Какую роль выполняет вода в жизнедеятельности клетки: какую роль играет фотолиз воды, свойства воды |

Основы биологии

Роль воды в клетке любого организма невозможно переоценить. Ведь ни для кого не секрет, что лишь 30 % занимают органические и неорганические вещества в организме, а 70 % – это вода. Недостаток жидкости приводит к истощению и даже гибели. Именно поэтому так важно следить за питьевым режимом.

Сегодня расскажем про основные функции воды в клеточных структурах, а также поговорим о том, чем чреват ее недостаток в организме. Надеемся, наша информация будет для вас полезной!

Состав клетки

Клетка является структурно-функциональным элементом организма, принимающим участие в его строении и жизнедеятельности. Она склонна к восстановлению (регенерации), саморегуляции и самостоятельному воспроизведению.

Каждый организм содержит около 30 12 клеток, из которых состоят людские органы или ткани, и все они разнообразны. К примеру, сердце, печень, мозг имеют очень специфический состав.

Но по большому счету строение всех клеток схоже, и об этом мы расскажем далее. Итак, какие компоненты входят в их структуру?

Состав клетки

Цитоплазматическая мембрана

Это фундамент наших клеток, их основа, которую нужно рассматривать прежде всего. Что мы знаем о мембране?

В первую очередь она несет в себе конструкционную функцию и защищает клеточную систему. Во-вторых, в мембране заключается ядро и органеллы (мелкие составляющие клетки).

Мембраны создают двойной слой жира (липидов). С наружной стороны они покрыты рецепторами – специальными белковыми частицами, вступающими в связь с другими элементами и веществами.

Для клеточной оболочки характерна избирательная проницаемость: отдельные вещества они впитывают, а остальные – нет.

Мембрана сохраняет форму клетки, регулирует ее метаболизм и выведение остаточных продуктов обмена веществ наружу.

Цитоплазма клетки человека

Так называют жидкость внутри клетки, где плавают все компоненты, включая органеллы. В основном эта субстанция содержит воду. В цитоплазме постоянно происходят химические реакции. Она является связующим звеном всех элементов, которые объединяет в одно целое. Изучая роль воды в клетке, непременно говорят об этом полужидком содержимом.

Цитоплазма клетки человека

Три исследования, которые помогут остановить старение

Такой простой элемент как вода всегда считался жизненно важным и необходимым. Но вместе с тем, то количество мифов о воде, научных фактов и мнений, которые ежедневно навязывают, а потом опровергают, побуждает искать ответы на вопросы. Чтобы помочь вам, мы с командой подготовили вебинар и подарок: 3 уникальных материала, основанные на опыте наших экспертов о продлении молодости с помощью воды. После прохождения нашего бесплатного вебинара вы узнаете:

практикующий врач терапевт-диетолог, натуропат

Сразу после регистрации вы получите подборку исследований:

Старение: остановить нельзя смириться К каким выводам пришли ученые 21 века, изучая воду и ее способность продлевать молодость

На самом деле, мы ничего не знаем о воде Важная информация для продления молодости, которую нам могли рассказать еще в школе

Водородная вода – самое мощное природное средство для продления молодости Почему вода, обогащенная водородом, считается самым эффективным, безопасным и доступным способом продлить молодость

Узнайте, как вода может заботиться о вашем здоровье, молодости и красоте на бесплатном вебинаре врача-диетолога Артёма Хачатряна!

Каждый из этих микроэлементов непрерывно выполняет значимую функцию. Главный из них –клеточное ядро. Что входит в его состав:

От цитоплазмы клеточные ядра отделяются мембраной. Внутри они содержат кариоплазму (ядерный сок). Роль ядрышка – синтезировать белок. Ключевой частью ядра считают хромосомы – нуклеопротеидные структуры, которые хранят, реализуют и передают наследственную информацию.

Нужно заметить, что их количество не зависит от сложности структуры организма и различно для каждого из видов. Например, человеческая клетка содержит 46 хромосом, клетка шимпанзе — 48, собаки — 78.

Клеточное ядро хранит молекулы ДНК и отправляет эту информацию дочерним клеткам при делении. Затем реализует генетическую программу с помощью синтеза белков, присущих данной клеточной системе.

Еще в структуру клетки входят:

Эндоплазматическая сеть (ЭПС). Данные каналы проходят сквозь цитоплазму и обеспечивают метаболизм липидов и белка.

Аппарат Гольджи. Представляет собой плоские цистерны вокруг ядра. Они аккумулируют, передают и сортируют белки, жиры, полисахариды, при этом создавая лизосомы – органеллы с кислой средой.

Лизосомы. Мелкие пузырьки с гидролитическими ферментами, отвечающие за защиту и усвоение жиров, белков, углеводов.

Митохондрии занимаются синтезом АТФ и заряжают организм энергией.

Рибосомы участвуют в образовании белка.

Клеточный центр. Это вязкая цитоплазма, которая содержит центриоли (систему мельчайших трубок) и способствуют делению клеток.

В мире почти не существует женщин, которые бы ни разу не сидели на диете. Рано или поздно с желанием скинуть пару килограммов сталкивается каждая.

Чтобы заветная цифра на весах скорее появилась, внедрите в свою жизнь 3 здоровые и супер простые привычки: мы подготовили с экспертами документ, где подробно описываем их.

Практикующий врач терапевт- диетолог, натуропат

Некоторые клеточные группы содержат специфические органеллы, а именно:

жгутики сперматозоидов (гамет), что обеспечивают их передвижение;

миофибриллы клеток мышц, которые участвуют в их сокращении;

фоторецепторы – сенсорные нейроны глазной сетчатки;

нейрофибриллы – микроскопические нити в нейронах, которые проводят нервные импульсы.

В клетках могут временно или стабильно появляться следующие компоненты:

красящие пигменты (например, меланин защищает кожу от ультрафиолета и синтезируется под лучами солнца, мы же видим это как загар);

секреторные частицы (присутствуют в клетках, выделяющих гормоны);

трофические элементы (накапливают энергию);

экскреторные включения цитоплазмы (содержимое потовых желез).

Все это умещается в 3-4 микрометрах (мкм) — таких размеров достигает среднестатистическая клетка человека!

Роль воды в клетке

Влага обязательна для жизни организмов и растений. Поэтому большая часть тканей состоит из воды. Структура и свойства ее молекул позволяют поддерживать работу клеток, поставлять для них питание, налаживать метаболизм и выводить вредные вещества. Упругость и объемы клеток зависят от параметров молекул Н₂О.

Роль воды в клетке неоценима, так как она составляет 80 % клеточного вещества. Входя в состав клетки, влага служит жизненной средой для микроорганизмов. Ее физические свойства обеспечивают клеточную эластичность и сохранение формы, а также удержание тепла.

Вода является катализатором химических процессов внутри клетки, в ней растворяются питательные вещества, а с ее помощью выводятся отходы сквозь мембрану. Активизация метаболизма тоже зависит от объема влаги. Давно доказано, что качества мерзлой воды температурой около 0 ⁰С.

Роль воды в клетке

Все перечисленные свойства воды объясняются строением ее молекул и способностью последних к образованию водородных связей. Н₂О растворяет полярные молекулы большинства химических веществ (таких, как соли, сахар, спирты, отдельные кислоты, аминокислоты), вступая с ними во взаимодействие. Эти составы называют гидрофильными, то есть способными создавать прочные связи после вступления в реакцию с водой.

А есть иные – гидрофобные вещества, не реагирующие на жидкость. Они растекаются тонким слоем по ее поверхности. Там создается уникальная среда, где происходят разные реакции. К нерастворимым веществам относятся жиры, нуклеотиды, ряд белков.

Способности к теплообмену определяются физическими свойствами воды – коэффициентом теплопроводности и большой удельной теплоемкостью. Она легко поглощает тепло, но нагревается гораздо медленнее. Поэтому для испарения потребуется огромное количество энергии. Зато для охлаждения достаточно нарушить водородную связь молекул.

Таким образом, без преувеличения можно сказать, что вся жизнедеятельность клетки невозможна без воды. Более того, если кратковременный дефицит каких-то веществ в разной степени будет сказываться на функции клетки, но она сможет выжить, то при недостатке жидкости последствия окажутся более серьезными. А за определенным порогом и совершенно фатальными.

Основные функции воды в клетке

По своей роли в организме воду подразделяют на две группы. С одной стороны, она поддерживает жизнедеятельность человека, растворяя и перенося питательные вещества. С другой (и это важно!) – отвечает за производство энергии.

Она вырабатывает гидроэнергию в мембранах клеток: участвуя в расщеплении пищи и химическом гидролизе, вода дает энергию, необходимую для всех этих процессов. Но основную функцию жизнеобеспечения несет в себе ее способность склеивать молекулярное жиро-белковое строение клеточных мембран и поддерживать жизнь в клеточных структурах организма.

Нынешняя медицина оценивает только ключевую роль воды в клетке – сохранение жизнедеятельности последней. Поэтому мы не считаем, что систематическое обезвоживание приводит нас к летальному исходу. При дефиците влаги в организме мы шаг за шагом ограничиваем жизненно важные процессы в своем теле и в результате переходим в саморазрушающий режим.

Все, что необходимо для нормального существования, – вовремя выпитый стакан воды.

Приводим базисные функции воды в организме человека. Она способна делать следующее:

Транспортировать клетки крови как ударной мощи нашего иммунитета.

Растворять жизненно важные вещества (в том числе О₂ и минералы), чтобы замедлять старение организма.

Связывать твердые частицы клетки, создавать ее мембрану как защитный барьер. При недостатке жидкости этим занимается холестерин.

Свободно проходить сквозь клеточную оболочку, не имея прочных связей, и активировать ионные насосы для транспортировки микроэлементов. Ведь синаптическую передачу нервных импульсов определяет скорость проникания через мембрану Nа (natrium) и К (kalium) вдоль всей длины нервных отростков в обе стороны.

Генерировать энергию при осмотическом процессе путем вращения ионных насосов, которые толкают в клетку К и вытесняют Nа, по принципу работы турбинных лопастей на ГЭС, производящих электроэнергию. То есть продуктивность нейропередачи обусловлена присутствием мобильной воды в нервных тканях.

До сих пор специалисты полагали, что всю энергию, запасаемую молекулами аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) (которая затем используется в клеточных химических реакциях), организм берет из пищи. Поэтому в качестве энергетических источников для организма Н₂О вообще не подлежала рассмотрению.

Мы знаем, что основным стабилизатором энергии и осмотического давления в наших клетках является вода. Калий и натрий связываются с липидами насоса, и при их вращении микроэлементы выполняют функцию магнитов по принципу работы генератора. Скоростная циркуляция катионных насосов дает энергию, собираемую в различных частях организма специальными «хранилищами». Последние имеют три формата:

АТФ – аденозинтрифосфат.

ГТФ – гуанозинтрифосфат.

Эндоплазмотическая сеть (связывает и удерживает Cа). Каждая пара захваченных атомов хранит в себе энергию, аналогичную мощи молекул АТФ. При расцеплении освобожденные атомы кальция создают энергию для зарождения АТФ-молекул.

Механизм задержки Са для сохранения энергии не только укрепляет костную структуру человека, но также создает надежное депо, аналогичное известному хранилищу «Форт-Нокс», где собран золотой запас Америки.

Вот почему при крайнем обезвоживании и, соответственно, снижении производства гидроэлектричества наш организм переключается на извлечение энергии их костей. А значит, долгий дефицит воды приводит к остеопорозу – прогрессирующему разрежению (снижению плотности) костной ткани. Это является причиной хрупкости костей, что повышает риски травм и переломов.

Все то, что мы с вами едим, – результат природной способности воды и солнечных лучей производить биоэнергию. За счет нее живут не только люди, энергия нужна растениям и животным. Одна из важных сложностей научного исследования работы человеческого организма состоит в неполном понимании того, какую роль играет недостаток воды в клетке. Еще не до конца изучена зависимость природы индивида от энергии, производимой организмом путем гидроэлектрических процессов.

Кроме всего прочего, электричество, что продуцируется у оболочки клеток, вынуждает соседние белки расположиться должным образом для проведения обязательных химических реакций.

Живительная влага дает энергию пище. Затем частички съеденного могут переносить энергетический заряд нашему телу при пищеварении. Именно поэтому питание без воды не даст всему живому энергетическую ценность.

Если человек не выпивает в течение дня положенную норму воды, он может воспринимать сигналы жажды как потребность в еде. В результате положение усугубляется, потому что телу нужны вовсе не дополнительные калории, а жидкость. Поэтому важно наладить правильный питьевой режим. Употребление жидкости в нужном количестве позволит людям различить жажду и чувство голода.

Сколько воды содержится в клетке

Несмотря на массу общих свойств, живые организмы все же непохожи друг на друга. И содержание воды у представителей растительного и животного мира тоже неодинаково. Это определяется и географией местности, особенностью климата, видом и возрастом того или иного экземпляра флоры или фауны.

Даже представители одного вида, проживающие (произрастающие) в разных климатических условиях, необязательно имеют идентичное соотношение влаги в клетках организма.

Содержание воды в корнях, стволах (стеблях) и листьях одного растения тоже далеко не равномерно. Если листва имеет свыше 90 % влаги, то семена увлажнены только на 10 %. В отдельных случаях доля Н₂О достигает не более 6 %, что не обрывает жизненные процессы, а временно приостанавливает их течение. После улучшения климатических условий процесс аккумуляции воды вновь запускается.

Также и люди зависят от условий окружающей среды и прочих факторов, которые определяют процентное соотношение жидкости в их тканях. Это образ жизни, возраст, место проживания, своеобразие климата и состояние здоровья индивидуума. Учеными доказано, что большинство воды содержит кровь и лимфа человека, а минимум присутствует в зубах и костной ткани.

Сколько воды содержится в клетке

Растения накапливают жидкость в живых клетках, межклеточном пространстве и отмерших элементах. Максимальная концентрация влаги находится в межклетниках листвы и сохраняется там в виде пара. В жидком состоянии она присутствует в различных частях клеток, где занимает больше 95 %. В мембране клетки только 50 % Н₂О.

Заметим, что в клеточных структурах животных и растений жидкость сохраняется в формах, которые различны так же, как и ее процентное содержание. Больше всего воды содержат жидкостные ткани – это кровь и лимфа. Нехватка жизненно необходимой влаги в этих клетках вызывает сгущение их содержимого, что приводит к ломкости и повреждению сосудов. Очень густая кровь часто становится причиной тромбов и локальных кровоизлияний.

Больше всего воды в клеточном составе содержит эмбрион (98 %). В человеческом мозгу накапливается до 80 % Н₂О, а жировые ткани влага наполняет лишь на 40 %. Наука доказала, что внутри клеток присутствует 70 % воды. С годами организм теряет больше жидкости и потихоньку обезвоживается. Но если это происходит очень быстро, то возрастает риск летального исхода даже при 20%-м уменьшении влаги.

Опасность недостатка воды в клетке

Неполноценное поступление жидкости в организм и в результате его обезвоживание опасно в любом возрасте. Легкомысленность людей приводит к активному потреблению их телом ранее накопленных внутри запасов влаги. Роль этого источника играют ресурсы воды в клетке, крови и межклеточном пространстве. Прежде всего расходуется внутриклеточная жидкость. Если она не помогает устранить проблему, в ход идут следующие резервы. Постепенно организм исчерпывает все свои водные источники.

Коварность данного процесса в том, что он не сказывается на самочувствии. Отсутствуют наружные симптомы, нет неприятных ощущений или боли. Все это появляется в конце, когда внутренний запас воды уже утрачен, а клетки полностью повреждены.

Недостаток влаги нарушает клеточную жизнедеятельность, и она перестает функционировать нормально. В первую очередь иссушение резко снижает транспортную функцию воды. При этом клетка вовремя не получает питательные вещества или их поступает слишком мало. Продукты распада не выводятся и скапливаются внутри. Так шаг за шагом клетка зашлаковывается, изменяется и вскоре высыхает. Она становится неэластичной и не выдерживает непрерывного внутреннего напора жидкости.

Из-за нарушения теплообмена клетка больше не способна сохранять необходимую для жизнедеятельности температуру. Поэтому долгое обезвоживание вызывает озноб или перегревание тела (жар).

У пожилых людей обезвоживание является естественным процессом, наглядно демонстрирующим постепенное иссушение клеток. Дефицит воды влияет на сосуды, которые теряют эластичность и начинают незаметно разрушаться. В старости густеет кровь, меняет состав лимфа. Как следствие – образование тромбов и гипертония. Это типичные симптомы недостаточного увлажнения клеток у стареющего организма.

Таким образом, роль воды в клетке является первостепенной для нормальной жизнедеятельности любого человека. Без влаги жить довольно сложно. Она участвует в каждом химическом процессе организма, поэтому нужна всем органам без исключения. Все знают, что вода – источник жизни, а ее биологическая функция бесценна для всего живого.

Какова биологическая роль воды в клетке

Некоторым ученикам приходится писать в школе эссе на тему: «Какую роль в клетке играет вода?». И каждый прилежный ученик из курса общей биологии знает, что без нее жизнь человечества невозможна. Если человек теряет до 3% жидкости, то начинает испытывать жажду. При потере около 20% жидкости клетки в живом организме начинают отмирать, что приводит в конечном итоге к гибели.

Значение воды для жизнедеятельности клетки
Свойства
Функции
Роль воды в клетке
Фотолиз

Значение воды для жизнедеятельности клетки

На нашей планете это вещество является самым распространенным. Каждая клетка живого организма содержит его тем больше, чем интенсивнее она участвует в обменных процессах.

В организме это вещество содержится в связной и свободной форме. Свободная жидкость участвует в транспортировке из внешней среды в клетку и наоборот. Свободная жидкость выступает в роли растворителя и содержится в количестве 95% от общей массы. Содержится она в полостях органов, вакуолях, межклеточном пространстве и сосудах.

Связанная жидкость может находиться между волокнами, молекулами белка, мембранами, в клеточных структурах и образовывает соединения с некоторыми белками. Связанной жидкости в каждой клетке содержится не более 4% от общего количества.

Свойства

Это вещество для человека, как и любого другого живого организма, имеет большее значение, чем пища. Она является главным элементом жизни организма и обеспечивает:

Терморегуляцию. Достигается это благодаря медленному нагреванию и медленному остыванию.
Обменные процессы в организме.
Транспорт веществ.
Поддержание клеточной структуры. В результате потери большого количества жидкости наблюдается их увядание.
Участие в химических реакциях.

В составе любой клетки, как видно в таблице ниже, первое место занимает вода по количественному составу.

Содержание в тканях	Содержание в процентах
В мышечной	65%
В костной	22%
В жировой	99%
В крови	83%
В стекловидном теле глаза	99%
В зубной эмали	0,2%
В мозговой ткани	85%

Функции

Как известно из курса школьной химии, вода служит катализатором для протекания разнообразных процессов в организме. Внутри клеток любого живого организма происходят различные химические реакции, где участие воды протекает в качестве реагента.

В процессе пищеварения происходит гидролиз белков, углеводов и жиров с участием молекул воды и высвобождается энергия, способная обеспечить процессы жизнедеятельности.

Участие в гидролизе солей позволяет ей служить источником для протонов и электронов. Главный показатель для внутриклеточных процессов — это способность вещества жидкости участвовать в обратимой ионизации и образовывать связи с водородом.

Транспортную функцию внутри органов живого организма выполняет тоже это вещество. Все продукты жизнедеятельности клетки выводятся молекулами жидкости. Питательные вещества клеткам доставляют молекулы жидкого вещества, проникая в межклеточное пространство.

Главным компонентом для лимфы и крови является жидкость. Недостаток ее в организме приводит к загустению крови и ломкости сосудов. Местно это выражается в виде тромбозов и кровоизлияний.

Постоянство структуры органов и тканей обеспечивается тем, что она в жидком виде не сжимается, образуя оптимальное внутриклеточное давление и поддерживая структуру клетки.

Постоянная температура внутри организма поддерживается благодаря тому, что молекула жидкости является теплоемкой структурой. Большое количество энергии образуется и при расщеплении жиров, что также служит для поддержки оптимальной температуры.

Роль воды в клетке

Это вещество имеет маленький размер молекул, полярность и способность молекул соединяться друг с другом при помощи водородных связей, что обуславливает ее биологическую роль.

Можно выделить две функции воды с точки зрения биологических процессов:

Метаболическую. Все биохимические реакции осуществляются в водной среде. При фотосинтезе она служит донором для электронов. Вода необходима для гидролиза макромолекул.
Транспортную. Передвижение веществ в организме осуществляется посредством жидкости. Также осуществляется и вывод продуктов метаболизма. В природных условиях вода служит для транспортировки к почве и водоемам продуктов жизнедеятельности.

Фотолиз

При фотосинтезе это вещество является источников ионов водорода. При фотосинтезе происходит фотолиз. В переводе с греческого это явление обозначает растворение, распад или разложение с участием света. Фотолиз осуществляется в период световой фазы фотосинтеза, где под действием света молекула этого вещества распадается на ионы.

В результате фотолиза молекула воды распадается на протоны и электроны и выделяет в качестве побочного продукта кислород. Именно этим кислородом и дышат все живые существа на планете.

Какова биологическая роль воды в клетке

Значение воды для жизнедеятельности клетки

Свойства

Терморегуляцию. Достигается это благодаря медленному нагреванию и медленному остыванию.
Обменные процессы в организме.
Транспорт веществ.
Поддержание клеточной структуры. В результате потери большого количества жидкости наблюдается их увядание.
Участие в химических реакциях.

В составе любой клетки, как видно в таблице ниже, первое место занимает вода по количественному составу.

Содержание в тканях	Содержание в процентах
В мышечной	65%
В костной	22%
В жировой	99%
В крови	83%
В стекловидном теле глаза	99%
В зубной эмали	0,2%
В мозговой ткани	85%

Функции

Роль воды в клетке

Можно выделить две функции воды с точки зрения биологических процессов:

Метаболическую. Все биохимические реакции осуществляются в водной среде. При фотосинтезе она служит донором для электронов. Вода необходима для гидролиза макромолекул.
Транспортную. Передвижение веществ в организме осуществляется посредством жидкости. Также осуществляется и вывод продуктов метаболизма. В природных условиях вода служит для транспортировки к почве и водоемам продуктов жизнедеятельности.

Фотолиз

Роль воды в клетке Роль воды в клетке организма человека изучали многие ученые в различных направлениях науки: и химики, и биологи, и физики, и иммунологи. – презентация

Презентация на тему: ” Роль воды в клетке Роль воды в клетке организма человека изучали многие ученые в различных направлениях науки: и химики, и биологи, и физики, и иммунологи.” — Транскрипт:

2 Роль воды в клетке

3 Роль воды в клетке организма человека изучали многие ученые в различных направлениях науки: и химики, и биологи, и физики, и иммунологи. Все они подчеркивают важную роль воды в клетке в аспекте обеспечения жизнедеятельности организма.

4 Например, с точки зрения химиков, вода в клетке является катализатором для протекания различных процессов. Физики рассматривают ее присутствие, как источник энергии, общее количество которой во всем организме дает бодрость человеку. Биологи подчёркивают, что вода для клетки не только питательная среда или жидкость, но еще и транспортное средство для доставки различных макро и микроэлементов. Иммунологи определили ее влияние на развитие иммунодефицитных заболеваний.

5 Благодаря своей структуре, вода играет важнейшую роль в жизни любой клетки. Она отвечает за обменные процессы, терморегуляцию, обеспечивает транспорт веществ и поддерживает клеточную структуру. Наш организм живет благодаря жизни наших клеток. А жизнь в них поддерживается благодаря уникальной структуре и свойствам молекулы воды. По количественному составу вода занимает первое место в составе любой клетки.

7 Роль воды в клетке: ускорение химических реакций за счет растворения веществ в воде; обеспечение перемещения веществ: поступление большинства веществ в клетку и удаление их из клетки в виде растворов; обеспечение растворения многих химических веществ (ряда солей, сахаров); участие в ряде химических реакций; участие в процессе теплорегуляции благодаря способности к медленному нагреванию и медленному остыванию. обеспечение упругости клетки. Последствия потери клеткой воды увядание листьев, высыхание плодов;

8 Участие воды в химических реакциях С точки зрения химии, вода в клетках является катализаторам, необходимым для протекания различных процессов. В качестве реагента, вода участвует во многих химических реакциях происходящих внутри клеток организма. Для протекания внутриклеточных процессов необходимы два свойства воды – способность образовывать водородные связи и обратимая ионизация.

9 В ходе фотосинтеза у растений происходит фотолиз воды – водород из состава воды входит в органические вещества, а свободный кислород выделяется в атмосферу. Участие воды в химических реакциях 6H 2 O+6CO 2 =C 6 H 12 O 6 + 6O 2

10 Вода участвует в процессе гидролиза (разрушения с присоединением молекулы воды). При переваривании пищи происходит гидролиз жиров, белков и углеводов, при этом высвобождается энергия, обеспечивающая жизнедеятельность клеток. При гидролизе солей вода является источником электронов и протонов. Участие воды в химических реакциях

11 Транспорт веществ В клетках организма именно вода выполняет транспортную функцию. Молекулы воды участвуют в процессах выведения продуктов жизнедеятельности клетки. Благодаря своим свойствам молекулы воды способны проникать в межклеточное пространство, принося питательные вещества к клеткам. Вода – это основной компонент крови и лимфы. При ее нехватке сосуд становится ломким, а кровь густой. Это приводит к местным кровоизлияниям и тромбозу.

12 Поверхностное натяжение Вода характеризуется оптимальным для биологических систем значением силы поверхностного натяжения, которое возникает благодаря образованию водородных связей между молекулами воды и молекулами других веществ. Благодаря силе поверхностного натяжения происходит капиллярный кровоток, восходящий и нисходящий токи растворов в растениях.

13 Вода в жидком состоянии практически не сжимается. Это свойство позволяет молекулам воды поддерживать структуру клетки, кроме того создает оптимальное внутриклеточное давление. Это обеспечивает постоянную структуру органов и тканей. Поддержание клеточной структуры

14 Участие воды в терморегуляции Молекула воды обладает большой теплоемкостью, что позволят ей поддерживать постоянную температуру внутри клеток организма. Кроме того, при расщеплении жиров освобождается большое количество энергии, которая также идет на поддержание температуры.

15 В клетках организма вода находится в двух состояниях: 1. Связанное с молекулами белка-4-5%. Такие связи называют сольватными, они образуют оболочку вокруг белковых молекул, препятствуя их взаимодействию. По своему физическому и химическому составу сольватная вода резко отличается от свободной. Она не растворяет солей, а температура замерзания составляет -40C. 2. Свободная вода. Она составляет 95% и участвует во всех перечисленных процессах. Вода внутри клетки

17 Белки участвуют в образовании всех мембран и органоидов клетки. белок кератин

18 В каждой клетке имеются сотни ферментов. Они помогают осуществлять биохимические реакции, действуя как катализаторы.

19 Белки связывают и переносят различные вещества и внутри клетки, и по всему организму. Например, г е м о г л о б и н крови переносит кислород.

20 Белки гормоны регулируют различные физиологические процессы. Например, инсулин регулирует уровень углеводов в крови.

21 Предохраняют организм от вторжения чужеродных организмов и от повреждений Антитела блокируют чужеродные белки Например, фибриноген и протромбин обеспечивают свертываемость крови

22 Белки – участвуют в сокращении мышечных волокон. Актин и миозин – белки мышц

23 Роль белков в жизни клетки огромна. Современная биология показала, что сходство и различие организмов определяется в конечном счете набором белков.

Вода в клетке

Вода жизненно необходима живым организмам и растениям. На ее долю приходится большая часть содержимого всех тканей. Строение молекул воды и их свойства помогают поддерживать жизнедеятельность клеток, регулировать обменные процессы, доставлять питательные вещества и выводить отработанные. Форма и упругость клеток поддерживается благодаря свойствам молекул воды.

Доминирующую роль в наполнении содержимого клетки играет вода, на долю которой приходится 80% массы клеточного вещества. Выступая в качестве компонента клетки, вода одновременно является средой обитания для микроорганизмов.

Благодаря физическим свойствам воды, клетка может сохранять форму, обладая упругостью. Сохранение тепла тоже происходит благодаря свойствам водного раствора. Химические реакции, протекающие внутри клетки, возможны благодаря водной составляющей. В жидкости растворяются полезные вещества и с нею же выводятся через мембрану отработанные. Интенсивность протекания обменных процессов напрямую зависит от количественного содержания воды. Установлено, что свойства воды при температуре близкой к нулю, помогают выжить многим микроорганизмам. Кроме того, вода используется организмом в качестве смазочного материала, например, в системе пищеварения.

Все эти особенности воды обусловлены ее молекулярным строением и способностью молекул создавать водородные связи. Вода вступает во взаимодействие с полярными молекулами многих веществ, растворяя их. К таким веществам относятся сахара, соли, аминокислоты, некоторые кислоты, спирты. Называются они гидрофильными, то есть обладают способностью вступать во взаимодействие с водой, образуя прочные связи.

Гидрофобные, которые не создают соединений с молекулами воды, растекаясь по поверхности, образуют тонкий слой. В нем формируется уникальная среда, в которой происходят химические реакции. К веществам, нерастворимым в воде, принадлежат жиры, отдельные белки, нуклеиновые кислоты.

Способность поддерживать теплообмен напрямую зависит от физического свойства воды – она обладает высокой удельной теплоемкостью и теплопроводностью. Поглощение тепла происходит быстро, при этом процесс нагревания протекает медленно. Чтобы началось испарение, требуется затратить много энергии. Чтобы начался процесс охлаждения, достаточно разорвать водородные связи.

Сколько воды содержится в клетке

Имея много общего, все живые организмы отличаются друг от друга. При этом и содержание воды у разных представителей флоры и фауны отличается. Разница зависит и от географической привязки, климатических особенностей, возраста и вида растения или животного. Даже принадлежность к одному виду, обитающему в разных условиях, не гарантирует одинаковое процентное соотношение жидкости в клетках.

Наличие воды в листьях , стебле и корнях одного растения тоже сильно отличается. Так, если в листьях содержится более 90% водного раствора, то на долю семян приходится чуть больше 10%. В некоторых случаях содержание жидкости не превышает 6%, но при этом жизненные процессы не прекращаются, а приостанавливаются на время. Наступление благоприятных климатических условий запускают процесс накопления воды.

Люди тоже подвержены зависимости от многих факторов. Возраст, образ жизни, состояние здоровья человека и местность проживания с климатическими особенностями определяют процентное содержание жидкости в тканях. Установлено, что больше всего воды находится в лимфе и крови, а меньше всего в клетках костной ткани зубов.

Вода в растениях находится в живых клетках, мертвых элементах, в межклетниках. Самое большое количество воды приходится на межклетники листьев, где она сохраняется в парообразном состоянии. В виде жидкости – в разных частях клеток, занимая более 95% составляющего. Содержание воды в оболочке не превышает 50%.

В различных частях растительной или животной клетки вода может создавать разные формы.

В каких клетках больше всего воды

В разных клетках животных или растительных разный процент содержания воды. Самое большое количество находится в жидких тканях – крови и лимфе. Недостаточное содержание воды в клетках лимфы и крови приводит к загустению, ломкости сосудов. Густая кровь неизбежно приводит к возникновению тромбов и местных кровоизлияний.

Самое большое содержание воды в клетках эмбриона, достигает 98%. Мозг человека содержит чуть меньше – 80%, а в жировых тканях всего 40%. Установлено, что 70% воды находится внутри клеток.

Старение организма ведет к потере жидкости, происходит постепенное обезвоживание. Если процесс происходит слишком быстро, то это может вызвать смерть, для этого достаточно потерять 20% воды.

Роль воды в клетке

Вода в клетках выполняет важнейшие функции, принимая участие в химических реакциях, благодаря которым сохраняется жизнеспособность и работоспособность клеток. Процессы, протекающие во внутриклеточном пространстве, возможны благодаря образованию водородных связей и обратимой ионизации.

Внутри клеток вода находится в двух формах: свободной и связной. Свободная занимает межклеточное пространство, сосуды, полости органов. Ей отводится роль перевозчика веществ в клетку и обратно. Связная вода это составная частью отдельных клеточных структур, расположена между молекулами белка, мембранами, волокнами, связана с молекулами белка.

Воды в клеточной структуре больше всего, это необходимо для протекания химических реакций. Молекулы воды идеально подходят на роль катализатора. Гидролиз жиров и белков при переваривании еды высвобождает энергию, которая тратится на поддержание работы клеток. Электроны и протоны высвобождаются при гидролизе солей.
Вода реализует потребность клетки в питательных веществах, выполняя роль своеобразного транспорта. Отработанные продукты выводятся за пределы оболочки, а взамен поставляются новые вещества. Проникающая способность молекул воды позволяет им беспрепятственно перемещаться внутри клеток и в межклеточном веществе.
Форма клетки, ее физические параметры удерживаются благодаря воде. Вода обладает упругостью, ее сложно сжать. Молекулы воды прочно удерживают форму, поддерживают постоянное давление внутри клетки. Благодаря этой особенности все ткани четко структурированы и имеют постоянную форму.
Поддержание постоянной температуры внутри клетки обусловлена физическими свойствами воды. Повышенная теплоемкость выступает в качестве регулятора постоянной температуры. Дополнительная энергия, которая тратится на согрев клеток высвобождается при расщеплении жиров.

Метаболическая роль воды в клетке

Вода в клетке служит средой для нормального протекания внутренних биохимических реакций. Молекулы воды принимают участие в химических реакциях: образование или гидролиз полимеров. Фотосинтез у растений возможен благодаря тому, что вода является донором электронов и источником атомов водорода. В воде содержится свободный кислород.

Транспортная роль воды в клетке

Особая структура молекул воды позволяет ей беспрепятственно проникать через оболочку клетки в межклеточное вещество. Вместе с водой осуществляют путешествие микроорганизмы и полезные вещества, необходимые для поддержания жизнедеятельности клетки. Молекулы воды, выполняя транспортную функцию, доставляют питание. Отработанные вещества необходимо захватить и переместить наружу, чтобы освободить место для новых. Происходит постоянная циркуляция воды, обогащенной полезными веществами внутрь клетки и выведение ненужных продуктов наружу. Это постоянный процесс, который продолжается на протяжении всей жизни организма.

Чем больше в клетке воды, тем интенсивнее происходит процесс обмена.

У растений транспортная функция осуществляется с использованием капиллярного способа водного раствора. Питательные вещества из почвы всасываются корнями, на которых расположены мельчайшие волоски, и дальше устремляются по стеблю к листьям и цветоносам.

Функции воды в клетке

Осуществляя поддержание процессов жизнедеятельности клетки, вода является еще и благотворной средой обитания для различных микроорганизмов. Важнейшие функции воды возможны благодаря ее особенному строению, маленьким размером молекул, способным вступать в реакцию со многими веществами. Полярность молекул и их соединение водородными связями решают важнейшие задачи в организме.

Самая важная задача, которую выполняет в клетке вода – поддержание и сохранение ее жизнедеятельности. Выделяют три функции воды: транспортную, метаболическую и структурную. Нарушение одной из них ведет к сбоям функционирования клетки, ее деформации или усыханию и гибели. Неизбежным итогом является болезнь организма и преждевременная смерть.

Транспортная функция поддерживает жизнедеятельность клетки благодаря своей проникающей способности. Мембрана и оболочка не являются препятствием для молекул воды, которые свободно совершают перемещение внутрь клетки и наружу. Своевременная доставка свежих полезных веществ и удаление отработанных, сохраняет баланс внутри клетки и позволяет ей выполнять свои функции.

Химические процессы, происходящие внутри клеточного пространства, невозможны без молекул воды. Гидролиз и образование полимеров происходит с их участием. Вода выступает в роли главного поставщика свободного кислорода. Электроны и атомы кислорода задействованы в процессе фотосинтеза.

Сохранение клеточной структуры выполняет именно вода, благодаря своему свойству: в жидком виде она достаточно упругая. Ее содержание в клетках у кольчатых червей, выполняет роль гидростатического скелета. У растений вода определяет тургор клеток. В цитоплазме содержание воды колеблется от 60 до 95%.

К чему приводит недостаток воды в клетках

Недостаточное потребление жидкости, обезвоживание организма опасно для любого организма независимо от возраста. В результате необдуманных действий начинается интенсивное использование скрытых резервов, добывание воды из организма. В качестве такого источника выступает клетка, межклеточное пространство и кровь. В первую очередь расходуется содержимое, находящееся во внутриклеточном пространстве. Если дефицит продолжается, то задействуются остальные запасы, постоянно истощая все водные резервы. Опасность заключается в том, что на состоянии здоровья это никак не сказывается, нет внешних симптомов или болевых ощущений. Они появляются только тогда, когда все внутренние резервы уже полностью исчерпаны и клетке нанесен непоправимый ущерб.

Недостаточное количество воды в клетке сказывается на нарушение ее жизнеспособности и функционировании. Сокращение жидкости приводит, в первую очередь, к снижению транспортной функции: внутрь клетки перестают своевременно поступать питательные вещества в необходимом количестве, отработанные продукты задерживаются внутри. Происходит постепенное изменение и усыхание клетки изнутри. Теряется эластичность и способность к удерживанию постоянного внутреннего давления жидкостью.

Происходит нарушение теплообмена, в результате которого клетка утрачивает способность поддерживать оптимальную температуру. После длительного обезвоживания организм все чаще испытывает озноб или происходит повышение температуры.

Обезвоживание в стареющем организме – это естественный процесс, который наглядно показывает постепенную потерю воды в клетках. Недостаток воды отражается на сосудах – они теряют эластичность, постепенно начинают разрушаться. Изменяется лимфа, густеет кровь. Возникновение тромбов и повышенное артериальное давление – наиболее яркие проявления нехватки воды в клетках в пожилом возрасте.

Неизбежными спутниками хронического обезвоживания являются болезни, например, ожирение, аллергия, артрит, астма и другие.

Биологическое значение воды в клетке

Вода — одно из самых распространенных веществ на нашей планете. В клетке в количественном отношении она также занимает первое место среди других химических соединений. Чем выше интенсивность обмена веществ в той или иной клетке, тем больше в ней содержится воды.

Вода в клетке находится в двух формах: свободной и связанной. Свободная вода находится в межклеточных пространствах, сосудах, вакуолях, полостях органов. Она служит для переноса веществ из окружающей среды в клетку и наоборот. Связанная вода входит в состав некоторых клеточных структур, находясь между молекулами белка, мембранами, волокнами, и соединена с некоторыми белками .

Вода выполняет различные функции: сохранение объема, упругости клетки . растворение различных веществ. Кроме того, в живых системах большая часть химических реакций протекает в водных растворах.

Вода обладает рядом свойств, имеющих исключительно важное значение для живых организмов.

Уникальные свойства воды определяются структурой ее молекулы. Молекула воды состоит из атома О, связанного с двумя атомами Н полярными ковалентными связями. Характерное расположение электронов в молекуле воды придает ей электрическую асимметрию. Более электроотрицательный атом кислорода притягивает электроны атомов водорода сильнее, в результате общие пары электронов смещены в молекуле воды в его сторону.

Поэтому, хотя молекула воды в целом не заряжена, каждый из двух атомов водорода обладает частично положительным зарядом (обозначаемым δ+), а атом кислорода несет частично отрицательный заряд (δ-). Молекула воды поляризована и является диполем (имеет два полюса) (рис. 6).

Частично отрицательный заряд атома кислорода одной молекулы воды притягивается частично положительными атомами водорода других молекул. Таким образом, каждая молекула воды стремится связаться водородной связью с четырьмя соседними молекулами воды (рис. 7).

Вода является хорошим растворителем.

Благодаря полярности молекул и способности образовывать водородные связи вода легко растворяет ионные соединения (соли, кислоты, основания). Хорошо растворяются в воде и некоторые неионные, но полярные соединения, т. е. в молекуле которых присутствуют заряженные (полярные) группы, например сахара, простые спирты, аминокислоты. Вещества, хорошо растворимые в воде, называются гидрофильными (от греч. hygros— влажный и philia — дружба, склонность). Когда вещество переходит в раствор, его молекулы или ионы могут двигаться более свободно и, следовательно, реакционная способность вещества возрастает.

Это объясняет, почему вода является основной средой, в которой протекает большинство химических реакций, а все реакции гидролиза и многочисленные окислительно-восстановительные реакции идут при непосредственном участии воды.

Вещества, плохо или вовсе нерастворимые в воде, называются гидрофобными (от греч.phobos — страх). К ним относятся жиры, нуклеиновые кислоты . некоторые белки. Такие вещества могут образовывать с водой поверхности раздела, на которых протекают многие химические реакции. Следовательно, тот факт, что вода не растворяет неполярные вещества, для живых организмов также очень важен. К числу важных в физиологическом отношении свойств воды относится ее способность растворять газы (О2, С и др.).

Вода обладает высокой теплоемкостью, т. е. способностью поглощать тепловую энергию при минимальном повышении собственной температуры. Большая теплоемкость воды защищает ткани организма от быстрого и сильного повышения температуры. Многие организмы охлаждаются, испаряя воду (транспирация у растений, потоотделение у животных).

Вода обладает также высокой теплопроводностью, обеспечивая равномерное распределение тепла по всему организму. Следовательно, высокая удельная теплоемкость и высокая теплопроводность делают воду идеальной жидкостью для поддержания теплового равновесия клетки и организма.

Вода практически не сжимается, создавая тургорное давление, определяя объем и упругость клеток и тканей. Так, именно гидростатический скелет поддерживает форму у круглых червей, медуз и других организмов.

Вода характеризуется оптимальным для биологических систем значением силы поверхностного натяжения, которое возникает благодаря образованию водородных связей между молекулами воды и молекулами других веществ. Благодаря силе поверхностного натяжения происходит капиллярный кровоток, восходящий и нисходящий токи растворов в растениях.

Гидрофильные и гидрофобные вещества.

1. В чем особенность строения молекулы воды?
2. Каково значение воды как растворителя?
3. Что такое теплопроводность и теплоемкость воды?
4. Почему считают, что вода является идеальной жидкостью для клетки?
5. Какова роль воды в клетке?
6. Какие структурные и физико-химические свойства воды определяют ее биологическую роль в клетке?

Образование кристаллов льда в клетках может приводить к их повреждению и гибели. Известно, что растворы разных веществ замерзают при более низкой температуре, чем чистая вода. Поэтому некоторые организмы накапливают в своих тканях вещества, предотвращающие замерзание и образование кристаллов льда. Так, лягушки способны оживать после вмерзания в лед. Это обеспечивается повышенным содержанием в их клетках глюкозы и некоторых других веществ.

Каменский А. А. Криксунов Е. В. Пасечник В. В. Биология 10 класс
Отправлено читателями с интернет-сайта

_{Онлайн библиотека с учениками и книгами, плани-конспекти уроковс Биологии 10 класса, книги и учебники согласно календарного плана планирование Биологии 10 класса}

Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам.

Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь — Образовательный форум.

6. Биологическая роль воды

Свойства эти довольно необычны и обусловлены главным образом малыми размерами молекул воды. их полярностью и способностью соединяться друг с другом водородными связями. Под полярностью подразумевают неравномерное распределение зарядов в молекуле. У воды один конец молекулы («полюс») несет небольшой положительный заряд, а другой — отрицательный. Такую молекулу называют диполем. У атома кислорода способность притягивать электроны выражена сильнее, чем у водородных атомов, поэтому атом кислорода в молекуле воды стремится оттянуть к себе электроны двух водородных атомов. Электроны заряжены отрицательно, в связи с чем атом кислорода приобретает небольшой отрицательный заряд, а водородные атомы — положительный.

В результате между молекулами воды возникает слабое электростатическое взаимодействие и, поскольку противоположные заряды притягиваются, молекулы как бы «склеиваются». Эти взаимодействия, более слабые, чем обычные ионные или ковалентные связи, называются водородными связями. Водородные связи постоянно образуются, распадаются и вновь возникают в толще воды. И хотя это слабые связи, но их совокупный эффект обусловливает многие необычные физические свойства воды. Учитывая данную особенность воды, мы можем теперь перейти к рассмотрению тех ее свойств, которые важны с биологической точки зрения.

Водородные связи между молекулами воды. А. Две молекулы воды, соединенные водородной связью-6+ — очень маленький положительный заряд; 6

— очень маленький отрицательный заряд. Б. Сеть из молекул воды, удерживаемых вместе водородными связями. Такие структуры постоянно образуются, распадаются и вновь возникают в воде, находящейся в жидком состоянии.

Биологическое значение воды

Вода как растворитель .Вода — превосходный растворитель для полярных веществ. К ним относятся ионные соединения, такие как соли, содержащие заряженные частицы (ионы), и некоторые неионные соединения, например сахара, в молекуле которых присутствуют полярные (слабо заряженные) группы (у Сахаров это несущая небольшой отрицательный заряд гидроксильная группа, —ОН). Когда вещество растворяется в воде, молекулы воды окружают ионы и полярные группы, отделяя ионы или молекулы друг от друга.

В растворе молекулы или ионы получают возможность двигаться более свободно, так что реакционная способность вещества возрастает. По этой причине в клетке большая часть химических реакций протекает в водных растворах. Неполярные вещества, например липиды, отталкиваются водой и в ее присутствии обычно притягиваются друг к другу, иными словами, неполярные вещества гидрофобны (гидрофобный — водоотталкивающий). Подобные гидрофобные взаимодействия играют важную роль в формировании мембран, а также в определении трехмерной структуры многих белковых молекул, нуклеиновых кислот и других клеточных компонентов.

Присущие воде свойства растворителя означают также, что вода служит средой для транспорта различныхвеществ. Эту роль она выполняет в крови, в лимфатической и экскреторной системах, в пищеварительном тракте и во флоэме и ксилеме растений.

Вода. Роль воды в мире. Биологическое значение воды.

Без воды жизнь на нашей планете не могла бы существовать. Вода важна для живых организмов по двум причинам. Во-первых, она является необходимым компонентом живых клеток, и, во-вторых, для многих организмов она служит еще и средой обитания. Для человека ценность имеет лишь питьевая вода. Для получения питьевой воды используются фильтры для воды. которые позволяют очистить ее от вредных примесей, сделать пригодной для питья и приготовления пищи. Именно поэтому следует сказать несколько слов о ее химических и физических свойствах.

Биологическое значение воды

Вода как растворитель. Вода — превосходный растворитель для полярных веществ. К ним относятся ионные соединения, такие как соли, содержащие заряженные частицы (ионы), и некоторые неионные соединения, например сахара, в молекуле которых присутствуют полярные (слабо заряженные) группы (у Сахаров это несущая небольшой отрицательный заряд гидроксильная группа, —ОН). Когда вещество растворяется в воде, молекулы воды окружают ионы и полярные группы, отделяя ионы или молекулы друг от друга.

Присущие воде свойства растворителя означают также, что вода служит средой для транспорта различных веществ. Эту роль она выполняет в крови, в лимфатической и экскреторной системах, в пищеварительном тракте и во флоэме и ксилеме растений.