Il ruolo dell'acqua nella vita di una cellula è breve. Il ruolo dell'acqua nella cellula del corpo. Partecipazione alle reazioni chimiche
È stato stabilito da tempo ed è generalmente noto che il 40–98% della massa di una cellula è costituita da acqua. L'acqua in una cellula ha il seguente ruolo:
- mantenimento dell’elasticità cellulare. Quando una cellula perde acqua, le foglie appassiscono ed i frutti seccano;
- garantire il movimento delle sostanze: l'ingresso della maggior parte delle sostanze nella cellula e la rimozione di elementi non necessari dalla cellula sotto forma di soluzioni;
- le reazioni chimiche vengono accelerate proprio a causa della dissoluzione delle sostanze in acqua;
- partecipazione a molte reazioni chimiche;
- garantendo lo scioglimento di un gran numero sostanze chimiche(questi includono sali, zuccheri);
- partecipazione al processo di termoregolazione attraverso la capacità di raffreddarsi lentamente e riscaldarsi lentamente.
Il ruolo dell'acqua nella vita di una cellula
L’acqua sulla superficie del nostro pianeta è forse la sostanza più diffusa. E, stranamente. Nella cella occupa la posizione più importante in termini di volume. Maggiore è l'intensità del metabolismo in una cellula, maggiore è la quantità di acqua che contiene.
In una cellula l'acqua si presenta in due forme: libera e legata. L'acqua libera si trova negli spazi intercellulari, nei vacuoli, nei vasi e nelle cavità degli organi. Necessario per trasportare le sostanze dall'ambiente esterno nella cellula e viceversa. L'acqua legata fa parte di alcune strutture cellulari, si trova tra membrane, molecole proteiche, fibre ed è collegata ad alcune proteine.
Funzioni dell'acqua in una cellula: elasticità cellulare, conservazione del volume, dissoluzione di varie sostanze. Inoltre, nei sistemi vitali la maggior parte delle sostanze chimiche. le reazioni avvengono in acqua.
L'acqua ha molte proprietà importanti, nella sua esclusività, non inferiori a qualsiasi altra sostanza.
Proprietà uniche
L'acqua ha proprietà davvero uniche determinate dalla struttura della sua molecola. Una molecola d'acqua contiene un atomo di O e due atomi di H collegati all'ossigeno tramite legami covalenti polari. A causa della disposizione caratteristica degli elettroni in questa molecola esiste una speciale asimmetria elettrica. L'atomo di ossigeno è più elettronegativo e attrae più fortemente gli atomi di idrogeno; per questo motivo le coppie di elettroni comuni nella molecola d'acqua vengono spostate verso di essa.
L'acqua è un solvente ideale
Usando la polarità delle molecole e la capacità di creare legami idrogeno, l'acqua dissolve facilmente e rapidamente i composti ionici (acidi, sali, basi). Anche i composti non ionici ma polari sono molto solubili in acqua. Stiamo parlando di composti le cui molecole contengono gruppi polari (carichi), ad esempio zuccheri, amminoacidi e alcoli semplici.
Tutti sanno che l’acqua svolge uno dei ruoli più importanti nella vita umana e che senza di essa la vita sulla Terra è impensabile. Esplorando il mondo e studiando varie scienze, le persone apprendono qual è il ruolo biologico dell'acqua in una cellula e quanto sia importante l'acqua per il funzionamento di qualsiasi organismo.
Acqua ( formula molecolare H2O) è la sostanza più comune sulla terra. Si trova quasi ovunque in quantità variabili. Ad esempio, nello smalto dei denti occupa il 10%, ma nell'embrione in via di sviluppo rappresenta oltre il 90%. IN corpo umano contiene circa il 65% di acqua. I tessuti degli organismi giovani ne sono particolarmente saturi.
Quindi, il corpo di un bambino contiene il 70% di liquidi. Esiste addirittura un'ipotesi secondo cui la causa dell'invecchiamento è l'incapacità delle proteine del corpo di legare grandi quantità di acqua. Tutti i tessuti e gli organi umani contengono liquidi. Anche nelle ossa la sua presenza è pari a circa il 20%, mentre nel cervello, nel fegato e nei muscoli questa percentuale sale all'80%.
Uno dei principali segni della vita è il metabolismo. Tutti i tipi di metabolismo - proteine, carboidrati, grassi e altri - includono anche l'acqua. La sua essenza risiede nel processo di assorbimento del liquido nell'intestino e nello stomaco, seguito dalla sua distribuzione nei tessuti del corpo e dall'escrezione attraverso i reni, la pelle e i polmoni.
I tessuti viventi sono costituiti da cellule e sostanze intercellulari, che rappresentano un sistema piuttosto complesso, e alcune delle loro parti contengono acqua. Dopotutto, è un eccellente solvente per la maggior parte delle sostanze viventi che compongono un organismo vivente.
Grazie ad esso, il processo di termoregolazione avviene durante lo scambio d'acqua. Inoltre, inutile e prodotti nocivi scambio.
Da quanto sopra possiamo concludere qual è il ruolo dell'acqua nella cellula:
- L'elasticità cellulare viene mantenuta. Quando una cellula perde liquidi, ad esempio, i frutti possono seccarsi o le foglie appassire.
- Le sostanze vengono spostate, inclusa la rimozione di elementi non necessari.
- L'accelerazione delle reazioni chimiche è garantita dalla dissoluzione delle sostanze nel liquido.
- I sali e gli zuccheri si sciolgono.
- Grazie alla capacità dell'acqua di riscaldarsi e raffreddarsi lentamente, partecipa alla termoregolazione.
Acqua libera e legata
Il ruolo dell'acqua nella vita di una cellula è forse difficile da sopravvalutare. Inoltre, con un tasso metabolico più elevato, aumenta la quantità di liquidi. L'acqua in una cella può essere legata o libera. Quest'ultimo è contenuto nei vacuoli, negli spazi tra le cellule, nelle cavità di vari organi e nei vasi. È necessario per trasferire le sostanze nella cellula e da essa all'ambiente esterno.
A causa della disposizione insolita degli elettroni in questa molecola, è presente una certa asimmetria elettrica. Poiché l’ossigeno è più elettronegativo, attrae più fortemente l’idrogeno.
Acqua come solvente
A causa della polarità delle molecole e della loro capacità di formare legami idrogeno, l'acqua è un ottimo solvente per composti ionici, come sali o acidi. Anche i composti non ionici (ma polari) si dissolvono bene nei liquidi. Questi includono sostanze le cui molecole contengono gruppi carichi (polari), come alcoli, zuccheri o amminoacidi.
L'acqua (H 2 O) è la sostanza inorganica più importante della cellula. In una cellula, in termini quantitativi, l'acqua è al primo posto tra le altre. composti chimici. L'acqua svolge varie funzioni: mantenimento del volume, elasticità della cellula, partecipazione a tutte le reazioni chimiche. Tutte le reazioni biochimiche avvengono in soluzioni acquose. Quanto più alto è il tasso metabolico in una particolare cellula, tanto più acqua contiene.
Fai attenzione!
L'acqua in una cellula è in due forme: libera e legata.
Acqua gratis localizzati negli spazi intercellulari, nei vasi, nei vacuoli e nelle cavità degli organi. Serve per trasportare sostanze da ambiente nella cella e viceversa.
Acqua legata fa parte di alcune strutture cellulari, si trova tra molecole proteiche, membrane, fibre ed è collegato ad alcune proteine.
L'acqua ha una serie di proprietà estremamente importanti per gli organismi viventi.
Struttura della molecola dell'acqua
Le proprietà uniche dell'acqua sono determinate dalla struttura della sua molecola.
I legami idrogeno si formano tra le singole molecole d'acqua, che determinano la struttura fisica e Proprietà chimiche acqua.
La disposizione caratteristica degli elettroni in una molecola d'acqua le conferisce asimmetria elettrica. L'atomo di ossigeno più elettronegativo attrae più fortemente gli elettroni degli atomi di idrogeno, dando origine a una molecola d'acqua dipolo(ha polarità). Ciascuno dei due atomi di idrogeno ha una carica parzialmente positiva, mentre l'atomo di ossigeno ha una carica parzialmente negativa.
La carica parzialmente negativa dell'atomo di ossigeno di una molecola d'acqua è attratta dagli atomi di idrogeno parzialmente positivi di altre molecole. Pertanto, ogni molecola d'acqua tende a connettersi legame idrogeno con quattro molecole d'acqua vicine.
Proprietà dell'acqua
Poiché le molecole d'acqua sono polari, l'acqua ha la proprietà di dissolvere le molecole polari di altre sostanze.
Vengono chiamate le sostanze solubili in acqua idrofilo(sali, zuccheri, alcoli semplici, amminoacidi, acidi inorganici). Quando una sostanza entra in soluzione, le sue molecole o ioni possono muoversi più liberamente e, quindi, aumenta la reattività della sostanza.
Vengono chiamate le sostanze insolubili in acqua idrofobico(grassi, acidi nucleici, alcune proteine). Tali sostanze possono formare interfacce con l'acqua in cui hanno luogo numerose reazioni chimiche. Pertanto, il fatto che l'acqua non dissolva alcune sostanze è molto importante anche per gli organismi viventi.
L'acqua ha un'elevata specificità capacità termica, cioè. capacità di assorbire energia termica con un aumento minimo della propria temperatura. Per rompere i numerosi legami idrogeno presenti tra le molecole d'acqua è necessario assorbire un gran numero di energia. Questa proprietà dell'acqua garantisce il mantenimento dell'equilibrio termico nel corpo. La grande capacità termica dell'acqua protegge i tessuti corporei dai rapidi e forti aumenti di temperatura.
Per far evaporare l'acqua è necessaria molta energia. L'uso di una quantità significativa di energia per rompere i legami idrogeno durante l'evaporazione aiuta a raffreddarlo. Questa proprietà dell'acqua protegge il corpo dal surriscaldamento.
Esempio:
Esempi di ciò includono la traspirazione nelle piante e la sudorazione negli animali.
L'acqua ha anche un'elevata conduttività termica, garantendo una distribuzione uniforme del calore in tutto il corpo.
Fai attenzione!
Elevata capacità termica specifica ed elevata conduttività termica rende l'acqua un liquido ideale per il mantenimento dell'equilibrio termico delle cellule e degli organismi.
Acqua praticamente non si restringe, creando una pressione di turgore, determinando il volume e l'elasticità delle cellule e dei tessuti.
Esempio:
Lo scheletro idrostatico mantiene la forma nei nematodi, nelle meduse e in altri organismi.
Grazie alle forze adesive delle molecole, sulla superficie dell'acqua si crea un film che ha una caratteristica come la tensione superficiale.
Esempio:
A causa della forza della tensione superficiale, nelle piante si verificano il flusso sanguigno capillare, correnti ascendenti e discendenti di soluzioni.
Tra le proprietà fisiologicamente importanti dell'acqua c'è la sua capacità di dissolvere i gas(O2, CO2, ecc.).
L'acqua è anche una fonte di ossigeno e idrogeno rilasciati durante la fotolisi durante la fase leggera della fotosintesi.
Funzioni biologiche dell'acqua
- L'acqua garantisce il movimento delle sostanze nella cellula e nel corpo, l'assorbimento delle sostanze e l'eliminazione dei prodotti metabolici. In natura, l’acqua trasporta i prodotti di scarto nei suoli e nei corpi idrici.
- L'acqua partecipa attivamente alle reazioni metaboliche.
- L'acqua è coinvolta nella formazione di fluidi lubrificanti e muco, secrezioni e succhi nel corpo (questi fluidi si trovano nelle articolazioni dei vertebrati, in cavità pleurica, nel sacco pericardico).
- L'acqua fa parte del muco, che facilita il movimento delle sostanze attraverso l'intestino e crea un ambiente umido sulle mucose. vie respiratorie. Anche le secrezioni secrete da alcune ghiandole e organi sono a base di acqua: saliva, lacrime, bile, sperma, ecc.
L'acqua e il suo ruolo nella vita cellulare
1. Che struttura ha? acqua?
2. Quale quantità di acqua (in%) è contenuta nelle varie cellule?
3. Qual è il ruolo dell'acqua negli organismi viventi?
Il ruolo dell'acqua nella cellula.
L’acqua è una delle sostanze più abbondanti sul nostro pianeta. In una cellula, quantitativamente, è anche al primo posto tra gli altri composti chimici. Maggiore è l'intensità metabolismo in una data cellula, maggiore è la quantità di acqua che contiene.
L'acqua in una cellula è in due forme: libera e legata. L'acqua libera si trova negli spazi intercellulari, nei vasi, nei vacuoli e nelle cavità degli organi. Serve a trasportare le sostanze dall'ambiente alla cellula e viceversa. L'acqua legata fa parte di alcune strutture cellulari, situate tra molecole proteiche, membrane, fibre ed è collegata ad alcune proteine.
L'acqua svolge varie funzioni: mantenimento del volume, elasticità cellule, dissoluzione di varie sostanze. Inoltre, nei sistemi viventi la maggior parte delle reazioni chimiche avviene in soluzioni acquose.
L'acqua ha una serie di proprietà estremamente importanti per gli organismi viventi.
Proprietà dell'acqua.
Le proprietà uniche dell'acqua sono determinate dalla struttura della sua molecola. Una molecola d'acqua è costituita da un atomo di O legato a due atomi di H tramite legami covalenti polari. La disposizione caratteristica degli elettroni in una molecola d'acqua le conferisce asimmetria elettrica. L'atomo di ossigeno più elettronegativo attrae più fortemente gli elettroni degli atomi di idrogeno, risultando in coppie condivise elettroni vengono spostati nella molecola d'acqua nella sua direzione.
Pertanto, sebbene la molecola d'acqua nel suo insieme sia priva di carica, ciascuno dei due atomi di idrogeno porta una carica parzialmente positiva (denotata δ+), e l'atomo di ossigeno porta una carica parzialmente negativa (δ-). La molecola d'acqua è polarizzata ed è un dipolo (ha due poli) (Fig. 6).
La carica parzialmente negativa dell'atomo di ossigeno di una molecola d'acqua è attratta dagli atomi di idrogeno parzialmente positivi di altre molecole. Pertanto, ciascuna molecola d'acqua tende a formare un legame idrogeno con quattro molecole d'acqua vicine (Fig. 7).
L'acqua è un buon solvente.
A causa della polarità delle molecole e della capacità di formare legami idrogeno, l'acqua dissolve facilmente i composti ionici (sali, acidi, basi). Alcuni composti non ionici ma polari sono solubili anche in acqua, cioè la cui molecola contiene gruppi carichi (polari), ad esempio zuccheri, alcoli semplici, amminoacidi. Le sostanze altamente solubili in acqua sono dette idrofile (dal greco hygros - umido e philia - amicizia, inclinazione). Quando una sostanza entra in soluzione, le sue molecole o ioni possono muoversi più liberamente e, quindi, aumenta la reattività della sostanza.
Ciò spiega perché l'acqua è il mezzo principale in cui si verificano la maggior parte delle reazioni chimiche e tutte le reazioni di idrolisi e numerose reazioni redox avvengono con la partecipazione diretta dell'acqua.
Le sostanze scarsamente o completamente insolubili in acqua sono dette idrofobiche (dal greco phobos - paura). Questi includono grassi, acidi nucleici, alcune proteine. Tali sostanze possono formare interfacce con l'acqua in cui hanno luogo numerose reazioni chimiche. Pertanto, anche per gli organismi viventi è molto importante il fatto che l'acqua non dissolve le sostanze non polari. Tra le proprietà fisiologicamente importanti dell'acqua c'è la sua capacità di dissolvere i gas (O2, C, ecc.).
L'acqua ha un'elevata capacità termica, ovvero la capacità di assorbire energia termica con un aumento minimo della propria temperatura. La grande capacità termica dell'acqua protegge i tessuti corporei dai rapidi e forti aumenti di temperatura. Molti organismi si raffreddano facendo evaporare l'acqua (traspirazione nelle piante, sudorazione negli animali).
L'acqua ha anche un'elevata conduttività termica, garantendo una distribuzione uniforme del calore in tutto il corpo. Di conseguenza, l'elevata capacità termica specifica e l'elevata conduttività termica rendono l'acqua un liquido ideale per mantenere l'equilibrio termico di cellule e organismi.
L'acqua praticamente non si comprime, creando una pressione di turgore, determinando il volume e l'elasticità di cellule e tessuti. Pertanto, è lo scheletro idrostatico che mantiene la forma di nematodi, meduse e altri organismi.
L'acqua è caratterizzata da una forza di tensione superficiale ottimale per i sistemi biologici, che nasce dalla formazione di legami idrogeno tra le molecole d'acqua e le molecole di altre sostanze. A causa della forza della tensione superficiale, nelle piante si verificano il flusso sanguigno capillare, correnti ascendenti e discendenti di soluzioni.
Sostanze idrofile e idrofobe.
1. Qual è la particolarità della struttura della molecola d'acqua?
2. Qual è l'importanza dell'acqua come solvente?
3. Qual è la conduttività termica e la capacità termica dell'acqua?
4. Perché si ritiene che l'acqua sia un liquido ideale per una cellula?
5. Qual è il ruolo dell'acqua nella cellula?
6. Cosa strutturale e caratteristiche fisico-chimiche l'acqua determina il suo ruolo biologico nella cellula?
La formazione di cristalli di ghiaccio nelle cellule può portare al loro danneggiamento e alla morte. È noto che le soluzioni di varie sostanze congelano a una temperatura inferiore rispetto all'acqua pura. Pertanto, alcuni organismi accumulano nei loro tessuti sostanze che impediscono il congelamento e la formazione di cristalli di ghiaccio. Pertanto, le rane sono in grado di prendere vita dopo essere state congelate nel ghiaccio. Ciò è garantito dall'aumento del contenuto di glucosio e di alcune altre sostanze nelle loro cellule.
Kamensky A. A., Kriksunov E. V., Pasechnik V. V. Biologia 10a elementare
Inserito dai lettori dal sito web
Proprietà dell'acqua e suo ruolo nella cellula:
Al primo posto tra le sostanze della cellula c'è l'acqua. Costituisce circa l'80% della massa cellulare. L'acqua è doppiamente importante per gli organismi viventi, perché è necessaria non solo come componente delle cellule, ma per molti anche come habitat.
1. L'acqua determina Proprietà fisiche cellule: il suo volume, elasticità.
2. Molti processi chimici fluiscono solo dentro soluzione acquosa.
3. L'acqua è un buon solvente: molte sostanze entrano nella cellula dall'ambiente esterno in una soluzione acquosa e in una soluzione acquosa i prodotti di scarto vengono rimossi dalla cellula.
4. L'acqua ha un'elevata capacità termica e conduttività termica.
5. L'acqua ha proprietà unica: quando viene raffreddato da +4 a 0 gradi, si espande. Pertanto, il ghiaccio risulta essere più leggero dell'acqua liquida e rimane sulla sua superficie. Questo è molto importante per gli organismi che vivono nell'ambiente acquatico.
6. L'acqua può essere buona lubrificante.
Il ruolo biologico dell'acqua è determinato dalle piccole dimensioni delle sue molecole, dalla loro polarità e dalla capacità di connettersi tra loro attraverso legami idrogeno.
Funzioni biologiche dell'acqua:
trasporto. L'acqua garantisce il movimento delle sostanze nella cellula e nel corpo, l'assorbimento delle sostanze e l'eliminazione dei prodotti metabolici. In natura, l’acqua trasporta i prodotti di scarto nei suoli e nei corpi idrici.
metabolico. L'acqua è il mezzo per tutte le reazioni biochimiche, un donatore di elettroni durante la fotosintesi; è necessario per l'idrolisi delle macromolecole nei loro monomeri.
L'acqua è coinvolta nella formazione di fluidi lubrificanti e muco, secrezioni e succhi nel corpo.
Con pochissime eccezioni (ossa e smalto dei denti), l'acqua è la componente predominante della cellula. L'acqua è necessaria per il metabolismo cellulare (scambio), poiché i processi fisiologici avvengono esclusivamente in un ambiente acquoso. Le molecole d'acqua sono coinvolte in molti reazioni enzimatiche cellule. Ad esempio, la scomposizione di proteine, carboidrati e altre sostanze avviene a seguito della loro interazione con l'acqua catalizzata da enzimi. Tali reazioni sono chiamate reazioni di idrolisi.
L'acqua funge da fonte di ioni idrogeno durante la fotosintesi. L'acqua in una cellula è in due forme: libera e legata. L'acqua libera costituisce il 95% di tutta l'acqua nella cellula e viene utilizzata principalmente come solvente e come mezzo di dispersione per il sistema colloidale del protoplasma. L’acqua legata, che rappresenta solo il 4% dell’acqua totale nella cellula, è legata alle proteine tramite legami idrogeno.
A causa della distribuzione asimmetrica delle cariche, la molecola d'acqua agisce come un dipolo e può quindi essere legata sia da gruppi proteici carichi positivamente che negativamente. La proprietà dipolare di una molecola d'acqua spiega la sua capacità di orientarsi in un campo elettrico e di attaccarsi a varie molecole e sezioni di molecole che trasportano una carica. Di conseguenza, si formano idrati
Grazie alla sua elevata capacità termica, l'acqua assorbe il calore e quindi impedisce improvvisi sbalzi di temperatura nella cella. Il contenuto di acqua del corpo dipende dalla sua età e dall'attività metabolica. È più alto nell'embrione (90%) e diminuisce gradualmente con l'età. Il contenuto di acqua dei diversi tessuti varia a seconda della loro attività metabolica. Ad esempio, nel materia grigia acqua cerebrale fino all'80% e nelle ossa fino al 20%. L'acqua è il mezzo principale per spostare le sostanze nel corpo (flusso sanguigno, linfa, correnti ascendenti e discendenti di soluzioni attraverso i vasi delle piante) e nella cellula. L'acqua funge da “lubrificante”, necessario ovunque siano presenti superfici di sfregamento (ad esempio nelle articolazioni). L'acqua ha la sua densità massima a 4°C. Pertanto, il ghiaccio, che ha una densità inferiore, è più leggero dell'acqua e galleggia sulla sua superficie, proteggendo il serbatoio dal congelamento. Questa proprietà dell'acqua salva la vita di molti organismi acquatici.
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