Funktioner av vatten i en cell. Vattnets biologiska roll i cellen Meddelande om vattnets roll i cellen

De unika egenskaperna gjorde det möjligt för vatten att spela rollen som lösningsmedel och termostat i cellen, samt bibehålla strukturen hos celler och transportämnen.

Typ av vätebindningar

Själva H 2 O-molekylen är elektriskt neutral, men laddningen inuti molekylen är ojämnt fördelad: i området för väteatomerna finns en liten positiv laddning, och i området där syreatomen finns finns det en liten negativ laddning . Tack vare detta kan vattenmolekyler interagera med varandra och bilda så kallade vätebindningar.

Vätebindningar

Vätebindning bestämmer vattnets unika egenskaper:

Vatten har mycket höga kok-, smält- och förångningstemperaturer eftersom ytterligare energi måste förbrukas för att bryta vätebindningar. Endast vatten är i alla tre aggregationstillstånden samtidigt. Andra ämnen med liknande struktur och molekylvikt, såsom H 2 S, HCl, NH 3, är gaser under normala förhållanden.

Reaktion]].

Hydrofoba ämnen kommer inte att lösas upp i vatten, men H 2 O-molekyler kommer att kunna separera det hydrofoba ämnet från själva vattenpelaren. Till exempel kan fetter - fosfolipider, som utgör cellmembranet, bilda ett lipiddubbelskikt på grund av interaktion med vatten.

Deltagande i kemiska reaktioner

Vatten som reagens deltar i många kemiska reaktioner:

Under fotosyntesen sker fotolys av vatten i växter - väte från vattnet kommer in i organiska ämnen, och fritt syre släpps ut i atmosfären.

Fotosyntesekvation:

6H2O+6CO2 =C6H12O6 + 6O2

Vatten är involverat i hydrolys - förstörelse av ämnen med tillsats av vatten. Till exempel sker hydrolysen av fetter, proteiner och kolhydrater under matsmältningen, och hydrolysen av ATP frigör energi som tillgodoser cellens behov.
Under hydrolysen av salter är vatten en källa till protoner och elektroner.

Upprätthålla cellstruktur

Vatten är praktiskt taget inkompressibelt och fungerar därför som cellens hydrostatiska skelett. På grund av osmos skapar vatten övertryck inuti växtcellernas vakuoler. Detta turgortryck säkerställer cellväggens elasticitet och bibehåller formen på organen.

Transport av ämnen

I växter, tack vare den kapillära effekten som är karakteristisk för vatten, stiger mineralsalter lösta i vatten från roten till andra delar av växten genom kärlen. På grund av sammanhållningen är vatten i jorden också tillgängligt för absorption genom rothåren.
Transport av fotosyntetiska produkter sker genom att en vattenlösning av sackaros flyttas genom siktrör.
Utsöndring, förflyttning av metabola produkter i löst form hos djur.

Deltagande i termoreglering

På grund av sin stora värmekapacitet 4200 J/ , säkerställer vatten ungefär konstant temperatur inne i cellen. Vatten kan bära en stor mängd värme, ge bort den där vävnadstemperaturen är lägre och ta bort den där temperaturen är högre. Dessutom, när vatten avdunstar, sker betydande kylning på grund av det faktum att mycket energi spenderas på att bryta vätebindningar under övergången från ett tillstånd av aggregation till ett annat.

Vattenegenskaper och dess roll i cellen:

I första hand bland cellens substanser är vatten. Den utgör cirka 80 % av cellens massa. Vatten är dubbelt viktigt för levande organismer, eftersom det är nödvändigt inte bara som en del av celler, utan för många också som en livsmiljö.

1. Vatten bestämmer cellens fysiska egenskaper - dess volym, elasticitet.

2. Många kemiska processer sker endast i en vattenlösning.

3. Vatten är ett bra lösningsmedel: många ämnen kommer in i cellen från den yttre miljön i en vattenlösning och i en vattenlösning avlägsnas avfallsprodukter från cellen.

4. Vatten har hög värmekapacitet och värmeledningsförmåga.

5. Vatten har en unik egenskap: när det kyls från +4 till 0 grader expanderar det. Därför visar sig isen vara lättare än flytande vatten och stannar kvar på ytan. Detta är mycket viktigt för organismer som lever i vattenmiljön.

6. Vatten kan vara ett bra smörjmedel.

Vattnets biologiska roll bestäms av den lilla storleken på dess molekyler, deras polaritet och förmåga att ansluta med varandra genom vätebindningar.

Biologiska funktioner av vatten:

transport. Vatten säkerställer förflyttning av ämnen i cellen och kroppen, absorptionen av ämnen och avlägsnandet av metaboliska produkter. I naturen för vatten avfallsprodukter ut i mark och vatten.

metabolisk. Vatten är mediet för alla biokemiska reaktioner, en elektrondonator under fotosyntesen; det är nödvändigt för hydrolys av makromolekyler till deras monomerer.

Vatten är involverat i bildandet av smörjande vätskor och slem, sekret och safter i kroppen.

Med mycket få undantag (ben och tandemalj) är vatten den dominerande komponenten i cellen. Vatten är nödvändigt för cellmetabolism (utbyte), eftersom fysiologiska processer uteslutande sker i en vattenhaltig miljö. Vattenmolekyler är involverade i många enzymatiska reaktioner i cellen. Till exempel sker nedbrytningen av proteiner, kolhydrater och andra ämnen som ett resultat av deras interaktion med vatten som katalyseras av enzymer. Sådana reaktioner kallas hydrolysreaktioner.

Vatten fungerar som en källa till vätejoner under fotosyntesen. Vatten i en cell finns i två former: fritt och bundet. Fritt vatten utgör 95 % av allt vatten i cellen och används huvudsakligen som lösningsmedel och som dispersionsmedium för protoplasmans kolloidala system. Bundet vatten, som bara står för 4% av det totala vattnet i cellen, är löst bundet till proteiner genom vätebindningar.

På grund av den asymmetriska fördelningen av laddningar fungerar vattenmolekylen som en dipol och kan därför bindas av både positivt och negativt laddade proteingrupper. Dipolegenskapen hos en vattenmolekyl förklarar dess förmåga att orientera sig i ett elektriskt fält och fästa vid olika molekyler och sektioner av molekyler som bär en laddning. Som ett resultat bildas hydrater

På grund av sin höga värmekapacitet absorberar vatten värme och förhindrar därigenom plötsliga temperatursvängningar i cellen. Kroppens vatteninnehåll beror på dess ålder och metaboliska aktivitet. Det är högst i embryot (90%) och minskar gradvis med åldern. Vattenhalten i olika vävnader varierar beroende på deras metaboliska aktivitet. Till exempel, i hjärnans grå substans finns det upp till 80% vatten och i benen upp till 20%. Vatten är det huvudsakliga medlet för att flytta ämnen i kroppen (blodflöde, lymfa, stigande och nedåtgående strömmar av lösningar genom växternas kärl) och i cellen. Vatten fungerar som ett "smörjmedel", nödvändigt varhelst det finns gnidningsytor (till exempel i fogar). Vatten har sin maximala densitet vid 4°C. Därför är is, som har en lägre densitet, lättare än vatten och flyter på dess yta, vilket skyddar reservoaren från att frysa. Denna egenskap hos vatten räddar livet på många vattenlevande organismer.

Instruktioner

En av egenskaperna hos vatten är dess universella förmåga att lösa upp kemikalier, på grund av vilken det upprätthåller elasticiteten hos en biologisk cell, ger näring åt den och deltar i konstruktionen av membranet. Alla inre "juicer" hos en person är blod och lymfa; sekretorisk vätska - saliv, magsaft; flytningar från könsorganen, urin, svett - dessa är alla lösningar av vatten med speciella ämnen.

En vattenmolekyl har en neutral elektronisk laddning den består av en kombination av syre- och väteatomer. Den elektroniska laddningen inuti själva molekylen är mycket ojämnt fördelad: atomer med positiv elektronisk laddning dominerar i väteregionen och atomer med negativ elektronisk laddning dominerar i syreregionen. Detta är en dipol, och den är känd för att ha en god förmåga att kombinera med andra ämnen och bilda hydrater. När energin för attraktion av vatten till molekyler av ett annat ämne är högre än mellan vattenmolekyler, löses ämnet helt enkelt i det.

Koncentrationen av vatten i biologiska vätskor bestämmer hastigheten på ämnens interaktion. Inre processer sker snabbare: nedbrytningsprodukterna från biokemiska reaktioner elimineras, processerna för restaurering och förnyelse av kroppen aktiveras. När ett ämne löses upp kan dess molekyler med hjälp av vatten röra sig snabbare, varför dess reaktivitet ökar. När vattenhalten i kroppen minskar blir blodet "visköst", rör sig långsammare genom kärlen, ämnesomsättningen saktar ner, personens allmäntillstånd börjar snabbt försämras och hjärnan, som består av 85% vätska, börjar lida .

När kroppen är uttorkad är cellvätskan den första som drabbas, den minskar till 66%, sedan extracellulärvätskan och först efter det minskar mängden vätska i blodplasman. Naturen har ordnat det på ett sådant sätt att underhållet av livets huvudorgan - hjärnan - utförs till det sista. En stor förlust av vätska i en person kan leda till oåterkalleliga konsekvenser, medicin känner till fall av inte bara dödsfall av människor från uttorkning, utan också uppkomsten av allvarliga sjukdomar, i synnerhet från brist på vatten, såväl som av dess överskott; schizofreni utvecklades, patienterna blev snabbt galna.

På grund av vattnets värmekapacitet spelar dess deltagande i regleringen av kroppstemperatur en viktig roll, termoregleringsprocesser utförs och temperaturen på cellerna i kroppen bibehålls optimal för biologisk aktivitet. Transporten av näringsämnen och syre påskyndas.

Vatten deltar också i processen för matsmältning och eliminering av avfallsprodukter från kroppen. Det är hon som stimulerar tarmväggen att fungera, det är hon som löser upp bearbetade produkter, tar bort dem genom urinledarna.

Det är konstigt att vatten faktiskt är den viktigaste skyddsfaktorn för mänskliga inre organ. Till exempel har levern, njurarna och mjälten en mycket stor specifik vikt, teoretiskt sett borde de helt enkelt lossna, eftersom de ledande kanalerna och kvarhållande ligamenten är mycket tunna. Vätskan som de verkar flyta i skyddar dem från detta. Vätskan absorberar stötar, skapar en biologisk miljö, ändrar deras fysiska vikt, vilket leder till ett minimum (Arkimedes lag i aktion).

Vissa elever måste skriva en uppsats i skolan om ämnet: "Vilken roll spelar vatten i en cell?" Och varje flitig student från en allmän biologikurs vet att utan den är mänsklighetens liv omöjligt. Om en person förlorar upp till 3% av vätskan börjar han känna sig törstig. När cirka 20 % av vätskan går förlorad börjar celler i en levande organism dö, vilket i slutändan leder till döden.

I kontakt med

Klasskamrater

Vattnets betydelse för celllivet

På vår planet är detta ämne den vanligaste. Varje cell i en levande organism innehåller mer av det, desto mer intensivt deltar den i metaboliska processer.

Detta ämne finns i kroppen i både bundna och fria former. Fri vätska är involverad i transporten från den yttre miljön till cellen och vice versa. Den fria vätskan fungerar som ett lösningsmedel och ingår i en mängd av 95 % av den totala massan. Det finns i organhålor, vakuoler, intercellulärt utrymme och blodkärl.

Bunden vätska kan hittas mellan fibrer, proteinmolekyler, membran, i cellulära strukturer och bildar föreningar med vissa proteiner. Bunden vätska i varje cell innehåller inte mer än 4% av det totala.

Egenskaper

Detta ämne är viktigare för människor, som alla andra levande organismer, än mat. . Det är huvudelementet i kroppens liv och ger:

Som en del av vilken cell som helst, som kan ses i tabellen nedan, vatten tar första plats vad gäller kvantitativ sammansättning.

Funktioner

Som du vet från skolkemikurser fungerar vatten som en katalysator för olika processer i kroppen. Olika kemiska reaktioner inträffar inuti cellerna i någon levande organism, där vatten deltar som en reaktant.

Under matsmältningsprocessen uppstår proteiner, kolhydrater och fetter med deltagande av vattenmolekyler och energi frigörs som kan stödja vitala processer.

Deltagande i hydrolysen av salter gör att det kan fungera som en källa för protoner och elektroner. Huvudindikatorn för intracellulära processer är förmågan hos en flytande substans att delta i reversibel jonisering och bilda bindningar med väte.

Transportfunktion Detta ämne utför också funktioner inuti organen i en levande organism. Alla avfallsprodukter från cellen utsöndras av flytande molekyler. Näringsämnen levereras till cellerna av molekyler av ett flytande ämne, som tränger in i det intercellulära utrymmet.

Huvudkomponenten för lymf och blod är flytande. Dess brist i kroppen leder till förtjockning av blodet och sköra blodkärl. Lokalt uttrycks detta i form av trombos och blödning.

Konstansen i strukturen av organ och vävnader säkerställs av det faktum att den inte komprimeras i flytande form, bildar optimalt intracellulärt tryck och upprätthåller cellens struktur.

En konstant temperatur inne i kroppen upprätthålls på grund av att vätskemolekylen är värmeintensiv struktur. En stor mängd energi genereras också vid nedbrytningen av fetter, vilket också tjänar till att hålla optimal temperatur.

Detta ämne har en liten molekylstorlek, polaritet och förmågan hos molekyler att ansluta med varandra med hjälp av vätebindningar, vilket bestämmer dess biologiska roll.

Vatten har två funktioner: ur synvinkel av biologiska processer:

Fotolys

Under fotosyntesen detta ämne är en källa till vätejoner. Fotolys sker under fotosyntesen. Översatt från grekiska betyder detta fenomen upplösning, sönderfall eller sönderdelning med ljusets deltagande. Fotolys sker under fotosyntesens lätta fas, där molekylen av detta ämne under påverkan av ljus bryts ner till joner.

Fotolys bryter ner en vattenmolekyl till protoner och elektroner och frigör syre som en biprodukt. Det är detta syre som alla levande varelser på planeten andas.

Vatten fungerar som en källa till vätejoner under fotosyntesen. Vatten i en cell finns i två former: fritt och bundet.

Gratis vatten utgör 95 % av allt vatten i cellen och används huvudsakligen som lösningsmedel och som dispersionsmedium för protoplasmans kolloidala system.

Bundet vatten, som bara står för 4% av det totala vattnet i cellen, är löst kopplat till proteiner genom vätebindningar.

En vattenmolekyls polaritet. På grund av den asymmetriska laddningsfördelningen fungerar vattenmolekylen som dipol och kan därför bindas av både positivt och negativt laddade proteingrupper. Dipolegenskapen hos en vattenmolekyl förklarar dess förmåga att orientera sig i ett elektriskt fält och fästa vid olika molekyler och sektioner av molekyler som bär en laddning. Som ett resultat bildas hydrater.

Värmekapacitet. På grund av sin höga värmekapacitet absorberar vatten värme och förhindrar därigenom plötsliga temperatursvängningar i cellen.

Vattnets transportfunktion. Vatten- det huvudsakliga sättet att flytta ämnen i kroppen (blodflöde, lymfa, stigande och nedåtgående strömmar av lösningar genom växtkärlen) och i cellen.

Vatten är som ett smörjmedel. Vatten fungerar som ett "smörjmedel", nödvändigt varhelst det finns gnidningsytor (till exempel i fogar).

Vatten har sin maximala densitet vid 4°C. Därför är is, som har en lägre densitet, lättare än vatten och flyter på dess yta, vilket skyddar reservoaren från att frysa. Denna egenskap hos vatten räddar livet på många vattenlevande organismer.