Kratke funkcije vode u stanici. Uloga vode u tjelesnoj stanici
Voda je jedinstvena tvar. Rasprostranjena je posvuda na našem planetu. Pokušajte zamisliti kakav bi naš život bio bez molekule H2O? I nema se što zamišljati - ne bi bilo života na našem planetu. Ljudi su 70% vode. Što je tijelo mlađe, to ga ima više, a s godinama ta količina opada. Na primjer, uzmimo embrij - postotak H2O u njemu je 90%.
U članku vas pozivamo da istaknete sve u ćeliji i detaljno razmotrite svaku. Važno je napomenuti da je on tamo sadržan u dva oblika: slobodnom i vezanom. Time ćemo se pozabaviti malo kasnije.
Voda
Svima je poznato da voda igra vrlo važnu, odnosno ključnu ulogu u našim životima. Bez toga bi naš planet bio mrtva, beživotna pustinja. Znanstvenici još uvijek proučavaju vodu i njenu ulogu u ljudskom tijelu.
Već smo rekli da se voda u našim stanicama nalazi u slobodnom i vezanom obliku. Prvi služi za distribuciju tvari – za njihov prijenos u stanicu i iz nje. I posljednji se promatra:
- između vlakana;
- membrane;
- proteinske molekule;
- stanične strukture.
I slobodna i vezana voda u stanici nužno obavlja neke funkcije, o kojima ćemo kasnije govoriti. A sada nekoliko riječi o tome kako je organizirana sama molekula H2O.
Molekula
Za početak, označimo molekulsku formulu vode: H2O. Ovo je vrlo česta tvar na planetu i trebali biste je zapamtiti, jer se molekularna formula vode često nalazi u različitim područjima znanja. Inače, nalazi se u svim ljudskim organima, čak iu zubnoj caklini i kostima, iako je tamo njegov postotak vrlo mali - 10%, odnosno 20%.
Kao što smo već rekli, što je tijelo mlađe, to sadrži više vode. Znanstvenici su sugerirali da starimo jer proteini ne mogu vezati velike količine vode. Ali ovo je, međutim, samo hipoteza.
Funkcije
Istaknimo sada više njih s popisa u nastavku:
- H2O može djelovati kao otapalo, jer su gotovo sve kemijske reakcije ionske i odvijaju se u vodi. Treba napomenuti da postoje hidrofilne tvari (koje otapaju npr. alkohol, šećer, aminokiseline i sl.), ali postoje i hidrofobne (masne kiseline, celuloza i dr.).
- Voda može djelovati kao reagens.
- Obavlja transportne, termoregulacijske i strukturne funkcije.
Predlažemo da razmotrimo svaki od njih zasebno. Krenimo redom, prva na našem popisu je funkcija otapala.
Otapalo
Funkcije vode u stanici su brojne, ali jedna od najvažnijih je pomoć u olakšavanju mnogih reakcija. Molekula H2O može djelovati kao otapalo. Gotovo sve reakcije koje se odvijaju u stanici su ionske, odnosno medij u kojem se mogu odvijati je voda.
Reagens
Sljedeća funkcija vode u stanici je njezino sudjelovanje u kemijskim reakcijama koje se odvijaju u tijelu kao reagens. To uključuje:
- hidroliza;
- polimerizacija;
- fotosinteza i tako dalje.
Sada malo o tome.U kemiji se tako naziva tvar koja sudjeluje u nekim kemijskim reakcijama. Najvažnije je da, iako sudjeluje u reakciji, nije predmet obrade. Reagensi u laboratoriju (koji se nazivaju i reagensi) prilično su uobičajena pojava.
Voda, kao reagens, uključena je u sastav drugih tvari potrebnih tijelu.
Transportna funkcija
Zašto živimo? Naše tijelo postoji samo zato što su stanice od kojih se sastoji žive. I to bi trebali zahvaliti svojoj jedinstvenoj strukturi i nekim mogućnostima molekule H2O. Već smo spomenuli da je voda sastavni dio našeg tijela, a svaka stanica sadrži te jedinstvene molekule, odnosno na prvom je mjestu u svom sastavu.
Transportna funkcija vode u stanici još je jedna svrha H2O u našem tijelu. Voda ima određenu značajku - prodiranje u međustanični prostor, zahvaljujući kojem hranjive tvari ulaze u stanicu.
Također je vrijedno znati da krv i limfa također sadrže vodu, a njezin nedostatak dovodi do nekih posljedica: krvarenja ili tromboze.
Termoregulacija
Koje funkcije vode u stanici još nismo dokučili? Naravno, termoregulacija. Rekli smo da voda može apsorbirati toplinu i zadržati je dugo vremena. Stoga H2O može zaštititi stanicu od hipotermije ili pregrijavanja. Funkcija termoregulacije je potrebna ne samo za pojedinačne stanice, već i za cijeli organizam u cjelini.
Strukturna funkcija
Već smo ih naveli, ali još jednu svrhu treba raspraviti - održavanje strukture stanica.
Jeste li ikada pokušali komprimirati tekuću vodu? Čak i u laboratorijskim uvjetima to je iznimno teško postići. Ovo svojstvo vode neophodno je kako bi se održao oblik i struktura svake stanice.
Zapamtite zauvijek: život je nemoguć bez vode. Žeđ osjećamo kada tijelo izgubi oko 3% vode, a s gubitkom od 20% stanice umiru, a posljedično i čovjek. Pazite koliko vode pijete.
Detaljno rješenje paragrafa 7 iz biologije za učenike 10. razreda, autori Kamensky A.A., Kriksunov E.A., Pasechnik V.V. 2014
- Gdz Radna bilježnica iz biologije za 10. razred možete pronaći
1. Kakvu strukturu ima voda?
Odgovor. Molekula vode ima kutnu strukturu: jezgre uključene u njen sastav tvore jednakokračni trokut, u čijoj su osnovi dva vodika, a na vrhu - atom kisika. Međunuklearne O-H udaljenosti su blizu 0,1 nm, udaljenost između jezgri vodikovih atoma je 0,15 nm. Od šest elektrona koji čine vanjski elektronski sloj atoma kisika u molekuli vode, dva elektronska para tvore kovalentne O-H veze, a preostala četiri elektrona tvore dva usamljena elektronska para.
Molekula vode mali je dipol koji na svojim polovima sadrži pozitivne i negativne naboje. U blizini jezgri vodika postoji manjak elektronske gustoće, a na suprotnoj strani molekule, u blizini jezgre kisika, postoji višak elektronske gustoće. Upravo ta struktura određuje polaritet molekule vode.
2. Kolika je količina vode (u%) sadržana u različitim stanicama?
Količina vode varira u različitim tkivima i organima. Tako je kod ljudi njegov sadržaj u sivoj tvari mozga 85%, au koštanom tkivu - 22%. Najveći sadržaj vode u tijelu opažen je u embrionalnom razdoblju (95%) i postupno se smanjuje s godinama.
Sadržaj vode u različitim biljnim organima varira u prilično širokim granicama. Razlikuje se ovisno o okolišnim uvjetima, starosti i vrsti biljaka. Dakle, sadržaj vode u listovima salate je 93-95%, kukuruz - 75-77%. Količina vode varira u različitim biljnim organima: lišće suncokreta sadrži 80-83% vode, stabljike - 87-89%, korijenje - 73-75%. Sadržaj vode od 6-11% tipičan je uglavnom za sjemenke sušene na zraku, u kojima su vitalni procesi inhibirani. Voda se nalazi u živim stanicama, mrtvim elementima ksilema i međustaničnim prostorima. U međustaničnim prostorima voda je u parovitom stanju. Glavni evaporativni organi biljke su listovi. S tim u vezi, prirodno je da najveća količina vode ispunjava međustanične prostore lišća. U tekućem stanju voda se nalazi u raznim dijelovima stanice: staničnoj membrani, vakuoli, citoplazmi. Vakuole su najbogatiji dio stanice vodom, gdje njezin sadržaj doseže 98%. Pri najvećem sadržaju vode, sadržaj vode u citoplazmi je 95%. Najniži sadržaj vode karakterističan je za stanične membrane. Kvantitativno određivanje sadržaja vode u staničnim membranama je teško; prividno se kreće od 30 do 50%. Oblici vode u različitim dijelovima biljne stanice također su različiti.
3. Koja je uloga vode u živim organizmima?
Odgovor. Voda je dominantna komponenta svih živih organizama. Ima jedinstvena svojstva zbog svojih strukturnih značajki: molekule vode imaju oblik dipola i između njih se stvaraju vodikove veze. Prosječni sadržaj vode u stanicama većine živih organizama je oko 70%. Voda u stanici prisutna je u dva oblika: slobodna (95% sve stanične vode) i vezana (4-5% vezano za proteine).
Funkcije vode:
1.Voda kao otapalo. Mnoge kemijske reakcije u stanici su ionske i stoga se odvijaju samo u vodenom okolišu. Tvari 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 sudjeluje u mnogim kemijskim reakcijama: reakcijama polimerizacije, hidrolize i u procesu fotosinteze.
3.Transportna funkcija. Kretanje kroz tijelo zajedno s vodom u njoj otopljenih tvari u njegove različite dijelove i uklanjanje nepotrebnih produkata iz tijela.
4.Voda kao termostabilizator i termostat. Ova funkcija je zbog takvih svojstava vode kao što je visok toplinski kapacitet - omekšava učinak na tijelo značajnih promjena temperature u okolišu; visoka toplinska vodljivost - omogućuje tijelu održavanje iste temperature u cijelom volumenu; visoka toplina isparavanja – koristi se za hlađenje tijela tijekom znojenja kod sisavaca i transpiracije kod biljaka.
5. Strukturna funkcija. Citoplazma stanica sadrži od 60 do 95% vode, a ona stanicama daje normalan oblik. Kod biljaka voda održava turgor (elastičnost endoplazmatske membrane), kod nekih životinja služi kao hidrostatski kostur (meduze)
Pitanja iza § 7
1. Koja je osobitost strukture molekule vode?
Odgovor. Jedinstvena svojstva vode određena su strukturom njezine molekule. Molekula vode sastoji se od atoma O koji je povezan s dva atoma H polarnim kovalentnim vezama. Karakterističan raspored elektrona u molekuli vode daje joj električnu asimetriju. Elektronegativniji atom kisika jače privlači elektrone vodikovih atoma, zbog čega su zajednički parovi elektrona u molekuli vode pomaknuti prema njemu. Stoga, iako je molekula vode kao cjelina nenabijena, svaki od dva atoma vodika nosi djelomično pozitivan naboj (označen 8+), a atom kisika nosi djelomično negativan naboj (8-). Molekula vode je polarizirana i dipol je (ima dva pola).
Djelomično negativan naboj atoma kisika jedne molekule vode privlače djelomično pozitivni atomi vodika drugih molekula. Dakle, svaka molekula vode nastoji stvoriti vodikovu vezu s četiri susjedne molekule vode.
2. Koja je važnost vode kao otapala?
Odgovor. Zbog polarnosti molekula i sposobnosti stvaranja vodikovih veza, voda lako otapa ionske spojeve (soli, kiseline, baze). U vodi su topljivi i neki neionski, ali polarni spojevi, tj. čija molekula sadrži nabijene (polarne) skupine, na primjer šećeri, jednostavni alkoholi, aminokiseline. Tvari koje su dobro topive u vodi nazivaju se hidrofilnim (od grčkog hygros - mokar i philia - prijateljstvo, sklonost). Kada tvar prijeđe u otopinu, njezine se molekule ili ioni mogu slobodnije kretati i stoga se reaktivnost tvari povećava. 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 izravno sudjelovanje vode.
Tvari koje su slabo ili potpuno netopljive u vodi nazivamo hidrofobnim (od grč. phobos – strah). To uključuje masti, nukleinske kiseline, neke proteine i polisaharide. Takve tvari mogu tvoriti međupovršine s vodom na kojima se odvijaju mnoge kemijske reakcije. Stoga je za žive organizme vrlo važna i činjenica da voda ne otapa nepolarne tvari. Među fiziološki važnim svojstvima vode je njezina sposobnost otapanja plinova (O2, CO2, itd.).
3. Što je toplinska vodljivost i toplinski kapacitet vode?
Odgovor. Voda ima veliki toplinski kapacitet, odnosno sposobnost apsorbiranja toplinske energije uz minimalno povećanje vlastite temperature. Veliki toplinski kapacitet vode štiti tjelesna tkiva od naglog i snažnog porasta temperature. Mnogi se organizmi hlade isparavanjem vode (transpiracija kod biljaka, znojenje kod životinja).
4. Zašto se vjeruje da je voda idealna tekućina za stanicu?
Odgovor. Visok sadržaj vode u stanici najvažniji je uvjet za njezinu aktivnost. Gubitkom većeg dijela vode mnogi organizmi umiru, a brojni jednostanični pa čak i višestanični organizmi privremeno gube sve znakove života. Ovo se stanje naziva suspendirana animacija. Nakon hidratacije stanice se bude i ponovno postaju aktivne.
Molekula vode je električki neutralna. No električni naboj unutar molekule raspoređen je neravnomjerno: u području atoma vodika (točnije protona) prevladava pozitivan naboj, u području gdje se nalazi kisik gustoća negativnog naboja je veća. Stoga je čestica vode dipol. Svojstvo dipola molekule vode objašnjava njezinu sposobnost da se orijentira u električnom polju i pričvrsti na različite molekule i dijelove molekula koji nose naboj. Kao rezultat toga nastaju hidrati. Sposobnost vode da stvara hidrate je zbog svojih univerzalnih svojstava otapala. Ako je energija privlačenja molekula vode prema molekulama tvari veća od energije privlačenja između molekula vode, tada se tvar otapa. Ovisno o tome razlikuju se hidrofilne (grč. hydros - voda i phileo - ljubav) tvari koje su vrlo topive u vodi (npr. soli, lužine, kiseline itd.) i hidrofobne (grč. hydros - voda i fobos). - strah) tvari, teško ili nikako topljive u vodi (masti, mastima slične tvari, guma i dr.). U sastav staničnih membrana ulaze tvari slične mastima koje ograničavaju prijelaz iz vanjskog okoliša u stanice i natrag, kao i iz jednog dijela stanice u drugi.
Većina reakcija koje se odvijaju u stanici mogu se odvijati samo u vodenoj otopini. Voda je izravan sudionik u mnogim reakcijama. Na primjer, razgradnja proteina, ugljikohidrata i drugih tvari događa se kao rezultat njihove interakcije s vodom koju kataliziraju enzimi. Takve reakcije nazivamo reakcijama hidrolize (grč. hydros – voda i lysis – cijepanje).
Voda ima veliki toplinski kapacitet i istovremeno relativno visoku toplinsku vodljivost za tekućine. Ova svojstva čine vodu idealnom tekućinom za održavanje toplinske ravnoteže stanica i organizama.
Voda je glavni medij za biokemijske reakcije u stanici. 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 transportno sredstvo tvari u tijelu (krvotok i limfni tok, uzlazno i silazno strujanje otopina kroz žile biljaka) iu stanici.
5. Koja je uloga vode u stanici
Osiguravanje elastičnosti stanica. Posljedice gubitka vode stanicama su venuće lišća, sušenje plodova;
Ubrzanje kemijskih reakcija otapanjem tvari u vodi;
Osiguravanje kretanja tvari: ulazak većine tvari u stanicu i njihovo uklanjanje iz stanice u obliku otopina;
Osiguravanje otapanja mnogih kemikalija (niz soli, šećera);
Sudjelovanje u nizu kemijskih reakcija;
Sudjelovanje u procesu termoregulacije zbog sposobnosti polaganog zagrijavanja i polaganog hlađenja.
6. Koja strukturna i fizikalno-kemijska svojstva vode određuju njenu biološku ulogu u stanici?
Odgovor. Strukturna fizikalno-kemijska svojstva vode određuju njezine biološke funkcije.
Voda je dobro otapalo. Zbog polarnosti molekula i sposobnosti stvaranja vodikovih veza, voda lako otapa ionske spojeve (soli, kiseline, baze).
Voda ima veliki toplinski kapacitet, odnosno sposobnost apsorbiranja toplinske energije uz minimalno povećanje vlastite temperature. Veliki toplinski kapacitet vode štiti tjelesna tkiva od naglog i snažnog porasta temperature. Mnogi se organizmi hlade isparavanjem vode (transpiracija kod biljaka, znojenje kod životinja).
Voda također ima visoku toplinsku vodljivost, osiguravajući ravnomjernu raspodjelu topline po cijelom tijelu. Posljedično, veliki specifični toplinski kapacitet i visoka toplinska vodljivost čine vodu idealnom tekućinom za održavanje toplinske ravnoteže stanica i organizama.
Voda se praktički ne sabija, stvarajući turgorski tlak, određujući volumen i elastičnost stanica i tkiva. Dakle, hidrostatski kostur održava oblik valjkastih crva, meduza i drugih organizama.
Vodu karakterizira optimalna sila površinske napetosti za biološke sustave, koja nastaje stvaranjem vodikovih veza između molekula vode i molekula drugih tvari. Zbog sile površinske napetosti dolazi do kapilarnog krvotoka, uzlaznih i silaznih strujanja otopina u biljkama.
U određenim biokemijskim procesima voda djeluje kao supstrat.
Jedinstvena svojstva omogućila su vodi ulogu otapala i termostata u stanici, kao i održavanje strukture stanica i prijenos tvari.
Priroda vodikovih veza
Sama molekula H 2 O je električki neutralna, ali je naboj unutar molekule raspoređen neravnomjerno: u području atoma vodika postoji mali pozitivan naboj, a u području gdje se nalazi atom kisika mali je negativan naboj. . Zahvaljujući tome, molekule vode mogu djelovati jedna s drugom stvarajući takozvane vodikove veze.
Vodikove veze
Vodikova veza određuje jedinstvena svojstva vode:
Voda ima vrlo visoke temperature vrenja, taljenja i isparavanja jer se mora potrošiti dodatna energija za kidanje vodikovih veza. Samo je voda istovremeno u sva tri agregatna stanja. Ostale tvari slične strukture i molekularne težine, kao što su H 2 S, HCl, NH 3, u normalnim su uvjetima plinovi.
Reakcija]].
Hidrofobne tvari se neće otopiti u vodi, ali će molekule H 2 O moći odvojiti hidrofobnu tvar iz samog vodenog stupca. Na primjer, masti - fosfolipidi, koji čine staničnu membranu, mogu zbog interakcije s vodom tvoriti lipidni dvosloj.
Sudjelovanje u kemijskim reakcijama
Voda kao reagens sudjeluje u mnogim kemijskim reakcijama:
- Tijekom fotosinteze u biljkama dolazi do fotolize vode - vodik iz vode ulazi u organske tvari, a slobodni kisik se oslobađa u atmosferu.
Jednadžba fotosinteze:
6H2O+6CO2 =C6H12O6 + 6O2
- Voda je uključena u hidrolizu - razgradnju tvari dodatkom vode. Na primjer, hidroliza masti, bjelančevina i ugljikohidrata događa se tijekom probave hrane, a hidrolizom ATP-a oslobađa se energija koja zadovoljava potrebe stanice.
- Tijekom hidrolize soli voda je izvor protona i elektrona.
Održavanje stanične strukture
Voda je praktički nestlačiva i stoga služi kao hidrostatski kostur stanice. Zbog osmoze voda stvara višak tlaka unutar vakuola biljnih stanica, taj turgorski tlak osigurava elastičnost stanične stijenke i održava oblik organa.
Transport tvari
- U biljkama, zahvaljujući posebno kapilarnom učinku karakterističnom za vodu, mineralne soli otopljene u vodi dižu se iz korijena u druge dijelove biljke kroz žile. Također, zbog kohezije, voda u tlu dostupna je za apsorpciju kroz korijenove dlake.
- Prijenos produkata fotosinteze odvija se kretanjem vodene otopine saharoze kroz sitaste cijevi.
- Izlučivanje, kretanje produkata metabolizma u otopljenom obliku u životinja.
Sudjelovanje u termoregulaciji
Zbog velikog toplinskog kapaciteta od 4200 J/ , voda osigurava približno konstantnu temperaturu unutar ćelije. Voda može nositi veliku količinu topline, odajući je tamo gdje je temperatura tkiva niža i oduzimajući je tamo gdje je temperatura viša. Također, kada voda isparava, dolazi do značajnog hlađenja zbog činjenice da se puno energije troši na kidanje vodikovih veza tijekom prijelaza iz jednog agregatnog stanja u drugo.
upute
Jedno od svojstava vode je njezina univerzalna sposobnost otapanja kemikalija, zbog čega održava elastičnost biološke stanice, hrani je i sudjeluje u izgradnji membrane. Svi unutarnji "sokovi" osobe su krv i limfa; sekretorna tekućina - slina, želučani sok; iscjedak iz spolnih organa, urin, znoj - sve su to otopine vode s posebnim tvarima.
Molekula vode ima neutralni elektronički naboj; sastoji se od kombinacije atoma kisika i vodika. Elektronski naboj unutar same molekule vrlo je neravnomjerno raspoređen: u području vodika prevladavaju atomi s pozitivnim elektroničkim nabojem, a u području kisika atomi s negativnim elektroničkim nabojem. Ovo je dipol, a poznato je da ima dobru sposobnost spajanja s drugim tvarima i stvaranja hidrata. Kada je energija privlačenja vode prema molekulama druge tvari veća nego između molekula vode, tvar se jednostavno otapa u njoj.
Koncentracija vode u biološkim tekućinama određuje brzinu međudjelovanja tvari. Unutarnji procesi se odvijaju brže: proizvodi razgradnje biokemijskih reakcija se eliminiraju, procesi obnove i obnove tijela se aktiviraju. Kada je tvar otopljena, njezine se molekule uz pomoć vode mogu brže kretati, zbog čega se povećava njezina reaktivnost. Kada se sadržaj vode u tijelu smanji, krv postaje "viskozna", kreće se sporije kroz krvne žile, metabolizam se usporava, opće stanje osobe počinje se brzo pogoršavati, a mozak, koji se sastoji od 85% tekućine, počinje patiti. .
Kod dehidracije tijela prva strada stanična tekućina koja se smanji na 66%, zatim izvanstanična tekućina, a tek nakon toga opada 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 kod osobe 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 shizofrenija, pacijenti su brzo poludjeli.
Zbog toplinskog kapaciteta vode važnu ulogu ima njezino sudjelovanje u regulaciji tjelesne temperature, odvijaju se procesi termoregulacije, a temperatura stanica u tijelu održava optimalna za biološku aktivnost. Ubrzava se transport hranjivih tvari i kisika.
Voda također sudjeluje u procesu probave i uklanjanja otpadnih tvari iz tijela. Ona je ta koja potiče crijevnu stijenku na rad, ona je ta koja otapa otpadne tvari, uklanjajući ih kroz uretere.
Zanimljivo je da je voda, zapravo, najvažniji zaštitni faktor za ljudske unutarnje organe. Na primjer, jetra, bubrezi i slezena imaju vrlo veliku specifičnu težinu, teoretski bi se tijekom tjelesne aktivnosti trebali jednostavno odvojiti, jer su provodni kanali i pridržni ligamenti vrlo tanki. Od toga ih štiti tekućina u kojoj kao da plutaju. Tekućina apsorbira udarce, stvara biološku okolinu, mijenja njihovu fizičku težinu, dovodi do minimuma (Arhimedov zakon na djelu).
Voda i njezina uloga u životu stanice
1. Kakvu strukturu ima? voda?
2. Kolika je količina vode (u%) sadržana u različitim stanicama?
3. Koja je uloga vode u živim organizmima?
Uloga vode u stanici.
Voda je jedna od najzastupljenijih tvari na našem planetu. U stanici je i kvantitativno na prvom mjestu među ostalim kemijskim spojevima. Što je intenzitet veći metabolizam u određenoj ćeliji to više vode sadrži.
Voda u stanici postoji u dva oblika: slobodna i vezana. Slobodna voda nalazi se u međustaničnim prostorima, žilama, vakuolama i šupljinama organa. Služi za prijenos tvari iz okoline u stanicu i obrnuto. Vezana voda je dio nekih staničnih struktura, nalazi se između proteinskih molekula, membrana, vlakana, a povezana je s nekim bjelančevine.
Voda obavlja različite funkcije: održavanje volumena, elastičnost Stanice, otapanje raznih tvari. Osim toga, u živim sustavima većina kemijskih reakcija odvija se u vodenim otopinama.
Voda ima niz svojstava koja su izuzetno važna za žive organizme.
Svojstva vode.
Jedinstvena svojstva vode određena su strukturom njezine molekule. Molekula vode sastoji se od atoma O koji je povezan s dva atoma H polarnim kovalentnim vezama. Karakterističan raspored elektrona u molekuli vode daje joj električnu asimetriju. Elektronegativniji atom kisika jače privlači elektrone vodikovih atoma, što rezultira zajedničkim parovima elektroni istiskuju se u molekuli vode u njenom 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-). Molekula vode je polarizirana i dipol (ima dva pola) (slika 6).
Djelomično negativan naboj atoma kisika jedne molekule vode privlače djelomično pozitivni atomi vodika drugih molekula. Dakle, svaka molekula vode nastoji stvoriti vodikovu vezu s četiri susjedne molekule vode (slika 7).
Voda je dobro otapalo.
Zbog polarnosti molekula i sposobnosti stvaranja vodikovih veza, voda lako otapa ionske spojeve (soli, kiseline, baze). U vodi su topljivi i neki neionski, ali polarni spojevi, tj. čija molekula sadrži nabijene (polarne) skupine, na primjer šećeri, jednostavni alkoholi, aminokiseline. Tvari koje su dobro topive u vodi nazivaju se hidrofilnim (od grčkog hygros - mokar i philia - prijateljstvo, sklonost). Kada tvar prijeđe u otopinu, njezine se molekule ili ioni mogu slobodnije kretati i stoga se reaktivnost tvari povećava.
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 izravno sudjelovanje vode.
Tvari koje su slabo ili potpuno netopljive u vodi nazivamo hidrofobnim (od grč. phobos – strah). To uključuje masti, nukleinske kiseline, neki proteini. Takve tvari mogu tvoriti međupovršine s vodom na kojima se odvijaju mnoge kemijske reakcije. Stoga je za žive organizme vrlo važna i činjenica da voda ne otapa nepolarne tvari. Među fiziološki važnim svojstvima vode je njezina sposobnost otapanja plinova (O2, C i dr.).
Voda ima veliki toplinski kapacitet, odnosno sposobnost apsorbiranja toplinske energije uz minimalno povećanje vlastite temperature. Veliki toplinski kapacitet vode štiti tjelesna tkiva od naglog i snažnog porasta temperature. Mnogi se organizmi hlade isparavanjem vode (transpiracija kod biljaka, znojenje kod životinja).
Voda također ima visoku toplinsku vodljivost, osiguravajući ravnomjernu raspodjelu topline po cijelom tijelu. Posljedično, veliki specifični toplinski kapacitet i visoka toplinska vodljivost čine vodu idealnom tekućinom za održavanje toplinske ravnoteže stanica i organizama.
Voda se praktički ne sabija, stvarajući turgorski tlak, određujući volumen i elastičnost stanica i tkiva. Dakle, hidrostatski kostur održava oblik valjkastih crva, meduza i drugih organizama.
Vodu karakterizira optimalna sila površinske napetosti za biološke sustave, koja nastaje stvaranjem vodikovih veza između molekula vode i molekula drugih tvari. Zbog sile površinske napetosti dolazi do kapilarnog krvotoka, uzlaznih i silaznih strujanja otopina u biljkama.
Hidrofilne i hidrofobne tvari.
1. Koja je osobitost strukture molekule vode?
2. Koja je važnost vode kao otapala?
3. Što je toplinska vodljivost i toplinski kapacitet vode?
4. Zašto se vjeruje da je voda idealna tekućina za stanicu?
5. Koja je uloga vode u stanici?
6. Koja strukturna i fizikalno-kemijska svojstva vode određuju njenu biološku ulogu u stanici?
Stvaranje kristala leda u stanicama može dovesti do njihovog oštećenja i smrti. Poznato je da se otopine raznih tvari smrzavaju na nižoj temperaturi od čiste vode. Stoga neki organizmi u svojim tkivima nakupljaju tvari koje sprječavaju smrzavanje i stvaranje kristala leda. Stoga žabe mogu oživjeti nakon smrzavanja u led. To je osigurano povećanim sadržajem glukoze i nekih drugih tvari u njihovim stanicama.
Kamensky A. A., Kriksunov E. V., Pasechnik V. V. Biologija 10. razred
Dostavili čitatelji s web stranice
