Suyun hücredeki kısa fonksiyonları. Suyun vücut hücresindeki rolü
Su eşsiz bir maddedir. Gezegenimizin her yerine dağıtılır. H2O molekülü olmasaydı hayatımızın nasıl olacağını hayal etmeye çalışın. Ve hayal edilecek hiçbir şey yok - gezegenimizde hayat olmayacaktı. İnsanın %70'i sudur. Vücut ne kadar gençse o kadar çok içerir ve yaşla birlikte bu miktar azalır. Örneğin bir embriyoyu ele alalım; içindeki H2O yüzdesi %90'dır.
Makalede sizi hücredeki her şeyi vurgulamaya ve her birini ayrıntılı olarak ele almaya davet ediyoruz. Orada iki biçimde bulunduğunu belirtmek önemlidir: serbest ve bağlı. Bu konuyu biraz sonra ele alacağız.
su
Herkes suyun hayatımızda çok önemli, daha doğrusu anahtar bir rol oynadığını biliyor. O olmasaydı gezegenimiz ölü, cansız bir çöl olurdu. Bilim insanları hâlâ suyu ve onun insan vücudundaki rolünü araştırıyor.
Suyun hücrelerimizde serbest ve bağlı formda bulunduğunu daha önce söylemiştik. Birincisi maddeleri dağıtmaya, yani onları hücrenin içine ve dışına aktarmaya hizmet eder. Ve sonuncusu gözlemlenir:
- lifler arasında;
- membranlar;
- protein molekülleri;
- hücresel yapılar.
Hücredeki hem serbest hem de bağlı suyun, daha sonra konuşacağımız bazı işlevleri mutlaka yerine getirmesi gerekir. Ve şimdi H2O molekülünün kendisinin nasıl organize edildiğine dair birkaç kelime.
Molekül
Başlamak için suyun moleküler formülünü belirtelim: H2O. Bu, gezegende çok yaygın bir maddedir ve bunu hatırlamalısınız çünkü suyun moleküler formülü farklı bilgi alanlarında oldukça sık bulunur. Bu arada, tüm insan organlarında, diş minesinde ve kemiklerde bile bulunur, ancak yüzdesi çok küçük olmasına rağmen sırasıyla% 10 ve% 20'dir.
Daha önce de söylediğimiz gibi vücut ne kadar gençse o kadar çok su içerir. Bilim adamları, proteinin büyük miktarda suyu bağlayamaması nedeniyle yaşlandığımızı öne sürdüler. Ancak bu yalnızca bir hipotezdir.
Fonksiyonlar
Şimdi aşağıdaki listeden daha fazlasını net bir şekilde vurgulayalım:
- Hemen hemen tüm kimyasal reaksiyonlar iyonik olduğundan ve suda meydana geldiğinden H2O bir çözücü görevi görebilir. Hidrofilik maddelerin (örneğin, alkol, şeker, amino asitler vb.'yi çözen) olduğu, ancak aynı zamanda hidrofobik maddelerin de (yağ asitleri, selüloz ve diğerleri) olduğu unutulmamalıdır.
- Su bir reaktif görevi görebilir.
- Taşıma, termoregülatör ve yapısal işlevleri yerine getirir.
Her birini ayrı ayrı ele almayı öneriyoruz. Sırayla gidelim, listemizin ilk sırasında çözücü fonksiyonu var.
Çözücü
Suyun hücredeki işlevleri çoktur, ancak en önemlilerinden biri birçok reaksiyonu kolaylaştırmaya yardımcı olmaktır. H2O molekülü bir çözücü görevi görebilir. Bir hücrede meydana gelen reaksiyonların neredeyse tamamı iyoniktir, yani bunların gerçekleşebileceği ortam sudur.
Reaktif
Suyun hücredeki sonraki işlevleri, vücutta meydana gelen kimyasal reaksiyonlara reaktif olarak katılmasıdır. Bunlar şunları içerir:
- hidroliz;
- polimerizasyon;
- fotosentez vb.
Şimdi bununla ilgili biraz konuşalım: Kimyada bu, bazı kimyasal reaksiyonlara katılan bir maddenin adıdır. En önemlisi reaksiyona katılmasına rağmen işlenme nesnesi değildir. Laboratuvardaki reaktifler (reaktifler olarak da adlandırılır) oldukça yaygın bir olgudur.
Bir reaktif olarak su, vücudun ihtiyaç duyduğu diğer maddelerin bileşiminde yer alır.
Taşıma işlevi
Neden yaşıyoruz? Vücudumuz ancak kendisini oluşturan hücrelerin canlı olması nedeniyle var olur. Ve kendilerine özgü yapılarına ve H2O molekülünün bazı yeteneklerine teşekkür etmeliler. Suyun vücudumuzun ayrılmaz bir parçası olduğunu ve her hücrenin bu eşsiz molekülleri içerdiğini, daha doğrusu bileşiminde ilk sırada yer aldığını daha önce belirtmiştik.
H2O'nun vücudumuzdaki diğer bir amacı da suyun hücre içerisinde taşınma fonksiyonudur. Suyun belirli bir özelliği vardır - besinlerin hücreye girmesi sayesinde hücreler arası boşluğa nüfuz eder.
Ayrıca kanın ve lenflerin de su içerdiğini ve eksikliğinin bazı sonuçlara yol açtığını bilmeye değer: kanama veya tromboz.
Termoregülasyon
Suyun hücredeki hangi işlevlerini henüz çözemedik? Tabii ki, termoregülasyon. Suyun ısıyı emip uzun süre tutabildiğini söylemiştik. Böylece H2O, hücreyi hipotermiden veya aşırı ısınmadan koruyabilir. Termoregülasyon işlevi yalnızca tek tek hücreler için değil, aynı zamanda bir bütün olarak tüm organizma için de gereklidir.
Yapısal işlev
Bunları zaten listeledik, ancak tartışılması gereken bir amaç daha var: hücrelerin yapısını korumak.
Hiç sıvı suyu sıkıştırmayı denediniz mi? Laboratuvar koşullarında bile bunu başarmak son derece zordur. Suyun bu özelliği, her hücrenin şeklini ve yapısını korumak için gereklidir.
Sonsuza kadar unutmayın: su olmadan hayat imkansızdır. Vücut suyun yaklaşık %3'ünü kaybettiğinde susuzluk yaşarız ve %20'lik bir kayıpla hücreler ve dolayısıyla kişi de ölür. Ne kadar su içtiğinize dikkat edin.
10. sınıf öğrencileri için biyolojide 7. paragrafın ayrıntılı çözümü, yazarlar Kamensky A.A., Kriksunov E.A., Pasechnik V.V. 2014
- Gdz Biyoloji 10. sınıf çalışma kitabına buradan ulaşabilirsiniz.
1. Suyun yapısı nasıldır?
Cevap. Su molekülü açısal bir yapıya sahiptir: Bileşiminde yer alan çekirdekler, tabanında iki hidrojen bulunan ve tepe noktasında bir oksijen atomu olan bir ikizkenar üçgen oluşturur. Çekirdekler arası O-H mesafeleri 0,1 nm'ye yakındır, hidrojen atomlarının çekirdekleri arasındaki mesafe 0,15 nm'dir. Bir su molekülündeki oksijen atomunun dış elektron katmanını oluşturan altı elektrondan iki elektron çifti kovalent O-H bağları oluşturur, geri kalan dört elektron ise iki yalnız elektron çifti oluşturur.
Bir su molekülü, kutuplarında pozitif ve negatif yükler içeren küçük bir dipoldür. Hidrojen çekirdeğinin yakınında elektron yoğunluğu eksikliği vardır ve molekülün karşı tarafında, oksijen çekirdeğinin yakınında elektron yoğunluğu fazlalığı vardır. Su molekülünün polaritesini belirleyen bu yapıdır.
2. Çeşitli hücrelerde ne kadar su (% olarak) bulunur?
Su miktarı farklı doku ve organlarda farklılık gösterir. Böylece insanlarda beynin gri maddesindeki içeriği% 85, kemik dokusundaki içeriği ise% 22'dir. Vücuttaki en yüksek su içeriği embriyonik dönemde (%95) görülür ve yaşla birlikte giderek azalır.
Çeşitli bitki organlarındaki su içeriği oldukça geniş sınırlar içinde değişir. Çevre koşullarına, yaşına ve bitki türüne bağlı olarak değişiklik gösterir. Böylece marul yapraklarındaki su içeriği %93-95, mısırdaki su içeriği ise %75-77'dir. Bitkinin farklı organlarında su miktarı farklılık gösterir: Ayçiçeği yaprakları %80-83, gövdeler %87-89, kökler %73-75 oranında su içerir. % 6-11'lik su içeriği, esas olarak hayati süreçlerin engellendiği havayla kurutulmuş tohumlar için tipiktir. Su, canlı hücrelerde, ölü ksilem elemanlarında ve hücreler arası boşluklarda bulunur. Hücreler arası boşluklarda su buhar halindedir. Bitkinin ana buharlaşma organı yapraklardır. Bu bakımdan en fazla suyun yaprakların hücreler arası boşluklarını doldurması doğaldır. Sıvı halde su, hücrenin çeşitli kısımlarında bulunur: hücre zarı, vakuol, sitoplazma. Kofullar hücrenin su açısından en zengin kısmıdır ve içeriği %98'e ulaşır. En yüksek su içeriğinde sitoplazmadaki su içeriği %95'tir. En düşük su içeriği hücre zarlarının karakteristiğidir. Hücre zarlarındaki su içeriğinin kantitatif olarak belirlenmesi zordur; Görünüşe göre% 30 ila 50 arasında değişiyor. Bitki hücresinin farklı kısımlarındaki suyun formları da farklıdır.
3. Suyun canlı organizmalardaki rolü nedir?
Cevap. Su, tüm canlı organizmaların baskın bileşenidir. Yapısal özelliklerinden dolayı benzersiz özelliklere sahiptir: su molekülleri dipol şeklindedir ve aralarında hidrojen bağları oluşur. Çoğu canlı organizmanın hücrelerindeki ortalama su içeriği yaklaşık %70'tir. Hücredeki su iki formda bulunur: serbest (tüm hücre suyunun %95'i) ve bağlı (%4-5'i proteinlere bağlı).
Suyun fonksiyonları:
1.Çözücü olarak su. Hücredeki birçok kimyasal reaksiyon iyoniktir ve bu nedenle yalnızca sulu ortamda meydana gelir. Suda çözünen maddelere hidrofilik (alkoller, şekerler, aldehitler, amino asitler), çözünmeyen maddelere ise hidrofobik (yağ asitleri, selüloz) denir.
2. Reaktif olarak su. Su birçok kimyasal reaksiyona dahil olur: polimerizasyon reaksiyonları, hidroliz ve fotosentez sürecinde.
3. Taşıma işlevi. Vücutta su ile birlikte çözünmüş maddelerin çeşitli bölgelere taşınması ve gereksiz ürünlerin vücuttan atılması.
4. Termostabilizatör ve termostat olarak su. Bu işlev, suyun yüksek ısı kapasitesi gibi özelliklerinden kaynaklanmaktadır - ortamdaki önemli sıcaklık değişikliklerinin vücut üzerindeki etkisini yumuşatır; yüksek ısı iletkenliği - vücudun tüm hacmi boyunca aynı sıcaklığı korumasını sağlar; yüksek buharlaşma ısısı - memelilerde terleme ve bitkilerde terleme sırasında vücudu soğutmak için kullanılır.
5.Yapısal işlev. Hücrelerin sitoplazması %60 ila %95 oranında su içerir ve hücrelere normal şeklini veren de budur. Bitkilerde su, turgoru (endoplazmik zarın esnekliği) korur, bazı hayvanlarda hidrostatik iskelet (denizanası) görevi görür.
§ 7'den sonraki sorular
1. Su molekülünün yapısının özelliği nedir?
Cevap. Suyun benzersiz özellikleri molekülünün yapısı tarafından belirlenir. Bir su molekülü, iki H atomuna polar kovalent bağlarla bağlanan bir O atomundan oluşur. Bir su molekülündeki elektronların karakteristik düzeni ona elektriksel asimetri verir. Daha elektronegatif olan oksijen atomu, hidrojen atomlarının elektronlarını daha güçlü bir şekilde çeker, bunun sonucunda su molekülündeki ortak elektron çiftleri ona doğru kayar. Bu nedenle, su molekülü bir bütün olarak yüksüz olmasına rağmen, iki hidrojen atomunun her biri kısmen pozitif yük taşır (8+ ile gösterilir), oksijen atomu ise kısmen negatif yük (8-) taşır. Su molekülü polarizedir ve bir dipoldür (iki kutbu vardır).
Bir su molekülünün oksijen atomunun kısmen negatif yükü, diğer moleküllerin kısmen pozitif hidrojen atomları tarafından çekilir. Böylece her su molekülü, dört komşu su molekülüyle hidrojen bağı kurma eğilimindedir.
2. Suyun çözücü olarak önemi nedir?
Cevap. Moleküllerin polaritesi ve hidrojen bağları oluşturma yeteneği nedeniyle su, iyonik bileşikleri (tuzlar, asitler, bazlar) kolaylıkla çözer. Bazı iyonik olmayan fakat polar bileşikler de suda çözünür, yani molekülleri yüklü (polar) gruplar içerir, örneğin şekerler, basit alkoller, amino asitler. Suda yüksek oranda çözünür olan maddelere hidrofilik denir (Yunanca higros - ıslak ve philia - dostluk, eğilimden). Bir madde çözeltiye girdiğinde molekülleri veya iyonları daha serbest hareket edebilir ve dolayısıyla maddenin reaktivitesi artar. Bu, neden çoğu kimyasal reaksiyonun meydana geldiği ana ortamın su olduğunu ve tüm hidroliz reaksiyonlarının ve çok sayıda redoks reaksiyonunun suyun doğrudan katılımıyla meydana geldiğini açıklar.
Suda az çözünen veya tamamen çözünmeyen maddelere hidrofobik denir (Yunanca phobos'tan - korkudan). Bunlar arasında yağlar, nükleik asitler, bazı proteinler ve polisakkaritler bulunur. Bu tür maddeler su ile birçok kimyasal reaksiyonun meydana geldiği arayüzler oluşturabilir. Bu nedenle suyun polar olmayan maddeleri çözmemesi canlı organizmalar için de oldukça önemlidir. Suyun fizyolojik açıdan önemli özelliklerinden biri de gazları (O2, CO2 vb.) çözme yeteneğidir.
3. Suyun ısı iletkenliği ve ısı kapasitesi nedir?
Cevap. Suyun yüksek bir ısı kapasitesi vardır, yani. kendi sıcaklığında minimum bir artışla termal enerjiyi absorbe etme yeteneği. Suyun büyük ısı kapasitesi vücut dokularını hızlı ve güçlü sıcaklık artışlarından korur. Birçok organizma suyu buharlaştırarak (bitkilerde terleme, hayvanlarda terleme) kendilerini serinletir.
4. Suyun hücre için ideal bir sıvı olduğuna neden inanılmaktadır?
Cevap. Bir hücredeki yüksek su içeriği, onun aktivitesinin en önemli koşuludur. Suyun büyük kısmının kaybıyla birçok organizma ölür ve bazı tek hücreli ve hatta çok hücreli organizmalar geçici olarak tüm yaşam belirtilerini kaybeder. Bu duruma askıya alınmış animasyon denir. Hidrasyondan sonra hücreler uyanır ve tekrar aktif hale gelir.
Su molekülü elektriksel olarak nötrdür. Ancak molekülün içindeki elektrik yükü eşit olmayan bir şekilde dağılmıştır: Hidrojen atomları bölgesinde (daha doğrusu protonlar) pozitif yük baskındır, oksijenin bulunduğu bölgede negatif yükün yoğunluğu daha yüksektir. Bu nedenle su parçacığı bir dipoldür. Bir su molekülünün dipol özelliği, kendisini bir elektrik alanında yönlendirme ve yük taşıyan çeşitli moleküllere ve molekül bölümlerine bağlanma yeteneğini açıklar. Sonuç olarak hidratlar oluşur. Suyun hidrat oluşturma yeteneği, evrensel çözücü özelliklerinden kaynaklanmaktadır. Su moleküllerinin bir maddenin moleküllerine olan çekim enerjisi, su molekülleri arasındaki çekim enerjisinden büyükse madde çözünür. Buna bağlı olarak suda yüksek oranda çözünen hidrofilik (Yunanca hidros - su ve phileo - aşk) maddeler (örneğin tuzlar, alkaliler, asitler vb.) ve hidrofobik (Yunanca hidros - su ve fobos) arasında bir ayrım yapılır. - suda zor çözünen veya hiç çözünmeyen korku) maddeler (yağlar, yağ benzeri maddeler, kauçuk vb.). Hücre zarlarının bileşimi, dış ortamdan hücrelere ve hücrenin bir kısmından diğerine geçişi sınırlayan yağ benzeri maddeleri içerir.
Bir hücrede meydana gelen reaksiyonların çoğu yalnızca sulu bir çözeltide meydana gelebilir. Su birçok reaksiyonun doğrudan katılımcısıdır. Örneğin proteinlerin, karbonhidratların ve diğer maddelerin parçalanması, enzimlerin katalize ettiği su ile etkileşimleri sonucunda meydana gelir. Bu tür reaksiyonlara hidroliz reaksiyonları denir (Yunanca hidros - su ve lizis - bölünme).
Su, yüksek bir ısı kapasitesine ve aynı zamanda sıvılar için nispeten yüksek bir ısı iletkenliğine sahiptir. Bu özellikler suyu hücrelerin ve organizmaların termal dengesini korumak için ideal bir sıvı haline getirir.
Su, hücrenin biyokimyasal reaksiyonlarının ana ortamıdır. Fotosentez sırasında açığa çıkan bir oksijen ve karbondioksit asimilasyonu ürünlerini geri yüklemek için kullanılan bir hidrojen kaynağıdır. Ve son olarak su, vücutta (kan ve lenf akışı, bitkilerin damarlarından yükselen ve alçalan çözelti akımları) ve hücrede maddelerin taşınmasının ana yoludur.
5. Suyun hücredeki rolü nedir
Hücre elastikiyetinin sağlanması. Hücresel su kaybının sonuçları yaprakların solması, meyvelerin kurumasıdır;
Maddelerin suda çözünmesiyle kimyasal reaksiyonların hızlandırılması;
Maddelerin hareketinin sağlanması: Çoğu maddenin hücreye girişi ve çözelti halinde hücreden uzaklaştırılması;
Birçok kimyasalın (bir takım tuzlar, şekerler) çözünmesini sağlamak;
Bir dizi kimyasal reaksiyona katılım;
Yavaş yavaş ısınma ve yavaş yavaş soğuma yeteneği nedeniyle termoregülasyon sürecine katılım.
6. Suyun hangi yapısal ve fizikokimyasal özellikleri hücredeki biyolojik rolünü belirler?
Cevap. Suyun yapısal fizikokimyasal özellikleri biyolojik fonksiyonlarını belirler.
Su iyi bir çözücüdür. Moleküllerin polaritesi ve hidrojen bağları oluşturma yeteneği nedeniyle su, iyonik bileşikleri (tuzlar, asitler, bazlar) kolaylıkla çözer.
Suyun yüksek bir ısı kapasitesi vardır, yani. kendi sıcaklığında minimum bir artışla termal enerjiyi absorbe etme yeteneği. Suyun büyük ısı kapasitesi vücut dokularını hızlı ve güçlü sıcaklık artışlarından korur. Birçok organizma suyu buharlaştırarak (bitkilerde terleme, hayvanlarda terleme) kendilerini serinletir.
Su aynı zamanda yüksek ısı iletkenliğine sahiptir ve ısının vücutta eşit dağılımını sağlar. Sonuç olarak, yüksek özgül ısı kapasitesi ve yüksek ısı iletkenliği, suyu hücrelerin ve organizmaların ısıl dengesini korumak için ideal bir sıvı haline getirir.
Su pratikte sıkışmaz, turgor basıncı oluşturmaz, hücrelerin ve dokuların hacmini ve elastikiyetini belirler. Böylece yuvarlak kurtların, denizanasının ve diğer organizmaların şeklini koruyan hidrostatik iskelettir.
Su, su molekülleri ile diğer maddelerin molekülleri arasında hidrojen bağlarının oluşması nedeniyle ortaya çıkan biyolojik sistemler için optimal yüzey gerilimi kuvveti ile karakterize edilir. Yüzey geriliminin kuvveti nedeniyle bitkilerde kılcal kan akışı, artan ve alçalan çözelti akımları meydana gelir.
Bazı biyokimyasal işlemlerde su bir substrat görevi görür.
Eşsiz özellikleri, suyun hücrede bir çözücü ve termostat rolü oynamasına, ayrıca hücrelerin ve taşıma maddelerinin yapısını korumasına olanak tanıdı.
Hidrojen bağlarının doğası
H2O molekülünün kendisi elektriksel olarak nötrdür, ancak molekülün içindeki yük eşit olmayan bir şekilde dağılmıştır: hidrojen atomlarının bulunduğu bölgede küçük bir pozitif yük vardır ve oksijen atomunun bulunduğu bölgede küçük bir negatif yük vardır. . Bu sayede su molekülleri birbirleriyle etkileşime girerek hidrojen bağları oluşturabilir.
Hidrojen bağları
Hidrojen bağı suyun benzersiz özelliklerini belirler:
Hidrojen bağlarını kırmak için ek enerji harcanması gerektiğinden suyun kaynama, erime ve buharlaşma sıcaklıkları çok yüksektir. Yalnızca su aynı anda her üç toplanma durumunda bulunur. H 2 S, HCl, NH 3 gibi benzer yapıya ve molekül ağırlığına sahip diğer maddeler normal koşullar altında gazdır.
Reaksiyon]].
Hidrofobik maddeler suda çözünmeyecek, ancak H2O molekülleri hidrofobik maddeyi su sütununun kendisinden ayırabilecektir. Örneğin hücre zarını oluşturan yağlar - fosfolipidler, suyla etkileşime girerek bir lipit çift katmanı oluşturabilir.
Kimyasal reaksiyonlara katılım
Reaktif olarak su birçok kimyasal reaksiyona katılır:
- Fotosentez sırasında bitkilerde suyun fotolizi meydana gelir - sudaki hidrojen organik maddelere girer ve serbest oksijen atmosfere salınır.
Fotosentez denklemi:
6H 2 O+6CO 2 =C 6 H 12 O 6 + 6O 2
- Su hidrolizde rol oynar - maddelerin su ilavesiyle yok edilmesi. Örneğin, besinlerin sindirimi sırasında yağların, proteinlerin ve karbonhidratların hidrolizi meydana gelir ve ATP'nin hidrolizi, hücrenin ihtiyaçlarını karşılayan enerjiyi açığa çıkarır.
- Tuzların hidrolizi sırasında su, proton ve elektronların kaynağıdır.
Hücre Yapısının Korunması
Su pratikte sıkıştırılamaz ve bu nedenle hücrenin hidrostatik iskeleti görevi görür. Osmoz nedeniyle su, bitki hücrelerinin boşluklarında aşırı basınç oluşturur; bu turgor basıncı, hücre duvarının elastikiyetini sağlar ve organların şeklini korur.
Maddelerin taşınması
- Bitkilerde özellikle suyun kılcal etki özelliği sayesinde, suda çözünen mineral tuzları damarlar yoluyla kökten bitkinin diğer kısımlarına yükselir. Ayrıca kohezyon nedeniyle topraktaki suyun kök kılları yoluyla emilmesi sağlanır.
- Fotosentetik ürünlerin taşınması, sulu bir sakaroz çözeltisinin elek tüplerinden geçirilmesiyle gerçekleşir.
- Atılım, metabolik ürünlerin hayvanlarda çözünmüş halde hareketi.
Termoregülasyona katılım
4200 J/ büyük ısı kapasitesi sayesinde su, hücre içinde yaklaşık olarak sabit bir sıcaklık sağlar. Su, doku sıcaklığının düşük olduğu yerde vererek ve sıcaklığın yüksek olduğu yerde alarak büyük miktarda ısı taşıyabilir. Ayrıca, su buharlaştığında, bir toplanma durumundan diğerine geçiş sırasında hidrojen bağlarını kırmak için çok fazla enerji harcanması nedeniyle önemli bir soğutma meydana gelir.
Talimatlar
Suyun özelliklerinden biri, biyolojik hücrenin elastikiyetini koruduğu, onu beslediği ve zarın yapımına katıldığı için kimyasalları çözme evrensel yeteneğidir. Bir kişinin tüm iç “suları” kan ve lenftir; salgı sıvısı - tükürük, mide suyu; cinsel organlardan akıntı, idrar, ter - bunların hepsi özel maddeler içeren su çözeltileridir.
Bir su molekülü nötr bir elektronik yüke sahiptir; oksijen ve hidrojen atomlarının birleşiminden oluşur. Molekülün içindeki elektronik yük çok dengesiz bir şekilde dağılmıştır: hidrojen bölgesinde pozitif elektronik yüklü atomlar, oksijen bölgesinde ise negatif elektronik yüklü atomlar baskındır. Bu bir dipoldür ve diğer maddelerle birleşip hidrat oluşturma konusunda iyi bir yeteneğe sahip olduğu bilinmektedir. Suyun başka bir maddenin moleküllerine olan çekim enerjisi, su molekülleri arasındaki çekim enerjisinden daha yüksek olduğunda, madde onun içinde kolayca çözünür.
Biyolojik sıvılardaki suyun konsantrasyonu, maddelerin etkileşim hızını belirler. İç süreçler daha hızlı gerçekleşir: Biyokimyasal reaksiyonların parçalanma ürünleri ortadan kaldırılır, vücudun restorasyon ve yenilenme süreçleri etkinleştirilir. Bir madde çözündüğünde molekülleri su yardımıyla daha hızlı hareket edebilir, bu nedenle reaktivitesi artar. Vücuttaki su miktarı azaldığında kan “viskoz” hale gelir, damarlarda daha yavaş hareket eder, metabolizma yavaşlar, kişinin genel durumu hızla bozulmaya başlar ve %85’i sıvıdan oluşan beyin zarar görmeye başlar. .
Vücut susuz kaldığında ilk olarak hücresel sıvı etkilenir, % 66'ya düşer, ardından hücre dışı sıvı ve ancak bundan sonra kan plazmasındaki sıvı miktarı azalır. Doğa bunu, yaşamın ana organı olan beynin bakımının sonuna kadar gerçekleştirileceği şekilde düzenlemiştir. Bir kişide büyük miktarda sıvı kaybı geri dönüşü olmayan sonuçlara yol açabilir; tıp, yalnızca insanların dehidrasyondan ölüm vakalarını değil, aynı zamanda özellikle su eksikliğinden ve aşırılığından dolayı ciddi hastalıkların başlangıcını da bilir. şizofreni gelişti, hastalar hızla delirdi.
Suyun ısı kapasitesi nedeniyle vücut sıcaklığının düzenlenmesine katılımı önemli bir rol oynar, termoregülasyon işlemleri gerçekleştirilir ve vücuttaki hücrelerin sıcaklığı biyolojik aktivite için optimum düzeyde tutulur. Besinlerin ve oksijenin taşınması hızlanır.
Su aynı zamanda sindirim ve atık ürünlerin vücuttan atılması sürecinde de rol alır. Bağırsak duvarını çalışmaya teşvik eden, atık ürünleri çözen, üreterler yoluyla uzaklaştıran odur.
Aslında suyun insanın iç organları için en önemli koruyucu faktör olması ilginçtir. Örneğin karaciğer, böbrekler ve dalak çok önemli bir özgül ağırlığa sahiptir; teorik olarak, fiziksel aktivite sırasında bunların kopması gerekir, çünkü iletken kanallar ve tutucu bağlar çok incedir. İçinde yüzüyor gibi göründükleri sıvı onları bundan korur. Sıvı darbeleri emer, biyolojik bir ortam yaratır, fiziksel ağırlıklarını değiştirerek minimuma indirir (Arşimet yasası yürürlüktedir).
Su ve hücre yaşamındaki rolü
1. Nasıl bir yapıya sahiptir? su?
2. Çeşitli hücrelerde ne kadar su (% olarak) bulunur?
3. Suyun canlı organizmalardaki rolü nedir?
Suyun hücredeki rolü.
Su gezegenimizdeki en yaygın maddelerden biridir. Bir hücrede kantitatif olarak diğer kimyasal bileşikler arasında da ilk sırada yer alır. Yoğunluk ne kadar yüksek olursa metabolizma Belirli bir hücrede o kadar fazla su bulunur.
Hücredeki su iki şekilde bulunur: serbest ve bağlı. Serbest su, hücreler arası boşluklarda, damarlarda, boşluklarda ve organ boşluklarında bulunur. Maddelerin çevreden hücreye taşınmasına ve bunun tersinin yapılmasına hizmet eder. Bağlı su, protein molekülleri, zarlar, lifler arasında bulunan ve bazı hücresel yapılara bağlı olan bazı hücresel yapıların bir parçasıdır. proteinler.
Su çeşitli işlevleri yerine getirir: hacmi korumak, elastikiyet hücreler, çeşitli maddelerin çözünmesi. Ayrıca canlı sistemlerde çoğu kimyasal reaksiyon sulu çözeltilerde meydana gelir.
Su, canlı organizmalar için son derece önemli olan birçok özelliğe sahiptir.
Suyun özellikleri.
Suyun benzersiz özellikleri molekülünün yapısı tarafından belirlenir. Bir su molekülü, iki H atomuna polar kovalent bağlarla bağlanan bir O atomundan oluşur. Bir su molekülündeki elektronların karakteristik düzeni ona elektriksel asimetri verir. Daha elektronegatif olan oksijen atomu, hidrojen atomlarının elektronlarını daha güçlü bir şekilde çeker ve bu da ortak çiftlerin oluşmasına neden olur. elektronlar su molekülünde kendi yönünde yer değiştirir.
Bu nedenle, su molekülü bir bütün olarak yüksüz olmasına rağmen, iki hidrojen atomunun her biri kısmen pozitif yük (δ+ ile gösterilir) taşır ve oksijen atomu kısmen negatif yük (δ-) taşır. Su molekülü polarizedir ve bir dipoldür (iki kutbu vardır) (Şekil 6).
Bir su molekülünün oksijen atomunun kısmen negatif yükü, diğer moleküllerin kısmen pozitif hidrojen atomları tarafından çekilir. Böylece her su molekülü, komşu dört su molekülüyle bir hidrojen bağı oluşturma eğilimindedir (Şekil 7).
Su iyi bir çözücüdür.
Moleküllerin polaritesi ve hidrojen bağları oluşturma yeteneği nedeniyle su, iyonik bileşikleri (tuzlar, asitler, bazlar) kolaylıkla çözer. Bazı iyonik olmayan fakat polar bileşikler de suda çözünür, yani molekülleri yüklü (polar) gruplar içerir, örneğin şekerler, basit alkoller, amino asitler. Suda yüksek oranda çözünür olan maddelere hidrofilik denir (Yunanca higros - ıslak ve philia - dostluk, eğilimden). Bir madde çözeltiye girdiğinde molekülleri veya iyonları daha serbest hareket edebilir ve dolayısıyla maddenin reaktivitesi artar.
Bu, neden çoğu kimyasal reaksiyonun meydana geldiği ana ortamın su olduğunu ve tüm hidroliz reaksiyonlarının ve çok sayıda redoks reaksiyonunun suyun doğrudan katılımıyla meydana geldiğini açıklar.
Suda az çözünen veya tamamen çözünmeyen maddelere hidrofobik denir (Yunanca phobos'tan - korkudan). Bunlar arasında yağlar, nükleik asitler, bazı proteinler. Bu tür maddeler su ile birçok kimyasal reaksiyonun meydana geldiği arayüzler oluşturabilir. Bu nedenle suyun polar olmayan maddeleri çözmemesi canlı organizmalar için de oldukça önemlidir. Suyun fizyolojik açıdan önemli özelliklerinden biri de gazları (O2, C, vb.) çözme yeteneğidir.
Suyun yüksek bir ısı kapasitesi vardır, yani. kendi sıcaklığında minimum bir artışla termal enerjiyi absorbe etme yeteneği. Suyun büyük ısı kapasitesi vücut dokularını hızlı ve güçlü sıcaklık artışlarından korur. Birçok organizma suyu buharlaştırarak (bitkilerde terleme, hayvanlarda terleme) kendilerini serinletir.
Su aynı zamanda yüksek ısı iletkenliğine sahiptir ve ısının vücutta eşit dağılımını sağlar. Sonuç olarak, yüksek özgül ısı kapasitesi ve yüksek ısı iletkenliği, suyu hücrelerin ve organizmaların ısıl dengesini korumak için ideal bir sıvı haline getirir.
Su pratikte sıkışmaz, turgor basıncı oluşturmaz, hücrelerin ve dokuların hacmini ve elastikiyetini belirler. Böylece yuvarlak kurtların, denizanasının ve diğer organizmaların şeklini koruyan hidrostatik iskelettir.
Su, su molekülleri ile diğer maddelerin molekülleri arasında hidrojen bağlarının oluşması nedeniyle ortaya çıkan biyolojik sistemler için optimal yüzey gerilimi kuvveti ile karakterize edilir. Yüzey geriliminin kuvveti nedeniyle bitkilerde kılcal kan akışı, artan ve alçalan çözelti akımları meydana gelir.
Hidrofilik ve hidrofobik maddeler.
1. Su molekülünün yapısının özelliği nedir?
2. Suyun çözücü olarak önemi nedir?
3. Suyun ısı iletkenliği ve ısı kapasitesi nedir?
4. Suyun hücre için ideal bir sıvı olduğuna neden inanılmaktadır?
5. Suyun hücredeki rolü nedir?
6. Suyun hangi yapısal ve fizikokimyasal özellikleri hücredeki biyolojik rolünü belirler?
Hücrelerde buz kristallerinin oluşması hücrelerin zarar görmesine ve ölmesine yol açabilir. Çeşitli maddelerin çözeltilerinin saf sudan daha düşük sıcaklıkta donduğu bilinmektedir. Bu nedenle bazı organizmalar dokularında donmayı ve buz kristallerinin oluşumunu engelleyen maddeler biriktirir. Böylece kurbağalar buz haline geldikten sonra yeniden canlanabilmektedir. Bu, hücrelerindeki glikoz ve diğer bazı maddelerin içeriğinin artmasıyla sağlanır.
Kamensky A.A., Kriksunov E.V., Pasechnik V.V. Biyoloji 10. sınıf
Web sitesinden okuyucular tarafından gönderildi
