A víz rövid funkciói a sejtben. A víz szerepe a sejtekben
A víz egyedülálló anyag. Bolygónkon mindenhol elterjedt. Próbáld elképzelni, milyen lenne az életünk a H2O molekula nélkül? És nincs mit elképzelni – nem lenne élet a bolygónkon. Az ember 70%-a víz. Minél fiatalabb a szervezet, annál többet tartalmaz, és az életkorral ez a mennyiség csökken. Például vegyünk egy embriót - a H2O százaléka benne 90%.
A cikkben felkérjük, hogy emeljen ki mindent a cellában, és vegye figyelembe mindegyiket részletesen. Fontos megemlíteni, hogy két formában van benne: szabadon és kötötten. Ezzel egy kicsit később foglalkozunk.
Víz
Mindenki tudja, hogy a víz nagyon fontos, vagy inkább kulcsszerepet játszik életünkben. Enélkül bolygónk halott, élettelen sivatag lenne. A tudósok még mindig tanulmányozzák a vizet és az emberi szervezetben betöltött szerepét.
Azt már mondtuk, hogy a víz sejtjeinkben szabad és kötött formában található. Az első az anyagok elosztására szolgál - a sejtbe és a sejtből való kijuttatására. És az utolsó figyelhető meg:
- rostok között;
- membránok;
- fehérje molekulák;
- sejtes struktúrák.
Mind a szabad, mind a kötött víz a sejtben szükségszerűen ellát bizonyos funkciókat, amelyekről később beszélünk. És most néhány szó arról, hogyan szerveződik maga a H2O molekula.
Molekula
Kezdésként jelöljük a víz molekulaképletét: H2O. Ez egy nagyon elterjedt anyag a bolygón, és emlékeznie kell rá, mert a víz molekuláris képlete meglehetősen gyakran megtalálható a különböző tudásterületeken. Egyébként minden emberi szervben megtalálható, még a fogzománcban és a csontokban is, bár százalékos aránya nagyon kicsi - 10%, illetve 20%.
Ahogy már mondtuk, minél fiatalabb a szervezet, annál több vizet tartalmaz. A tudósok azt sugallják, hogy öregszünk, mert a fehérje nem képes megkötni nagy mennyiségű vizet. Ez azonban csak egy hipotézis.
Funkciók
Most emeljünk ki világosan többet közülük az alábbi listából:
- A H2O oldószerként működhet, mivel szinte minden kémiai reakció ionos és vízben megy végbe. Meg kell jegyezni, hogy vannak hidrofil anyagok (amelyek feloldják például az alkoholt, cukrot, aminosavakat és így tovább), de vannak hidrofób anyagok is (zsírsavak, cellulóz és mások).
- A víz reagensként működhet.
- Szállítási, hőszabályozási és szerkezeti funkciókat lát el.
Javasoljuk, hogy mindegyiket külön-külön vizsgáljuk meg. Menjünk sorban, listánkban az első az oldószerfüggvény.
Oldószer
A víznek számos funkciója van a sejtben, de az egyik legfontosabb, hogy elősegítse számos reakciót. A H2O molekula oldószerként működhet. A sejtben végbemenő reakciók szinte mindegyike ionos, vagyis a közeg, amelyben végbemehet, a víz.
Reagens
A víz következő funkciója a sejtben a szervezetben lezajló kémiai reakciókban való részvétele reagensként. Ezek tartalmazzák:
- hidrolízis;
- polimerizáció;
- fotoszintézis és így tovább.
Most egy kicsit erről: A kémiában ez egy olyan anyag neve, amely bizonyos kémiai reakciókban vesz részt. A legfontosabb az, hogy bár részt vesz a reakcióban, nem a feldolgozás tárgya. A laboratóriumi reagensek (más néven reagensek) meglehetősen gyakori jelenségek.
A víz, mint reagens, részt vesz a szervezet számára szükséges egyéb anyagok összetételében.
Szállítási funkció
Miért élünk? Testünk csak azért létezik, mert a sejtjei, amelyekből áll, élnek. És meg kell köszönniük egyedi szerkezetüket és a H2O molekula néhány képességét. Korábban már említettük, hogy a víz testünk szerves része, és minden sejt tartalmazza ezeket az egyedi molekulákat, vagy inkább összetételében az első helyen áll.
A víz szállítási funkciója a sejtben a H2O másik célja a szervezetünkben. A víznek van egy bizonyos tulajdonsága - behatol az intercelluláris térbe, amelynek köszönhetően a tápanyagok belépnek a sejtbe.
Azt is érdemes tudni, hogy a vér és a nyirok vizet is tartalmaz, és ennek hiánya bizonyos következményekkel jár: vérzések vagy trombózis.
Hőszabályozás
A víz milyen funkcióira a sejtben még nem jöttünk rá? Természetesen hőszabályozás. Azt mondtuk, hogy a víz képes elnyelni a hőt és hosszú ideig megtartani. Így a H2O megvédheti a sejtet a hipotermiától vagy a túlmelegedéstől. A hőszabályozás funkciójára nemcsak az egyes sejtekre, hanem az egész szervezet egészére is szükség van.
Strukturális funkció
Már felsoroltuk őket, de még egy célt kell megvitatni - a sejtek szerkezetének fenntartását.
Próbáltál már folyékony vizet összenyomni? Ezt még laboratóriumi körülmények között is rendkívül nehéz elérni. A víznek ez a tulajdonsága szükséges az egyes sejtek alakjának és szerkezetének megőrzéséhez.
Emlékezz örökre: víz nélkül lehetetlen az élet. Szomjúságot akkor tapasztalunk, amikor a szervezet mintegy 3%-ot veszít vízből, és 20%-os veszteséggel a sejtek, és ennek következtében az ember is elhalnak. Figyeld meg, mennyi vizet iszol.
A 7. bekezdés részletes megoldása biológiából 10. osztályos tanulók számára, szerzők Kamensky A.A., Kriksunov E.A., Pasechnik V.V. 2014
- Gdz Biológia munkafüzet a 10. évfolyamhoz megtalálható
1. Milyen szerkezetű a víz?
Válasz. A vízmolekula szögletes szerkezetű: az összetételében lévő magok egyenlő szárú háromszöget alkotnak, amelynek alján két hidrogén található, a csúcson pedig egy oxigénatom. A magok közötti O-H távolságok közel 0,1 nm, a hidrogénatomok magjai közötti távolság 0,15 nm. A vízmolekulában lévő oxigénatom külső elektronrétegét alkotó hat elektron közül két elektronpár kovalens O-H kötést, a maradék négy elektron pedig két magányos elektronpárt alkot.
A vízmolekula egy kis dipólus, amelynek pólusai pozitív és negatív töltéseket tartalmaznak. Hiányzik az elektronsűrűség a hidrogénatommagok közelében, a molekula ellenkező oldalán, az oxigénmag közelében pedig az elektronsűrűség feleslege. Ez a szerkezet határozza meg a vízmolekula polaritását.
2. Milyen mennyiségű vizet (%-ban) tartalmaznak a különböző sejtek?
A víz mennyisége a különböző szövetekben és szervekben változó. Így az emberekben az agy szürkeállományának tartalma 85%, a csontszövetben pedig 22%. A legmagasabb víztartalom a szervezetben az embrionális időszakban figyelhető meg (95%), és az életkorral fokozatosan csökken.
A különböző növényi szervek víztartalma meglehetősen tág határok között változik. Ez a környezeti feltételektől, a növények korától és típusától függően változik. Így a salátalevél víztartalma 93-95%, kukorica - 75-77%. A víz mennyisége a különböző növényi szervekben változó: a napraforgó levelei 80-83% vizet tartalmaznak, a szárak - 87-89%, a gyökerek - 73-75%. A 6-11%-os víztartalom főként a levegőn szárított magvakra jellemző, amelyekben a létfontosságú folyamatok gátolódnak. A víz élő sejtekben, elhalt xilémelemekben és sejtközi terekben található. Az intercelluláris terekben a víz gőzállapotban van. A növény fő párologtató szervei a levelek. Ebből a szempontból természetes, hogy a legnagyobb mennyiségű víz a levelek sejtközi tereit tölti ki. Folyékony állapotban a víz a sejt különböző részein található: sejtmembránban, vakuólumban, citoplazmában. A vakuolák a sejt vízben leggazdagabb része, ahol a tartalma eléri a 98%-ot. A legmagasabb víztartalom mellett a citoplazma víztartalma 95%. A legalacsonyabb víztartalom a sejtmembránokra jellemző. A sejtmembránok víztartalmának mennyiségi meghatározása nehéz; látszólag 30 és 50% között mozog. A növényi sejt különböző részein a víz formái is eltérőek.
3. Mi a víz szerepe az élő szervezetekben?
Válasz. A víz minden élő szervezet domináns alkotóeleme. Szerkezeti sajátosságaiból adódóan egyedülálló tulajdonságokkal rendelkezik: a vízmolekulák dipólus alakúak, és közöttük hidrogénkötések jönnek létre. A legtöbb élő szervezet sejtjeinek átlagos víztartalma körülbelül 70%. A sejtben lévő víz két formában van jelen: szabad (az összes sejtvíz 95%-a) és kötött (4-5%-a fehérjékhez kötve) formában.
A víz funkciói:
1.A víz, mint oldószer. A sejtben sok kémiai reakció ionos, ezért csak vizes környezetben megy végbe. A vízben oldódó anyagokat hidrofilnek (alkoholok, cukrok, aldehidek, aminosavak), a nem oldódó anyagokat hidrofóbnak (zsírsavak, cellulóz) nevezzük.
2. Víz, mint reagens. A víz számos kémiai reakcióban vesz részt: polimerizációs reakciókban, hidrolízisben és a fotoszintézis folyamatában.
3.Közlekedési funkció. A benne oldott anyagok vízzel együtt a testben való mozgása a különböző részeiig, és a felesleges termékek eltávolítása a szervezetből.
4. A víz, mint termostabilizátor és termosztát. Ez a funkció a víz olyan tulajdonságainak köszönhető, mint a nagy hőkapacitás - enyhíti a környezet jelentős hőmérséklet-változásainak a testre gyakorolt hatását; magas hővezető képesség - lehetővé teszi a test számára, hogy ugyanazt a hőmérsékletet tartsa a teljes térfogatban; magas párolgási hő – a test hűtésére szolgál emlősöknél izzadás és növényekben párologtatás során.
5.Strukturális funkció. A sejtek citoplazmája 60-95% vizet tartalmaz, és ez adja a sejtek normál alakját. A növényekben a víz fenntartja a turgort (az endoplazmatikus membrán rugalmasságát), egyes állatokban hidrosztatikus vázként (medúza) szolgál.
Kérdések a 7. § után
1. Mi a vízmolekula szerkezetének sajátossága?
Válasz. A víz egyedi tulajdonságait molekulájának szerkezete határozza meg. A vízmolekula egy O atomból áll, amely poláris kovalens kötésekkel kapcsolódik két H atomhoz. Az elektronok jellegzetes elrendezése a vízmolekulában elektromos aszimmetriát ad. Az elektronegatívabb oxigénatom erősebben vonzza a hidrogénatomok elektronjait, aminek következtében a vízmolekulában a közös elektronpárok eltolódnak felé. Ezért, bár a vízmolekula egésze töltés nélküli, a két hidrogénatom mindegyike részben pozitív töltést (8+), az oxigénatom pedig részben negatív töltést (8-) hordoz. A vízmolekula polarizált és dipólus (két pólusa van).
Egy vízmolekula oxigénatomjának részlegesen negatív töltését más molekulák részlegesen pozitív hidrogénatomjai vonzzák. Így minden vízmolekula hajlamos hidrogénkötésre négy szomszédos vízmolekulával.
2. Mi a víz jelentősége oldószerként?
Válasz. A molekulák polaritása és hidrogénkötés-képző képessége miatt a víz könnyen oldja az ionos vegyületeket (sókat, savakat, bázisokat). Egyes nem ionos, de poláris vegyületek vízben is oldódnak, azaz amelyek molekulája töltött (poláris) csoportokat tartalmaz, például cukrokat, egyszerű alkoholokat, aminosavakat. A vízben jól oldódó anyagokat hidrofilnek nevezik (a görög hygros - nedves és philia - barátság, hajlam szóból). Amikor egy anyag oldatba megy, molekulái vagy ionjai szabadabban mozoghatnak, így az anyag reakcióképessége megnő. Ez megmagyarázza, hogy a víz a fő közeg, amelyben a legtöbb kémiai reakció végbemegy, és minden hidrolízisreakció és számos redoxreakció a víz közvetlen részvételével megy végbe.
A vízben rosszul vagy teljesen oldhatatlan anyagokat hidrofóbnak nevezik (a görög phobos - félelem szóból). Ide tartoznak a zsírok, nukleinsavak, egyes fehérjék és poliszacharidok. Az ilyen anyagok határfelületeket képezhetnek a vízzel, ahol számos kémiai reakció játszódik le. Ezért az élő szervezetek számára is nagyon fontos, hogy a víz nem oldja fel a nem poláris anyagokat. A víz élettanilag fontos tulajdonságai közé tartozik a gázok (O2, CO2 stb.) oldó képessége.
3. Mi a víz hővezető képessége és hőkapacitása?
Válasz. A víznek nagy a hőkapacitása, azaz képes hőenergiát felvenni saját hőmérsékletének minimális növekedésével. A víz nagy hőkapacitása megvédi a test szöveteit a gyors és erős hőmérséklet-emelkedéstől. Sok élőlény a víz elpárologtatásával hűti le magát (növényekben párologtatás, állatokban izzadás).
4. Miért hiszik azt, hogy a víz ideális folyadék a sejt számára?
Válasz. A sejt működésének legfontosabb feltétele a magas víztartalom. A víz nagy részének elvesztésével sok élőlény elpusztul, és számos egysejtű, sőt többsejtű szervezet átmenetileg elveszti minden életjelét. Ezt az állapotot felfüggesztett animációnak nevezik. Hidratálás után a sejtek felébrednek és újra aktívvá válnak.
A vízmolekula elektromosan semleges. De a molekulán belüli elektromos töltés egyenetlenül oszlik el: a hidrogénatomok (pontosabban a protonok) tartományában a pozitív töltés dominál, az oxigén elhelyezkedésének tartományában a negatív töltés sűrűsége nagyobb. Ezért a vízrészecske dipól. A vízmolekula dipólus tulajdonsága magyarázza, hogy képes elektromos térben tájékozódni, és különböző töltést hordozó molekulákhoz és molekularészekhez kapcsolódni. Ennek eredményeként hidrátok képződnek. A víz hidrátképző képessége univerzális oldószer tulajdonságainak köszönhető. Ha a vízmolekulák vonzási energiája egy anyag molekuláihoz nagyobb, mint a vízmolekulák közötti vonzás energiája, akkor az anyag feloldódik. Ennek függvényében megkülönböztetünk hidrofil (görögül hydros - víz és phileo - szerelem) anyagokat, amelyek vízben jól oldódnak (például sók, lúgok, savak stb.), és hidrofób (görögül hydros - víz és fobosz) anyagokat. - félelem) anyagok, nehezen vagy egyáltalán nem oldódnak vízben (zsírok, zsírszerű anyagok, gumi stb.). A sejtmembránok összetétele zsírszerű anyagokat tartalmaz, amelyek korlátozzák az átmenetet a külső környezetből a sejtekbe és vissza, valamint a sejt egyik részéből a másikba.
A sejtekben végbemenő reakciók többsége csak vizes oldatban mehet végbe. A víz számos reakció közvetlen résztvevője. Például a fehérjék, szénhidrátok és más anyagok lebomlása az enzimek által katalizált vízzel való kölcsönhatás eredményeként következik be. Az ilyen reakciókat hidrolízis reakcióknak nevezik (görögül hydros - víz és lízis - hasadás).
A víznek nagy a hőkapacitása és ugyanakkor viszonylag magas a folyadékok hővezető képessége. Ezek a tulajdonságok teszik a vizet ideális folyadékká a sejtek és szervezetek termikus egyensúlyának fenntartásához.
A víz a sejt biokémiai reakcióinak fő közege. A fotoszintézis során felszabaduló oxigén és hidrogén forrása, amelyet a szén-dioxid asszimiláció termékeinek helyreállítására használnak. És végül a víz az anyagok fő szállítási eszköze a szervezetben (vér- és nyirokáramlás, az oldatok felszálló és leszálló árama a növények edényein keresztül) és a sejtben.
5. Mi a víz szerepe a sejtben?
A sejtek rugalmasságának biztosítása. A sejtek vízvesztésének következménye a levelek hervadása, a gyümölcsök kiszáradása;
Kémiai reakciók felgyorsítása anyagok vízben való feloldásával;
Az anyagok mozgásának biztosítása: a legtöbb anyag bejutása a sejtbe és eltávolítása a sejtből oldatok formájában;
Számos vegyszer (számos só, cukor) oldódásának biztosítása;
Részvétel számos kémiai reakcióban;
Részvétel a hőszabályozás folyamatában a lassú felmelegedés és a lassú lehűlés képessége miatt.
6. Milyen szerkezeti és fizikai-kémiai tulajdonságai határozzák meg a víz biológiai szerepét a sejtben?
Válasz. A víz szerkezeti fizikai-kémiai tulajdonságai meghatározzák biológiai funkcióit.
A víz jó oldószer. A molekulák polaritása és hidrogénkötés-képző képessége miatt a víz könnyen oldja az ionos vegyületeket (sókat, savakat, bázisokat).
A víznek nagy a hőkapacitása, azaz képes hőenergiát felvenni saját hőmérsékletének minimális növekedésével. A víz nagy hőkapacitása megvédi a test szöveteit a gyors és erős hőmérséklet-emelkedéstől. Sok élőlény a víz elpárologtatásával hűti le magát (növényekben párologtatás, állatokban izzadás).
A víz magas hővezető képességgel is rendelkezik, amely biztosítja a hő egyenletes eloszlását az egész testben. Következésképpen a nagy fajlagos hőkapacitás és a nagy hővezető képesség ideális folyadékká teszi a vizet a sejtek és élőlények hőegyensúlyának fenntartásához.
A víz gyakorlatilag nem tömörül, ami turgornyomást hoz létre, amely meghatározza a sejtek és szövetek térfogatát és rugalmasságát. Így a hidrosztatikus váz tartja meg a hengeresférgek, medúzák és más élőlények alakját.
A vizet a biológiai rendszerek számára optimális felületi feszültség jellemzi, amely a vízmolekulák és más anyagok molekulái közötti hidrogénkötések kialakulásának köszönhető. A felületi feszültség hatására a kapilláris véráramlás, a növényekben felszálló és leszálló oldatáramok lépnek fel.
Bizonyos biokémiai folyamatokban a víz szubsztrátként működik.
Az egyedülálló tulajdonságok lehetővé tették, hogy a víz oldószerként és termosztátként töltse be a cellában, valamint fenntartsa a sejtek szerkezetét és a szállító anyagokat.
A hidrogénkötések természete
Maga a H 2 O molekula elektromosan semleges, de a molekulán belüli töltés egyenetlenül oszlik el: a hidrogénatomok tartományában kismértékű pozitív töltés, az oxigénatom helyén kis negatív töltés található. . Ennek köszönhetően a vízmolekulák egymással kölcsönhatásba lépve úgynevezett hidrogénkötéseket hozhatnak létre.
Hidrogénkötések
A hidrogénkötés meghatározza a víz egyedi tulajdonságait:
A víz forrás-, olvadás- és párolgási hőmérséklete nagyon magas, mivel a hidrogénkötések megszakításához további energiát kell elkölteni. Csak a víz van mindhárom halmazállapotban egyszerre. Más hasonló szerkezetű és molekulatömegű anyagok, mint például a H 2 S, HCl, NH 3, normál körülmények között gázok.
Reakció]].
A hidrofób anyagok nem oldódnak fel vízben, de a H 2 O molekulák képesek lesznek elválasztani a hidrofób anyagot magától a vízoszloptól. Például a zsírok - foszfolipidek, amelyek a sejtmembránt alkotják, a vízzel való kölcsönhatás következtében lipid kettős réteget képezhetnek.
Részvétel kémiai reakciókban
A víz reagensként számos kémiai reakcióban vesz részt:
- A fotoszintézis során a víz fotolízise megy végbe a növényekben - a vízből a hidrogén bejut a szerves anyagokba, és szabad oxigén kerül a légkörbe.
Fotoszintézis egyenlet:
6H2O+6CO2=C6H12O6+6O2
- A víz részt vesz a hidrolízisben - az anyagok víz hozzáadásával történő megsemmisítésében. Például a zsírok, fehérjék és szénhidrátok hidrolízise a táplálék emésztése során megy végbe, és az ATP hidrolízise során a sejt szükségleteinek megfelelő energia szabadul fel.
- A sók hidrolízise során a víz protonok és elektronok forrása.
A sejtszerkezet fenntartása
A víz gyakorlatilag összenyomhatatlan, ezért a sejt hidrosztatikus vázaként szolgál. Az ozmózis hatására a víz túlnyomást hoz létre a növényi sejtek vakuólumaiban, ez a turgornyomás biztosítja a sejtfal rugalmasságát és megtartja a szervek alakját.
Anyagok szállítása
- A növényekben, különösen a vízre jellemző kapilláris hatásnak köszönhetően, a vízben oldott ásványi sók a gyökérből az ereken keresztül a növény más részeibe emelkednek. Ezenkívül a kohézió miatt a talajban lévő víz a gyökérszőrökön keresztül felszívódik.
- A fotoszintetikus termékek szállítása a szacharóz vizes oldatának szitacsöveken való áthelyezésével történik.
- Kiválasztás, anyagcseretermékek mozgása oldott formában állatokban.
Részvétel a hőszabályozásban
Nagy, 4200 J/ hőkapacitása miatt a víz megközelítőleg állandó hőmérsékletet biztosít a cellában. A víz nagy mennyiségű hőt képes szállítani, így azt ott, ahol a szövetek hőmérséklete alacsonyabb, elviszi, ahol magasabb. Továbbá, amikor a víz elpárolog, jelentős lehűlés következik be, mivel sok energiát fordítanak a hidrogénkötések megszakítására az egyik aggregációs állapotból a másikba való átmenet során.
Utasítás
A víz egyik tulajdonsága univerzális vegyszeroldó képessége, melynek köszönhetően megőrzi a biológiai sejt rugalmasságát, táplálja azt és részt vesz a membrán felépítésében. Az ember minden belső „nedve” vér és nyirok; szekréciós folyadék - nyál, gyomornedv; váladékozás a nemi szervekből, vizelet, verejték - ezek mind speciális anyagokat tartalmazó vizes oldatok.
A vízmolekulának semleges elektrontöltése van, oxigén- és hidrogénatomok kombinációjából áll. Magán a molekulán belül az elektrontöltés nagyon egyenetlenül oszlik el: a hidrogén tartományban a pozitív elektrontöltésű atomok, az oxigén tartományban pedig a negatív elektrontöltésű atomok vannak túlsúlyban. Ez egy dipól, és jól ismert, hogy más anyagokkal kombinálódik és hidrátokat képez. Ha a víz vonzási energiája egy másik anyag molekuláihoz nagyobb, mint a vízmolekuláké, az anyag egyszerűen feloldódik benne.
A víz koncentrációja a biológiai folyadékokban meghatározza az anyagok kölcsönhatásának sebességét. A belső folyamatok gyorsabban mennek végbe: kiürülnek a biokémiai reakciók bomlástermékei, beindulnak a szervezet helyreállítási és megújulási folyamatai. Ha egy anyag feloldódik, molekulái a víz segítségével gyorsabban tudnak mozogni, ezért megnő a reakcióképessége. Amikor a szervezetben a víztartalom csökken, a vér „viszkózus” lesz, lassabban mozog az erekben, az anyagcsere lelassul, az ember általános állapota gyorsan romlani kezd, és az agy, amely 85%-ban folyadékból áll, szenvedni kezd. .
A szervezet kiszáradása esetén a sejtnedv szenved először, ez 66%-ra csökken, majd az extracelluláris folyadéké, és csak ezt követően csökken a vérplazmában lévő folyadék mennyisége. A természet úgy rendezte be, hogy az élet fő szervének - az agynak - a karbantartását a végsőkig végzik. Az emberben bekövetkező nagy mennyiségű folyadékvesztés visszafordíthatatlan következményekhez vezethet; az orvostudomány nemcsak a kiszáradás miatti haláleseteket ismeri, hanem a súlyos betegségek kialakulását is, különösen a vízhiányból, valamint annak feleslegéből. , skizofrénia alakult ki, a betegek gyorsan megőrültek.
A víz hőkapacitása miatt fontos szerepet játszik a testhőmérséklet szabályozásában való részvétele, hőszabályozási folyamatok zajlanak le, és a szervezetben a sejtek hőmérséklete optimális a biológiai aktivitáshoz. A tápanyagok és az oxigén szállítása felgyorsul.
A víz részt vesz az emésztésben és a salakanyagok szervezetből történő eltávolításában is. Ő serkenti működésre a bélfalat, ő oldja fel a salakanyagokat, eltávolítja azokat az uretereken keresztül.
Érdekes, hogy a víz valójában az emberi belső szervek legfontosabb védőfaktora. Például a májnak, a vesének és a lépnek igen jelentős fajsúlya van, elméletileg fizikai aktivitás közben egyszerűen le kell válniuk, mert a vezető csatornák és a tartószalagok nagyon vékonyak. A folyadék, amelyben látszólag lebegnek, megvédi őket ettől. A folyadék elnyeli az ütéseket, biológiai környezetet hoz létre, megváltoztatja fizikai súlyukat, ami minimálisra vezet (Arkhimédész törvénye működés közben).
A víz és szerepe a sejtek életében
1. Milyen felépítésű? víz?
2. Milyen mennyiségű vizet (%-ban) tartalmaznak a különböző sejtek?
3. Mi a víz szerepe az élő szervezetekben?
A víz szerepe a sejtben.
A víz az egyik leggyakoribb anyag bolygónkon. Egy sejtben mennyiségileg is az első helyen áll a többi kémiai vegyület között. Minél nagyobb az intenzitás anyagcsere egy adott sejtben annál több vizet tartalmaz.
A sejtben lévő víz két formában van: szabad és kötött. A szabad víz az intercelluláris terekben, erekben, vakuólumokban és szervüregekben található. Arra szolgál, hogy anyagokat szállítson a környezetből a sejtbe és fordítva. A megkötött víz egyes sejtszerkezetek része, fehérjemolekulák, membránok, rostok között helyezkedik el, és kapcsolódik néhány sejthez. fehérjék.
A víz különféle funkciókat lát el: térfogat, rugalmasság fenntartása sejteket, különböző anyagok oldódása. Ezenkívül az élő rendszerekben a legtöbb kémiai reakció vizes oldatokban megy végbe.
A víznek számos olyan tulajdonsága van, amelyek rendkívül fontosak az élő szervezetek számára.
A víz tulajdonságai.
A víz egyedi tulajdonságait molekulájának szerkezete határozza meg. A vízmolekula egy O atomból áll, amely poláris kovalens kötésekkel kapcsolódik két H atomhoz. Az elektronok jellegzetes elrendezése a vízmolekulában elektromos aszimmetriát ad. Az elektronegatívabb oxigénatom erősebben vonzza a hidrogénatomok elektronjait, ami közös párokat eredményez elektronok irányába eltolódnak a vízmolekulában.
Ezért, bár a vízmolekula egésze töltés nélküli, a két hidrogénatom mindegyike részben pozitív töltést (δ+), az oxigénatom pedig részlegesen negatív töltést (δ-) hordoz. A vízmolekula polarizált és dipólus (két pólusa van) (6. ábra).
Egy vízmolekula oxigénatomjának részlegesen negatív töltését más molekulák részlegesen pozitív hidrogénatomjai vonzzák. Így minden vízmolekula hajlamos hidrogénkötést kialakítani négy szomszédos vízmolekulával (7. ábra).
A víz jó oldószer.
A molekulák polaritása és hidrogénkötés-képző képessége miatt a víz könnyen oldja az ionos vegyületeket (sókat, savakat, bázisokat). Egyes nem ionos, de poláris vegyületek vízben is oldódnak, azaz amelyek molekulája töltött (poláris) csoportokat tartalmaz, például cukrokat, egyszerű alkoholokat, aminosavakat. A vízben jól oldódó anyagokat hidrofilnek nevezik (a görög hygros - nedves és philia - barátság, hajlam szóból). Amikor egy anyag oldatba megy, molekulái vagy ionjai szabadabban mozoghatnak, így az anyag reakcióképessége megnő.
Ez megmagyarázza, hogy a víz a fő közeg, amelyben a legtöbb kémiai reakció végbemegy, és minden hidrolízisreakció és számos redoxreakció a víz közvetlen részvételével megy végbe.
A vízben rosszul vagy teljesen oldhatatlan anyagokat hidrofóbnak nevezik (a görög phobos - félelem szóból). Ide tartoznak a zsírok, nukleinsavak, néhány fehérjét. Az ilyen anyagok határfelületeket képezhetnek a vízzel, ahol számos kémiai reakció játszódik le. Ezért az élő szervezetek számára is nagyon fontos, hogy a víz nem oldja fel a nem poláris anyagokat. A víz élettanilag fontos tulajdonságai közé tartozik a gázok (O2, C stb.) oldó képessége.
A víznek nagy a hőkapacitása, azaz képes hőenergiát felvenni saját hőmérsékletének minimális növekedésével. A víz nagy hőkapacitása megvédi a test szöveteit a gyors és erős hőmérséklet-emelkedéstől. Sok élőlény a víz elpárologtatásával hűti le magát (növényekben párologtatás, állatokban izzadás).
A víz magas hővezető képességgel is rendelkezik, amely biztosítja a hő egyenletes eloszlását az egész testben. Következésképpen a nagy fajlagos hőkapacitás és a nagy hővezető képesség ideális folyadékká teszi a vizet a sejtek és élőlények hőegyensúlyának fenntartásához.
A víz gyakorlatilag nem tömörül, ami turgornyomást hoz létre, amely meghatározza a sejtek és szövetek térfogatát és rugalmasságát. Így a hidrosztatikus váz tartja meg a hengeresférgek, medúzák és más élőlények alakját.
A vizet a biológiai rendszerek számára optimális felületi feszültség jellemzi, amely a vízmolekulák és más anyagok molekulái közötti hidrogénkötések kialakulásának köszönhető. A felületi feszültség hatására a kapilláris véráramlás, a növényekben felszálló és leszálló oldatáramok lépnek fel.
Hidrofil és hidrofób anyagok.
1. Mi a vízmolekula szerkezetének sajátossága?
2. Mi a víz jelentősége oldószerként?
3. Mi a víz hővezető képessége és hőkapacitása?
4. Miért hiszik azt, hogy a víz ideális folyadék a sejt számára?
5. Mi a víz szerepe a sejtben?
6. Milyen szerkezeti és fizikai-kémiai tulajdonságai határozzák meg a víz biológiai szerepét a sejtben?
A jégkristályok képződése a sejtekben azok károsodásához és halálához vezethet. Ismeretes, hogy a különféle anyagok oldatai alacsonyabb hőmérsékleten fagynak meg, mint a tiszta víz. Ezért egyes élőlények olyan anyagokat halmoznak fel szöveteikben, amelyek megakadályozzák a fagyást és a jégkristályok képződését. Így a békák képesek életre kelni, miután jéggé fagynak. Ezt a sejtjeikben megnövekedett glükóz és néhány más anyagtartalom biztosítja.
Kamensky A. A., Kriksunov E. V., Pasechnik V. V. Biológia 10. osztály
A honlap olvasói küldték be
