Вода - h2oВода – самое распространенное вещество в живых существах. В многоклеточных организмах вода составляет до 80% массы. У человека содержание воды в различных органах колеблется от 10% (в клетках эмали зубов) до 85% (в клетках головного мозга).
Молекула воды полярна (диполь). Центры ее положительного (у атомов водорода) и отрицательного (у кислорода) зарядов сильно разнесены. Атом кислорода молекулы воды притягивается к атому водорода другой молекулы с образованием так называемой водородной связи. Ее прочность в 15-20 раз меньше прочности ковалентных связей, которыми соединены водород и кислород внутри молекулы.

Каждая молекула воды способна связаться с несколькими другими. В результате формируется сложная сеть свя- занных молекул. Водородные связи не позволяют молекулам воды независимо двигаться, поэтому вода при обычных на Земле давлениях и температурах от 0°С до 100°С – жидкость, а не газ, как аналогичные соединения H2S и NH3. Значительное сцепление молекул воды между собой и с молекулами других веществ позволяет воде легко перемещаться вверх по сосудам растений и переносить питательные вещества.

Водородные связи в воде формируют сложную сеть.
При нагревании воды много энергии расходуется на разрушение водородных связей, температура при этом повышается относительно медленно. Высокая теплоемкость позволяет воде выполнять функцию терморегулятора. При резких изменениях внешней температуры колебания температуры внутри клеток оказываются менее существенными. Другое стабилизирующее свойство воды связано с высоким значением теплоты ее испарения и конденсации. При падении температуры воздуха пары воды конденсируются, выделяя много тепла, предохраняющего растения от переохлаждения. В жаркую погоду испаряющаяся с поверхности растений вода поглощает заметное количество тепла, защищая растения от перегрева. Вода обладает и высокой теплопроводностью, обеспечивая равномерное распределение температуры в тканях.

Благодаря сильной полярности молекул вода способна растворять огромное количество неорганических и органических веществ. В нерастворенном виде многие жизненно важные соединения не проникают через клеточную мембрану. Как хороший растворитель, вода обеспечивает поступление в клетку необходимых веществ, удаление из нее продуктов жизнедеятельности а также передвижение веществ в организме в составе межклеточной жидкости, крови, лимфы и растворов у растений.

Молекулы воды посредством электростатического воздействия расщепляют молекулы различных соединений на катионы и анионы, которые затем быстро вступают в химические реакции. Поэтому большинство биохимических превращений в организмах происходит именно в водной среде. В результате взаимодействия молекул белков и углеводов с молекулами воды при участии ферментов происходит гидролиз — расщепление этих сложных макромолекул на более простые соединения.

Хорошо растворимы в воде соли, кислоты, щелочи, а также органические соединения – сахара, аминокислоты, спирты. Эти вещества называют гидрофильными (<греч. phileo люблю). Практически не растворимы в воде воски и жиры. Такие соединения называют гидрофобными (<греч. phobos страх). Молекулы гидрофильных веществ полярны; вступая в электростатическое взаимодействие с молекулами воды, они встраиваются в их сеть с образованием водородных связей, то есть растворяются. Для сохранения целостности клетки в состав ее мембран входит двойной слой (бислой) гидрофобных соединений – липидов.

Благодаря способности к односторонней диффузии (вода проходит через клеточные мембраны, а соли – нет), называемой осмосом, вода выравнивает концентрации солей по обе стороны мембраны. Гидростатическое давление внутри клетки вызывает напряжение ее оболочки – тургор. Удивительная приспособленность воды к жизнедеятельности всех организмов приводила многих исследователей к мысли о премудрости Творца.

Соли. Большая часть неорганических веществ находится в клетке в виде ионных соединений – солей. Они образованы катионами К+, Na+, Mg+, Ca+ и анионами соляной, серной, фосфорной и угольной кислот.

Катионы К, Na и Са обеспечивают раздражимость клетки. Различное их количество на внешней и внутренней стороне мембраны создает разность потенциалов, позволяющую передавать возбуждение по нерву и мышце. Содержание катиона К в мышечных клетках в 30 раз выше, чем в крови. Катион Na участвует в транспорте глюкозы из кишечника в организм. Ионы Са и Mg активируют ряд ферментов.

Анионы фосфорной кислоты регулируют физиологическую активность белков, серной – способствуют выводу из клетки и всего организма нерастворимых в воде веществ, в соединении с анионами они становятся растворимыми. Анионы угольной и фосфорной кислот обусловливают буферность клетки – ее свойство поддерживать необходимую для нормальной жизнедеятельности слабощелочную среду. Некоторые нерастворимые в воде соли входят в состав организмов в твердом виде. Прочность костной ткани придает содержащийся в ее межклеточном веществе фосфат кальция, а крепкие раковины моллюсков состоят из карбоната кальция.


Загрузка...
Яндекс.Метрика Google+