Veden tehtävät solussa. Veden biologinen rooli solussa Viesti Veden rooli solussa

Ainutlaatuisten ominaisuuksien ansiosta vesi pystyi toimimaan liuottimena ja termostaattina solussa sekä ylläpitämään solujen ja kuljetusaineiden rakennetta.

Vetysidosten luonne

Itse H 2 O -molekyyli on sähköisesti neutraali, mutta varaus jakautuu molekyylin sisällä epätasaisesti: vetyatomien alueella on pieni positiivinen varaus ja alueella, jossa happiatomi sijaitsee, pieni negatiivinen varaus. . Tämän ansiosta vesimolekyylit voivat olla vuorovaikutuksessa toistensa kanssa muodostaen niin sanottuja vetysidoksia.

Vetysidokset

Vetysidos määrittää veden ainutlaatuiset ominaisuudet:

Veden kiehumis-, sulamis- ja höyrystymislämpötilat ovat erittäin korkeat, koska vetysidosten katkaisemiseen on käytettävä lisäenergiaa. Vain vesi on kaikissa kolmessa aggregaatiotilassa samanaikaisesti. Muut aineet, joilla on samanlainen rakenne ja molekyylipaino, kuten H 2 S, HCl, NH 3, ovat kaasuja normaaleissa olosuhteissa.

Reaktio]].

Hydrofobiset aineet eivät liukene veteen, mutta H 2 O -molekyylit pystyvät erottamaan hydrofobisen aineen itse vesipatsaasta. Esimerkiksi rasvat - fosfolipidit, jotka muodostavat solukalvon, voivat muodostaa lipidikaksoiskerroksen johtuen vuorovaikutuksesta veden kanssa.

Osallistuminen kemiallisiin reaktioihin

Vesi osallistuu reagenssina moniin kemiallisiin reaktioihin:

Fotosynteesin aikana kasveissa tapahtuu veden fotolyysiä - vedestä pääsee orgaanisiin aineisiin ja vapaata happea vapautuu ilmakehään.

Fotosynteesin yhtälö:

6H2O+6CO2 =C6H12O6 + 6O2

Vesi osallistuu hydrolyysiin - aineiden tuhoamiseen lisäämällä vettä. Esimerkiksi rasvojen, proteiinien ja hiilihydraattien hydrolyysi tapahtuu ruoansulatuksen aikana, ja ATP:n hydrolyysi vapauttaa solun tarpeita vastaavaa energiaa.
Suolojen hydrolyysin aikana vesi on protonien ja elektronien lähde.

Solurakenteen ylläpitäminen

Vesi on käytännössä kokoonpuristumatonta ja toimii siksi solun hydrostaattisena runkona. Osmoosin ansiosta vesi luo ylipainetta kasvisolujen tyhjiöissä, tämä turgoripaine varmistaa soluseinän elastisuuden ja ylläpitää elinten muotoa.

Aineiden kuljetus

Kasveissa erityisesti vedelle ominaisen kapillaarivaikutuksen ansiosta veteen liuenneet mineraalisuolat nousevat suonten kautta juuresta muihin kasvin osiin. Myös maaperässä oleva vesi on koheesion ansiosta saatavilla imeytyäkseen juurikarvojen kautta.
Fotosynteettisten tuotteiden kuljetus tapahtuu siirtämällä sakkaroosin vesiliuosta seulaputkien läpi.
Erittyminen, aineenvaihduntatuotteiden liikkuminen liuenneessa muodossa eläimillä.

Osallistuminen lämpösäätelyyn

Suuren lämpökapasiteetin 4200 J/ ansiosta vesi varmistaa suunnilleen tasaisen lämpötilan kennon sisällä. Vesi voi kuljettaa suuren määrän lämpöä ja antaa sen pois siellä, missä kudosten lämpötila on alhaisempi, ja vie sitä pois sieltä, missä lämpötila on korkeampi. Myös veden haihtuessa tapahtuu merkittävää jäähtymistä johtuen siitä, että paljon energiaa kuluu vetysidosten katkaisemiseen siirtymisen aikana aggregaatiotilasta toiseen.

Veden ominaisuudet ja sen rooli solussa:

Ensimmäisenä solun aineista on vesi. Se muodostaa noin 80 % solun massasta. Vesi on kaksinkertainen merkitys eläville organismeille, koska se ei ole välttämätön vain solujen osana, vaan monille myös elinympäristönä.

1. Vesi määrää solun fysikaaliset ominaisuudet - sen tilavuuden, elastisuuden.

2. Monet kemialliset prosessit tapahtuvat vain vesiliuoksessa.

3. Vesi on hyvä liuotin: monet aineet tulevat soluun ulkoympäristöstä vesiliuoksessa, ja vesiliuoksessa solusta poistuvat jätetuotteet.

4. Vedellä on korkea lämpökapasiteetti ja lämmönjohtavuus.

5. Vedellä on ainutlaatuinen ominaisuus: kun se jäähdytetään +4 astetta 0 asteeseen, se laajenee. Siksi jää osoittautuu nestemäistä vettä kevyemmäksi ja jää sen pinnalle. Tämä on erittäin tärkeää vesiympäristössä eläville organismeille.

6. Vesi voi olla hyvä voiteluaine.

Veden biologisen roolin määrää sen molekyylien pieni koko, niiden napaisuus ja kyky liittyä toisiinsa vetysidosten kautta.

Veden biologiset toiminnot:

kuljetus. Vesi varmistaa aineiden liikkumisen solussa ja kehossa, aineiden imeytymisen ja aineenvaihduntatuotteiden poistumisen. Luonnossa vesi kuljettaa jätetuotteita maaperään ja vesistöihin.

metabolinen. Vesi on kaikkien biokemiallisten reaktioiden väliaine, elektronien luovuttaja fotosynteesin aikana; se on välttämätöntä makromolekyylien hydrolyysille monomeereiksi.

Vesi osallistuu voitelunesteiden ja liman, eritteiden ja mehujen muodostumiseen kehossa.

Hyvin harvoja poikkeuksia (luu ja hammaskiille) lukuun ottamatta vesi on solun hallitseva komponentti. Vesi on välttämätön solujen aineenvaihduntaan (vaihtoon), koska fysiologiset prosessit tapahtuvat yksinomaan vesipitoisessa ympäristössä. Vesimolekyylit ovat mukana monissa solun entsymaattisissa reaktioissa. Esimerkiksi proteiinien, hiilihydraattien ja muiden aineiden hajoaminen tapahtuu entsyymien katalysoiman vuorovaikutuksen seurauksena veden kanssa. Tällaisia reaktioita kutsutaan hydrolyysireaktioksi.

Vesi toimii vetyionien lähteenä fotosynteesin aikana. Vettä solussa on kahdessa muodossa: vapaana ja sidottuna. Vapaa vesi muodostaa 95 % kaikesta solun vedestä ja sitä käytetään pääasiassa liuottimena ja protoplasman kolloidisen järjestelmän dispersioväliaineena. Sitoutunut vesi, jonka osuus solun kokonaisvedestä on vain 4 %, on liitetty löyhästi proteiineihin vetysidoksilla.

Varausten epäsymmetrisestä jakautumisesta johtuen vesimolekyyli toimii dipolina ja voi siten sitoutua sekä positiivisesti että negatiivisesti varautuneisiin proteiiniryhmiin. Vesimolekyylin dipoliominaisuus selittää sen kyvyn orientoitua sähkökentässä ja kiinnittyä erilaisiin molekyyleihin ja molekyylien osiin, joissa on varaus. Tämän seurauksena muodostuu hydraatteja

Suuren lämpökapasiteetin ansiosta vesi imee lämpöä ja estää siten äkilliset lämpötilanvaihtelut kennossa. Kehon vesipitoisuus riippuu sen iästä ja aineenvaihdunnan aktiivisuudesta. Se on korkein alkiossa (90 %) ja vähenee vähitellen iän myötä. Eri kudosten vesipitoisuus vaihtelee riippuen niiden metabolisesta aktiivisuudesta. Esimerkiksi aivojen harmaassa aineessa vettä on jopa 80 % ja luissa jopa 20 %. Vesi on tärkein väline aineiden liikuttamiseen kehossa (verenvirtaus, imusolmukkeet, liuosten nousevat ja laskevat virtaukset kasvien verisuonten läpi) ja solussa. Vesi toimii "voiteluaineena", välttämätön kaikkialla, missä on hankauspintoja (esimerkiksi saumoissa). Veden suurin tiheys on 4°C. Siksi jää, jonka tiheys on pienempi, on vettä kevyempää ja kelluu pinnallaan, mikä suojaa säiliötä jäätymiseltä. Tämä veden ominaisuus säästää monien vesieliöiden hengen.

Ohjeet

Yksi veden ominaisuuksista on sen yleinen kyky liuottaa kemikaaleja, minkä ansiosta se ylläpitää biologisen solun elastisuutta, ravitsee sitä ja osallistuu kalvon rakentamiseen. Kaikki ihmisen sisäiset "mehut" ovat verta ja imusolmuketta; eritysneste - sylki, mahaneste; vuoto sukuelimistä, virtsa, hiki - nämä ovat kaikki vesiliuoksia erityisillä aineilla.

Vesimolekyylillä on neutraali elektroninen varaus, se koostuu happi- ja vetyatomien yhdistelmästä. Itse molekyylin sisällä oleva elektronivaraus jakautuu hyvin epätasaisesti: vetyalueella hallitsevat positiivisen elektronivarauksen omaavat atomit ja happialueella negatiivisen elektronivarauksen omaavat atomit. Tämä on dipoli, ja sillä tiedetään olevan hyvä kyky yhdistyä muiden aineiden kanssa ja muodostaa hydraatteja. Kun veden vetoenergia toisen aineen molekyyleihin on suurempi kuin vesimolekyylien välillä, aine yksinkertaisesti liukenee siihen.

Veden pitoisuus biologisissa nesteissä määrää aineiden vuorovaikutuksen nopeuden. Sisäiset prosessit tapahtuvat nopeammin: biokemiallisten reaktioiden hajoamistuotteet eliminoituvat, kehon palautumis- ja uudistumisprosessit aktivoituvat. Kun aine liukenee, sen molekyylit pystyvät liikkumaan nopeammin veden avulla, minkä vuoksi sen reaktiivisuus kasvaa. Kun kehon vesipitoisuus pienenee, veri muuttuu "viskoosiseksi", liikkuu hitaammin verisuonten läpi, aineenvaihdunta hidastuu, ihmisen yleinen kunto alkaa nopeasti huonontua ja aivot, jotka koostuvat 85 % nesteestä, alkavat kärsiä. .

Kun keho on kuivunut, soluneste kärsii ensimmäisenä, se laskee 66 prosenttiin, sitten solunulkoinen neste, ja vasta sen jälkeen nesteen määrä veriplasmassa vähenee. Luonto on järjestänyt sen niin, että elämän pääelimen - aivojen - ylläpito suoritetaan viimeiseen asti. Suuri nesteen menetys henkilössä voi johtaa peruuttamattomiin seurauksiin, ja lääketiede tietää tapauksia, joissa ihmiset eivät kuole vain kuivumisesta, vaan myös vakavien sairauksien puhkeamisesta, erityisesti veden puutteesta sekä sen liiallisuudesta; , skitsofrenia kehittyi, potilaat tulivat nopeasti hulluiksi.

Veden lämpökapasiteetin vuoksi sen osallistumisella kehon lämpötilan säätelyyn on tärkeä rooli, lämpösäätelyprosesseja suoritetaan ja kehon solujen lämpötila pidetään optimaalisena biologisen toiminnan kannalta. Ravinteiden ja hapen kuljetus kiihtyy.

Vesi osallistuu myös ruuansulatukseen ja kuona-aineiden poistoon elimistöstä. Hän on se, joka stimuloi suolen seinämän toimimaan, hän on se, joka liuottaa kuona-aineita ja poistaa ne virtsajohtimien kautta.

On uteliasta, että vesi on itse asiassa tärkein suojaava tekijä ihmisen sisäelimille. Esimerkiksi maksalla, munuaisilla ja pernalla on teoriassa erittäin suuri ominaispaino, fyysisen toiminnan aikana niiden pitäisi yksinkertaisesti irrota, koska johtavat kanavat ja pidättävät nivelsiteet ovat erittäin ohuita. Neste, jossa ne näyttävät kelluvan, suojaa heitä tältä. Neste imee iskuja, luo biologisen ympäristön, muuttaa niiden fyysistä painoa, mikä johtaa minimiin (Archimedesin laki toiminnassa).

Joidenkin oppilaiden on kirjoitettava koulussa essee aiheesta: "Mitä roolia vedellä on solussa?" Ja jokainen yleisen biologian kurssin ahkera opiskelija tietää, että ilman sitä ihmiskunnan elämä on mahdotonta. Jos henkilö menettää jopa 3 % nesteestä, hän alkaa tuntea janoa. Noin 20 prosentin nestehäviöllä elävän organismin solut alkavat kuolla, mikä lopulta johtaa kuolemaan.

Yhteydessä

Luokkatoverit

Veden merkitys solujen elämälle

Planeetallamme tämä aine on yleisin. Jokainen elävän organismin solu sisältää sitä enemmän, mitä intensiivisemmin se osallistuu aineenvaihduntaprosesseihin.

Tätä ainetta löytyy kehosta sekä sitoutuneessa että vapaassa muodossa. Vapaa neste osallistuu kuljetukseen ulkoisesta ympäristöstä soluun ja päinvastoin. Vapaa neste toimii liuottimena ja sitä on 95 % kokonaismassasta. Sitä on elinten onteloissa, tyhjiöissä, solujen välisessä tilassa ja verisuonissa.

Sitoutunutta nestettä löytyy kuitujen, proteiinimolekyylien, kalvojen väliltä, solurakenteista ja se muodostaa yhdisteitä tiettyjen proteiinien kanssa. Jokaisessa solussa oleva sitoutunut neste sisältää enintään 4 % kokonaismäärästä.

Ominaisuudet

Tämä aine on tärkeämpi ihmisille, kuten kaikki muut elävät organismit, kuin ruoka. . Se on kehon elämän pääelementti ja tarjoaa:

Osana mitä tahansa solua, kuten alla olevasta taulukosta näkyy, vesi on ensimmäisellä sijalla määrällisen koostumuksen suhteen.

Toiminnot

Kuten koulun kemian kursseista tiedät, vesi toimii katalysaattorina kehossa erilaisille prosesseille. Minkä tahansa elävän organismin solujen sisällä tapahtuu erilaisia kemiallisia reaktioita vesi osallistuu reagoivana aineena.

Ruoansulatusprosessin aikana syntyy proteiineja, hiilihydraatteja ja rasvoja vesimolekyylien mukana ja vapautuu energiaa, joka voi tukea elintärkeitä prosesseja.

Osallistuminen suolojen hydrolyysiin mahdollistaa sen toimimisen protonien ja elektronien lähteenä. Solunsisäisten prosessien pääindikaattori on nestemäisen aineen kyky osallistua palautuvaan ionisaatioon ja muodostaa sidoksia vedyn kanssa.

Kuljetustoiminto Tämä aine suorittaa myös toimintoja elävän organismin elimissä. Nestemolekyylit erittävät kaikki solun jätetuotteet. Ravinteet toimitetaan soluihin nestemäisen aineen molekyylien avulla, jotka tunkeutuvat solujen väliseen tilaan.

Immun ja veren pääkomponentti on nestettä. Sen puute elimistössä johtaa veren paksuuntumiseen ja verisuonten haurauteen. Paikallisesti tämä ilmaistaan tromboosin ja verenvuodon muodossa.

Elinten ja kudosten rakenteen pysyvyys varmistetaan sillä, että se ei puristu nestemäisessä muodossa muodostaen optimaalisen solunsisäisen paineen ja ylläpitäen solun rakennetta.

Kehon sisällä säilyy vakiolämpötila, koska nestemolekyyli on lämpöä vaativa rakenne. Myös rasvojen hajoamisen aikana syntyy suuri määrä energiaa, joka myös ylläpitää optimaalista lämpötilaa.

Tällä aineella on pieni molekyylikoko, polaarisuus ja molekyylien kyky liittyä toisiinsa vetysidoksilla, mikä määrää sen biologisen roolin.

Vedellä on kaksi tehtävää: biologisten prosessien näkökulmasta:

Fotolyysi

Fotosynteesin aikana tämä aine on vetyionien lähde. Fotolyysi tapahtuu fotosynteesin aikana. Kreikasta käännettynä tämä ilmiö tarkoittaa hajoamista, hajoamista tai hajoamista valon mukana. Fotolyysi tapahtuu fotosynteesin valovaiheessa, jossa tämän aineen molekyyli hajoaa ioneiksi valon vaikutuksesta.

Fotolyysi hajottaa vesimolekyylin protoneiksi ja elektroneiksi ja vapauttaa happea sivutuotteena. Tätä happea kaikki planeetan elävät olennot hengittävät.

Vesi toimii vetyionien lähteenä fotosynteesin aikana. Vettä solussa on kahdessa muodossa: vapaana ja sidottuna.

Vapaa vesi muodostaa 95 % kaikesta solun vedestä ja sitä käytetään pääasiassa liuottimena ja dispersioväliaineena protoplasman kolloidisessa järjestelmässä.

Sidottua vettä, joka muodostaa vain 4 % solun kokonaisvedestä, on löyhästi liitetty proteiineihin vetysidoksilla.

Vesimolekyylin polariteetti. Epäsymmetrisen varausjakauman ansiosta vesimolekyyli toimii dipoli ja siksi sitä voivat sitoa sekä positiivisesti että negatiivisesti varautuneet proteiiniryhmät. Vesimolekyylin dipoliominaisuus selittää sen kyvyn orientoitua sähkökentässä ja kiinnittyä erilaisiin molekyyleihin ja molekyylien osiin, joissa on varaus. Tämän seurauksena muodostuu hydraatteja.

Lämpökapasiteetti. Suuren lämpökapasiteetin ansiosta vesi imee lämpöä ja estää siten äkilliset lämpötilanvaihtelut kennossa.

Veden kuljetustoiminto. Vesi- tärkeimmät välineet aineiden liikuttamiseen kehossa (verenvirtaus, imusolmukkeet, liuosten nousevat ja laskevat virrat kasvien verisuonten läpi) ja solussa.

Vesi on kuin voiteluaine. Vesi toimii "voiteluaineena", välttämätön kaikkialla, missä on hankauspintoja (esimerkiksi saumoissa).

Veden suurin tiheys on 4°C. Siksi jää, jonka tiheys on pienempi, on vettä kevyempää ja kelluu pinnallaan, mikä suojaa säiliötä jäätymiseltä. Tämä veden ominaisuus säästää monien vesieliöiden hengen.