène. Seule l’eau se trouve dans les trois états d’agrégation en même temps. D'autres substances ayant une structure et un poids moléculaire similaires, telles que H 2 S, HCl, NH 3, sont des gaz dans des conditions normales.
Réaction]].
Les substances hydrophobes ne se dissoudront pas dans l'eau, mais les molécules H 2 O seront capables de séparer la substance hydrophobe de la colonne d'eau elle-même. Par exemple, les graisses - les phospholipides, qui composent la membrane cellulaire, peuvent former une bicouche lipidique en raison de l'interaction avec l'eau.
Participation à des réactions chimiques
L'eau en tant que réactif participe à de nombreuses réactions chimiques :
- Pendant la photosynthèse, la photolyse de l'eau se produit dans les plantes - l'hydrogène de l'eau pénètre dans les substances organiques et l'oxygène libre est libéré dans l'atmosphère.
Équation de la photosynthèse :
6H 2 O+6CO 2 =C 6 H 12 O 6 + 6O 2
- L'eau participe à l'hydrolyse - la destruction de substances avec l'ajout d'eau. Par exemple, l’hydrolyse des graisses, des protéines et des glucides se produit lors de la digestion des aliments, et l’hydrolyse de l’ATP libère de l’énergie qui répond aux besoins de la cellule.
- Lors de l'hydrolyse des sels, l'eau est une source de protons et d'électrons.
Maintenir la structure cellulaire
L'eau est pratiquement incompressible et sert donc de squelette hydrostatique à la cellule. Par osmose, l’eau crée une surpression à l’intérieur des vacuoles des cellules végétales ; cette pression de turgescence assure l’élasticité de la paroi cellulaire et maintient la forme des organes.
Transport de substances
- Chez les plantes, grâce notamment à l'effet capillaire caractéristique de l'eau, les sels minéraux dissous dans l'eau remontent de la racine vers d'autres parties de la plante en passant par les vaisseaux. De plus, en raison de la cohésion, l’eau du sol peut être absorbée par les poils racinaires.
- Le transport des produits photosynthétiques s'effectue en déplaçant une solution aqueuse de saccharose à travers des tubes tamis.
- Excrétion, mouvement des produits métaboliques sous forme dissoute chez les animaux.
Participation à la thermorégulation
Grâce à sa grande capacité thermique de 4 200 J/ , l'eau assure une température approximativement constante à l'intérieur de la cellule. L’eau peut transporter une grande quantité de chaleur, la restituant là où la température des tissus est plus basse et l’évacuant là où la température est plus élevée. De plus, lorsque l'eau s'évapore, un refroidissement important se produit en raison du fait que beaucoup d'énergie est dépensée pour rompre les liaisons hydrogène lors du passage d'un état d'agrégation à un autre.
Instructions
L'une des propriétés de l'eau est sa capacité universelle à dissoudre les produits chimiques, grâce à laquelle elle maintient l'élasticité d'une cellule biologique, la nourrit et participe à la construction de la membrane. Tous les « sucs » internes d’une personne sont le sang et la lymphe ; liquide sécrétoire - salive, suc gastrique; écoulement des organes génitaux, urine, sueur - ce sont toutes des solutions d'eau contenant des substances spéciales.
Une molécule d’eau a une charge électronique neutre ; elle est constituée d’une combinaison d’atomes d’oxygène et d’hydrogène. La charge électronique à l'intérieur de la molécule elle-même est répartie de manière très inégale : les atomes avec une charge électronique positive prédominent dans la région de l'hydrogène et les atomes avec une charge électronique négative prédominent dans la région de l'oxygène. Il s’agit d’un dipôle connu pour sa bonne capacité à se combiner avec d’autres substances et à former des hydrates. Lorsque l'énergie d'attraction de l'eau vers les molécules d'une autre substance est supérieure à celle entre les molécules d'eau, la substance s'y dissout simplement.
La concentration d'eau dans les fluides biologiques détermine la vitesse d'interaction des substances. Les processus internes se produisent plus rapidement : les produits de dégradation des réactions biochimiques sont éliminés, les processus de restauration et de renouvellement de l'organisme sont activés. Lorsqu'une substance est dissoute, ses molécules, grâce à l'eau, peuvent se déplacer plus rapidement, c'est pourquoi sa réactivité augmente. Lorsque la teneur en eau du corps diminue, le sang devient « visqueux », se déplace plus lentement dans les vaisseaux, le métabolisme ralentit, l'état général de la personne commence à se détériorer rapidement et le cerveau, composé à 85 % de liquide, commence à souffrir. .
Lorsque le corps est déshydraté, le liquide cellulaire est le premier à souffrir, il diminue à 66 %, puis le liquide extracellulaire, et seulement après cela, la quantité de liquide dans le plasma sanguin diminue. La nature l'a arrangé de telle manière que le maintien du principal organe de la vie - le cerveau - soit assuré jusqu'au bout. Une perte importante de liquide chez une personne peut entraîner des conséquences irréversibles; la médecine connaît des cas non seulement de décès par déshydratation, mais aussi d'apparition de maladies graves, notamment dues au manque d'eau, ainsi qu'à son excès. , la schizophrénie s'est développée, les patients sont vite devenus fous.
En raison de la capacité thermique de l'eau, sa participation à la régulation de la température corporelle joue un rôle important, des processus de thermorégulation sont effectués et la température des cellules du corps est maintenue de manière optimale pour l'activité biologique. Le transport des nutriments et de l'oxygène est accéléré.
L’eau participe également au processus de digestion et d’élimination des déchets de l’organisme. C'est elle qui stimule le travail de la paroi intestinale, c'est elle qui dissout les déchets en les éliminant par les uretères.
Il est curieux que l’eau soit en fait le facteur de protection le plus important pour les organes internes de l’homme. Par exemple, le foie, les reins et la rate ont une densité très importante ; en théorie, ils devraient simplement se détacher lors d'une activité physique, car les canaux conducteurs et les ligaments de retenue sont très fins. Le liquide dans lequel ils semblent flotter les en protège. Le liquide absorbe les impacts, crée un environnement biologique, modifie leur poids physique, conduisant à un minimum (loi d'Archimède en action).
L'eau et son rôle dans la vie cellulaire
1. Quelle est sa structure ? eau?
2. Quelle quantité d’eau (en %) est contenue dans les différentes cellules ?
3. Quel est le rôle de l’eau dans les organismes vivants ?
Le rôle de l'eau dans la cellule.
L'eau est l'une des substances les plus courantes sur notre planète. Dans une cellule, quantitativement, il occupe également la première place parmi les autres composés chimiques. Plus l'intensité est élevée métabolisme dans une cellule donnée, plus elle contient d’eau.
L'eau dans une cellule se présente sous deux formes : libre et liée. L'eau libre se trouve dans les espaces intercellulaires, les vaisseaux, les vacuoles et les cavités des organes. Il sert à transporter des substances de l’environnement vers la cellule et vice versa. L'eau liée fait partie de certaines structures cellulaires, situées entre les molécules protéiques, les membranes, les fibres, et est reliée à certains protéines.
L'eau remplit diverses fonctions : maintien du volume, élasticité cellules, dissolution de diverses substances. De plus, dans les systèmes vivants, la plupart des réactions chimiques se produisent dans des solutions aqueuses.
L'eau possède un certain nombre de propriétés extrêmement importantes pour les organismes vivants.
Propriétés de l'eau.
Les propriétés uniques de l'eau sont déterminées par la structure de sa molécule. Une molécule d'eau est constituée d'un atome d'O lié à deux atomes d'H par des liaisons covalentes polaires. La disposition caractéristique des électrons dans une molécule d’eau lui confère une asymétrie électrique. L'atome d'oxygène le plus électronégatif attire plus fortement les électrons des atomes d'hydrogène, ce qui entraîne des paires partagées. électrons sont déplacés dans la molécule d’eau dans sa direction.
Par conséquent, bien que la molécule d’eau dans son ensemble soit déchargée, chacun des deux atomes d’hydrogène porte une charge partiellement positive (notée δ+) et l’atome d’oxygène porte une charge partiellement négative (δ-). La molécule d'eau est polarisée et est un dipôle (elle possède deux pôles) (Fig. 6).
La charge partiellement négative de l’atome d’oxygène d’une molécule d’eau est attirée par les atomes d’hydrogène partiellement positifs d’autres molécules. Ainsi, chaque molécule d’eau tend à former une liaison hydrogène avec quatre molécules d’eau voisines (Fig. 7).
L'eau est un bon solvant.
En raison de la polarité des molécules et de la capacité à former des liaisons hydrogène, l'eau dissout facilement les composés ioniques (sels, acides, bases). Certains composés non ioniques mais polaires sont également solubles dans l'eau, c'est-à-dire dont la molécule contient des groupes chargés (polaires), par exemple des sucres, des alcools simples, des acides aminés. Les substances hautement solubles dans l'eau sont dites hydrophiles (du grec hygros - humide et philia - amitié, inclination). Lorsqu’une substance entre en solution, ses molécules ou ions peuvent se déplacer plus librement et, par conséquent, la réactivité de la substance augmente.
Cela explique pourquoi l'eau est le principal milieu dans lequel se produisent la plupart des réactions chimiques, et toutes les réactions d'hydrolyse et de nombreuses réactions redox se produisent avec la participation directe de l'eau.
Les substances peu ou totalement insolubles dans l'eau sont appelées hydrophobes (du grec phobos - peur). Il s'agit notamment des graisses, acides nucléiques, quelques protéines. Ces substances peuvent former des interfaces avec l’eau au niveau desquelles de nombreuses réactions chimiques ont lieu. Par conséquent, le fait que l’eau ne dissolve pas les substances non polaires est également très important pour les organismes vivants. Parmi les propriétés physiologiquement importantes de l’eau figure sa capacité à dissoudre les gaz (O2, C, etc.).
L'eau a une capacité thermique élevée, c'est-à-dire la capacité d'absorber de l'énergie thermique avec une augmentation minime de sa propre température. La grande capacité thermique de l’eau protège les tissus corporels des augmentations rapides et fortes de température. De nombreux organismes se refroidissent par évaporation de l'eau (transpiration chez les plantes, transpiration chez les animaux).
L’eau possède également une conductivité thermique élevée, assurant une répartition uniforme de la chaleur dans tout le corps. Par conséquent, une capacité thermique spécifique élevée et une conductivité thermique élevée font de l’eau un liquide idéal pour maintenir l’équilibre thermique des cellules et des organismes.
L'eau ne se comprime pratiquement pas, créant une pression de turgescence, déterminant le volume et l'élasticité des cellules et des tissus. Ainsi, c'est le squelette hydrostatique qui maintient la forme des vers ronds, des méduses et d'autres organismes.
L'eau se caractérise par une force de tension superficielle optimale pour les systèmes biologiques, qui résulte de la formation de liaisons hydrogène entre les molécules d'eau et les molécules d'autres substances. En raison de la force de la tension superficielle, un flux sanguin capillaire et des courants ascendants et descendants de solutions dans les plantes se produisent.
Substances hydrophiles et hydrophobes.
1. Quelle est la particularité de la structure de la molécule d'eau ?
2. Quelle est l’importance de l’eau comme solvant ?
3. Quelle est la conductivité thermique et la capacité thermique de l’eau ?
4. Pourquoi pense-t-on que l’eau est un liquide idéal pour une cellule ?
5. Quel est le rôle de l’eau dans la cellule ?
6. Quelles propriétés structurelles et physico-chimiques de l'eau déterminent son rôle biologique dans la cellule ?
La formation de cristaux de glace dans les cellules peut entraîner leur destruction, voire leur mort. On sait que les solutions de diverses substances gèlent à une température plus basse que l'eau pure. Par conséquent, certains organismes accumulent dans leurs tissus des substances qui empêchent le gel et la formation de cristaux de glace. Ainsi, les grenouilles peuvent reprendre vie après avoir été gelées dans la glace. Ceci est assuré par la teneur accrue en glucose et en certaines autres substances de leurs cellules.
Kamensky A. A., Kriksunov E. V., Pasechnik V. V. Biologie 10e année
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