Úloha vody v živote bunky stručne. Úloha vody v bunke tela. Účasť na chemických reakciách
Už dávno je zavedené a dobre známe, že 40 - 98 percent bunkovej hmoty tvorí voda. Voda v bunke má nasledujúcu úlohu:
- udržiavanie elasticity buniek. Keď bunka stráca vodu, listy vädnú, plody vysychajú;
- zabezpečenie pohybu látok: vstup hlavnej časti látok do bunky a odstránenie nepotrebných prvkov z bunky vo forme roztokov;
- chemické reakcie sa urýchľujú práve v dôsledku rozpúšťania látok vo vode;
- účasť na mnohých chemických reakciách;
- zabezpečenie rozpustenia veľkého počtu chemických látok(medzi ne patria soli, cukor);
- účasť na procese termoregulácie pomocou schopnosti spomaliť ochladzovanie a pomalé zahrievanie.
Úloha vody v živote buniek
Voda na povrchu našej planéty je azda najbežnejšou látkou. A napodiv. Objemovo zaujíma najdôležitejšie postavenie v bunke. Čím väčšia je intenzita metabolizmu v ktorejkoľvek bunke, tým viac vody obsahuje.
V bunke sa voda vyskytuje v dvoch formáciách – voľná a viazaná. Voľná voda – v medzibunkových priestoroch, vakuolách, cievach, dutinách orgánov. Je nevyhnutný pre prenos látok z vonkajšieho prostredia do bunky a naopak. Viazaná voda – ako súčasť niektorých bunkových štruktúr sa nachádza medzi membránami, molekulami bielkovín, vláknami a má spojenie s niektorými proteínmi.
Funkcie vody v bunke: elasticita bunky, zachovanie objemu, rozpúšťanie rôznych látok. Navyše v životne dôležitých systémoch je hlavná časť chem. reakcie prebiehajú vo vode.
Voda má mnoho dôležitých vlastností, vo svojej exkluzivite nie je nižšia ako žiadna iná látka.
Jedinečné vlastnosti
Voda má skutočne jedinečné vlastnosti, ktoré sú dané štruktúrou jej molekuly. Jedna molekula vody obsahuje atóm O a dva atómy H, viazané na kyslík polárnymi kovalentnými väzbami. V dôsledku charakteristického usporiadania elektrónov v tejto molekule existuje zvláštna elektrická asymetria. Atóm kyslíka je elektronegatívny a silnejšie priťahuje atómy vodíka; z tohto dôvodu sú spoločné páry elektrónov v molekule vody posunuté smerom k nej.
Voda je ideálne rozpúšťadlo
Voda pomocou polarity molekúl a schopnosti vytvárať vodíkové väzby ľahko a rýchlo rozpúšťa iónové zlúčeniny (kyseliny, soli, zásady). Veľmi dobre rozpustný vo vode a neiónových, ale polárnych zlúčeninách. Hovoríme o zlúčeninách, v ktorých molekule sú polárne (nabité) skupiny, napríklad cukry, aminokyseliny a jednoduché alkoholy.
Každý vie, že voda hrá jednu z najdôležitejších úloh v ľudskom živote a že život na Zemi je bez nej nemysliteľný. Ľudia spoznávaním sveta a štúdiom rôznych vied zisťujú, aká je biologická úloha vody v bunke a aká dôležitá je voda pre fungovanie akýchkoľvek organizmov.
Voda (molekulový vzorec H2O) je najrozšírenejšia látka na Zemi. Nachádza sa takmer všade v rôznych množstvách. Napríklad v zubnej sklovine zaberá 10%, ale vo vyvíjajúcom sa embryu je to viac ako 90%. Ľudské telo obsahuje približne 65% vody. Tkanivá mladých organizmov sú ním obzvlášť nasýtené.
Takže telo dieťaťa obsahuje 70% tekutín. Existuje dokonca hypotéza, podľa ktorej je príčinou starnutia neschopnosť bielkovín v tele viazať veľké objemy vody. Všetky ľudské tkanivá a orgány obsahujú tekutinu. Dokonca aj v kostiach je jeho prítomnosť približne 20% a v mozgu, pečeni a svaloch sa toto číslo zvyšuje na 80%.
Jedným z hlavných znakov života je metabolizmus. Všetky typy metabolizmu – bielkoviny, sacharidy, tuky a iné – zahŕňajú aj vodu. Jeho podstata spočíva v procese vstrebávania tekutiny v črevách a žalúdku, následnej jej distribúcie v tkanivách tela a vylučovania pomocou obličiek, kože a pľúc.
Živé tkanivá pozostávajú z buniek a medzibunkových látok, ktoré sú pomerne zložitým systémom a niektoré ich časti obsahujú vodu. Koniec koncov, je výborným rozpúšťadlom pre väčšinu živých látok, ktoré tvoria živý organizmus.
Vďaka nemu dochádza pri výmene vody k procesu termoregulácie. Tiež zbytočné a škodlivé produkty výmena.
Z vyššie uvedeného môžeme vyvodiť záver, aká je úloha vody v bunke:
- Elasticita bunky je zachovaná. Ak bunka stratí tekutinu, napríklad plody môžu vyschnúť alebo listy zvädnú.
- Dochádza k pohybu látok vrátane odstraňovania nepotrebných prvkov.
- Chemické reakcie sa urýchľujú v dôsledku rozpúšťania látok v kvapaline.
- Rozpúšťanie solí a cukrov.
- Vďaka schopnosti vody pomaly sa ohrievať a ochladzovať sa podieľa na termoregulácii.
Voľná a viazaná voda
Úlohu vody v živote bunky možno len ťažko preceňovať. Navyše s vyššou rýchlosťou metabolizmu sa zvyšuje množstvo tekutín. Voda v bunke môže byť viazaná alebo voľná. Ten je obsiahnutý vo vakuolách, priestoroch medzi bunkami, dutinách rôznych orgánov, cievach. Je potrebný na prenos látok do bunky a von z nej do vonkajšieho prostredia.
Vzhľadom na to, že elektróny v tejto molekule sú umiestnené nezvyčajne, existuje v nej určitá elektrická asymetria. Pretože kyslík je elektronegatívny, priťahuje vodík silnejšie.
Voda ako rozpúšťadlo
Vďaka polarite molekúl, ako aj ich schopnosti vytvárať vodíkové väzby, je voda veľmi dobrým rozpúšťadlom pre iónové zlúčeniny, ako sú soli alebo kyseliny. Neiónové (ale polárne) zlúčeniny sa tiež dobre rozpúšťajú v kvapaline. Patria sem látky, ktorých molekuly obsahujú nabité (polárne) skupiny, ako sú alkoholy, cukry alebo aminokyseliny.
Voda (H 2 O) je najdôležitejšou anorganickou látkou bunky. V bunke je z kvantitatívneho hľadiska voda na prvom mieste medzi ostatnými. chemické zlúčeniny. Voda plní rôzne funkcie: udržiava objem, elasticitu bunky, zúčastňuje sa všetkých chemických reakcií. Všetky biochemické reakcie prebiehajú vo vodných roztokoch. Čím vyššia je rýchlosť metabolizmu v konkrétnej bunke, tým viac vody obsahuje.
Dávaj pozor!
Voda v bunke je v dvoch formách: voľná a viazaná.
voľná voda sa nachádza v medzibunkových priestoroch, cievach, vakuolách, orgánových dutinách. Slúži na prenos látok z prostredia do bunky a naopak.
viazaná voda je súčasťou niektorých bunkových štruktúr, nachádza sa medzi proteínovými molekulami, membránami, vláknami a je spojený s niektorými proteínmi.
Voda má množstvo vlastností, ktoré sú pre živé organizmy mimoriadne dôležité.
Štruktúra molekuly vody
Jedinečné vlastnosti vody určuje štruktúra jej molekuly.
Medzi jednotlivými molekulami vody vznikajú vodíkové väzby, ktoré určujú fyzikálne a Chemické vlastnosti voda.
Charakteristické usporiadanie elektrónov v molekule vody jej dáva elektrickú asymetriu. Elektronegatívny atóm kyslíka silnejšie priťahuje elektróny atómov vodíka, výsledkom čoho je, že molekula vody je dipól(má polaritu). Každý z dvoch atómov vodíka má čiastočne kladný náboj, zatiaľ čo atóm kyslíka nesie čiastočne záporný náboj.
Čiastočne záporný náboj atómu kyslíka jednej molekuly vody priťahujú čiastočne kladné atómy vodíka iných molekúl. Každá molekula vody má teda tendenciu sa spájať vodíková väzba so štyrmi susednými molekulami vody.
Vlastnosti vody
Keďže molekuly vody sú polárne, voda má vlastnosť rozpúšťať polárne molekuly iných látok.
Látky, ktoré sú rozpustné vo vode, sú tzv hydrofilné(soli, cukry, jednoduché alkoholy, aminokyseliny, anorganické kyseliny). Keď látka prechádza do roztoku, jej molekuly alebo ióny sa môžu voľnejšie pohybovať, a preto sa zvyšuje reaktivita látky.
Látky, ktoré sú nerozpustné vo vode, sú tzv hydrofóbne(tuky, nukleové kyseliny, niektoré bielkoviny). Takéto látky môžu vytvárať rozhrania s vodou, na ktorých prebiehajú mnohé chemické reakcie. Preto je pre živé organizmy veľmi dôležité aj to, že voda nerozpúšťa niektoré látky.
Voda má vysokú špecifickosť tepelná kapacita, t.j. schopnosť absorbovať tepelnú energiu s minimálnym zvýšením vlastnej teploty. Aby sa prerušili početné vodíkové väzby, ktoré existujú medzi molekulami vody, je potrebné ju absorbovať veľké množstvo energie. Táto vlastnosť vody zabezpečuje udržiavanie tepelnej rovnováhy v organizme. Vysoká tepelná kapacita vody chráni tkanivá tela pred rýchlym a silným zvýšením teploty.
Na odparenie vody je potrebné veľa energie. Využitie značného množstva energie na rozbitie vodíkových väzieb pri vyparovaní prispieva k jeho ochladzovaniu. Táto vlastnosť vody chráni telo pred prehriatím.
Príklad:
Príkladmi sú transpirácia u rastlín a potenie u zvierat.
Voda má tiež vysokú tepelnú vodivosť, zaisťuje rovnomerné rozloženie tepla po celom tele.
Dávaj pozor!
Vysoká merná tepelná kapacita a vysoká tepelná vodivosť robí z vody ideálnu kvapalinu na udržanie tepelnej rovnováhy bunky a organizmu.
Voda prakticky sa nestláča, vytváranie turgorového tlaku, určujúce objem a elasticitu buniek a tkanív.
Príklad:
Hydrostatická kostra udržuje tvar u škrkaviek, medúz a iných organizmov.
V dôsledku adhéznych síl molekúl sa na povrchu vody vytvára film, ktorý má takú charakteristiku, ako je povrchové napätie.
Príklad:
Pôsobením sily povrchového napätia dochádza ku kapilárnemu prietoku krvi, vzostupným a zostupným prúdom roztokov v rastlinách.
Medzi fyziologicky dôležité vlastnosti vody patrí jej schopnosť rozpúšťať plyny(O2, CO2 atď.).
Voda je tiež zdrojom kyslíka a vodíka uvoľňovaného pri fotolýze do svetelnej fázy fotosyntézy.
Biologické funkcie vody
- Voda zabezpečuje pohyb látok v bunke a tele, vstrebávanie látok a vylučovanie produktov látkovej premeny. V prírode voda prenáša odpadové produkty do pôdy a vodných plôch.
- Voda je aktívnym účastníkom metabolických reakcií.
- Voda sa podieľa na tvorbe mazacích tekutín a hlienov, sekrétov a štiav v tele (tieto tekutiny sa nachádzajú v kĺboch stavovcov, v pleurálna dutina, v perikardiálnom vaku).
- Voda je súčasťou hlienov, ktoré uľahčujú pohyb látok cez črevá, vytvárajú vlhké prostredie na slizniciach dýchacieho traktu. Tajomstvá vylučované niektorými žľazami a orgánmi majú tiež vodný základ: sliny, slzy, žlč, spermie atď.
Voda a jej úloha v živote buniek
1. Čo robí štruktúra voda?
2. Aké množstvo vody (v %) obsahujú rôzne bunky?
3. Aká je úloha vody v živých organizmoch?
Úloha vody v bunke.
Voda je jednou z najbežnejších látok na našej planéte. V bunke je z kvantitatívneho hľadiska na prvom mieste medzi ostatnými chemickými zlúčeninami. Čím vyššia je intenzita metabolizmus v danej bunke, čím viac vody obsahuje.
Voda v bunke je v dvoch formách: voľná a viazaná. Voľná voda sa nachádza v medzibunkových priestoroch, cievach, vakuolách a dutinách orgánov. Slúži na prenos látok z prostredia do bunky a naopak. Viazaná voda je súčasťou niektorých bunkových štruktúr, nachádza sa medzi proteínovými molekulami, membránami, vláknami a s niektorými je spojená bielkoviny.
Voda plní rôzne funkcie: udržiavanie objemu, elasticitu bunky, rozpúšťanie rôznych látok. Navyše väčšina chemických reakcií v živých systémoch prebieha vo vodných roztokoch.
Voda má množstvo vlastností, ktoré sú pre živé organizmy mimoriadne dôležité.
Vlastnosti vody.
Jedinečné vlastnosti vody určuje štruktúra jej molekuly. Molekula vody pozostáva z atómu O viazaného na dva atómy H polárnymi kovalentnými väzbami. Charakteristické usporiadanie elektrónov v molekule vody jej dáva elektrickú asymetriu. Elektronegatívny atóm kyslíka silnejšie priťahuje elektróny atómov vodíka, čo vedie k spoločnému páru elektróny posunuté v molekule vody v jej smere.
Preto, hoci molekula vody ako celok nie je nabitá, každý z dvoch atómov vodíka má čiastočne kladný náboj (označený δ+) a atóm kyslíka nesie čiastočne záporný náboj (δ-). Molekula vody je polarizovaná a je dipólová (má dva póly) (obr. 6).
Čiastočne záporný náboj atómu kyslíka jednej molekuly vody priťahujú čiastočne kladné atómy vodíka iných molekúl. Každá molekula vody má teda tendenciu vytvárať vodíkovú väzbu so štyrmi susednými molekulami vody (obr. 7).
Voda je dobré rozpúšťadlo.
Vďaka polarite molekúl a schopnosti vytvárať vodíkové väzby voda ľahko rozpúšťa iónové zlúčeniny (soli, kyseliny, zásady). Dobre rozpustný vo vode a niektoré neiónové, ale polárne zlúčeniny, t.j. v molekule ktorých sú nabité (polárne) skupiny, ako sú cukry, jednoduché alkoholy, aminokyseliny. Látky, ktoré sú vysoko rozpustné vo vode, sa nazývajú hydrofilné (z gréckeho hygros – mokro a philia – priateľstvo, náklonnosť). Keď látka prechádza do roztoku, jej molekuly alebo ióny sa môžu voľnejšie pohybovať, a preto sa zvyšuje reaktivita látky.
To vysvetľuje, prečo je voda hlavným médiom, v ktorom prebieha väčšina chemických reakcií a všetky hydrolytické reakcie a početné redoxné reakcie prebiehajú za priamej účasti vody.
Látky, ktoré sú vo vode zle alebo úplne nerozpustné, sa nazývajú hydrofóbne (z gréckeho phobos – strach). Patria sem tuky nukleových kyselín, niektoré bielkoviny. Takéto látky môžu vytvárať rozhrania s vodou, na ktorých prebiehajú mnohé chemické reakcie. Preto je pre živé organizmy veľmi dôležité aj to, že voda nerozpúšťa nepolárne látky. Medzi fyziologicky dôležité vlastnosti vody patrí jej schopnosť rozpúšťať plyny (O2, C atď.).
Voda má vysokú tepelnú kapacitu, t.j. schopnosť absorbovať tepelnú energiu s minimálnym zvýšením vlastnej teploty. Vysoká tepelná kapacita vody chráni tkanivá tela pred rýchlym a silným zvýšením teploty. Mnohé organizmy sa ochladzujú vyparovaním vody (transpirácia u rastlín, potenie u zvierat).
Voda má tiež vysokú tepelnú vodivosť, zaisťuje rovnomerné rozloženie tepla po celom tele. V dôsledku toho vysoká merná tepelná kapacita a vysoká tepelná vodivosť robia z vody ideálnu kvapalinu na udržanie tepelnej rovnováhy bunky a organizmu.
Voda sa prakticky nestláča, vytvára turgorový tlak, ktorý určuje objem a elasticitu buniek a tkanív. Je to teda hydrostatická kostra, ktorá udržuje tvar okrúhlych červov, medúz a iných organizmov.
Voda sa vyznačuje optimálnou hodnotou sily povrchového napätia pre biologické systémy, ktorá vzniká v dôsledku tvorby vodíkových väzieb medzi molekulami vody a molekulami iných látok. Pôsobením sily povrchového napätia dochádza ku kapilárnemu prietoku krvi, vzostupným a zostupným prúdom roztokov v rastlinách.
hydrofilné a hydrofóbne látky.
1. Aká je zvláštnosť štruktúry molekuly vody?
2. Aký význam má voda ako rozpúšťadlo?
3. Aká je tepelná vodivosť a tepelná kapacita vody?
4. Prečo sa voda považuje za ideálnu kvapalinu pre bunku?
5. Aká je úloha vody v bunke?
6. Aké sú štrukturálne a fyzikálno-chemické vlastnosti voda určuje jej biologickú úlohu v bunke?
Tvorba ľadových kryštálikov v bunkách môže viesť k ich poškodeniu a smrti. Je známe, že roztoky rôznych látok tuhnú pri nižšej teplote ako čistá voda. Niektoré organizmy preto vo svojich tkanivách hromadia látky, ktoré zabraňujú zamrznutiu a tvorbe ľadových kryštálikov. Takže žaby môžu po zmrazení v ľade ožiť. Zabezpečuje to zvýšený obsah glukózy a niektorých ďalších látok v ich bunkách.
Kamensky A. A., Kriksunov E. V., Pasechnik V. V. Biológia 10. ročník
Zaslané čitateľmi z webu
Vlastnosti vody a jej úloha v bunke:
Na prvom mieste medzi látkami bunky je voda. Tvorí asi 80% hmoty bunky. Voda je pre živé organizmy dôležitá dvojnásobne, pretože je nevyhnutná nielen ako zložka buniek, ale pre mnohých a ako biotop.
1. Voda určuje fyzikálne vlastnosti bunky – jej objem, elasticitu.
2. Mnohé chemické procesy prebiehajú len v vodný roztok.
3. Voda je dobré rozpúšťadlo: z vonkajšieho prostredia vstupuje do bunky vo vodnom roztoku veľa látok a vo vodnom roztoku sa z bunky odstraňujú odpadové látky.
4. Voda má vysokú tepelnú kapacitu a tepelnú vodivosť.
5. Voda má jedinečná nehnuteľnosť: keď sa ochladí z +4 na 0 stupňov, roztiahne sa. Preto je ľad ľahší ako tekutá voda a zostáva na jej povrchu. To je veľmi dôležité pre organizmy žijúce vo vodnom prostredí.
6. Voda môže byť dobrým lubrikantom.
Biologická úloha vody je určená malou veľkosťou jej molekúl, ich polaritou a schopnosťou vzájomne sa spájať vodíkovými väzbami.
Biologické funkcie vody:
dopravy. Voda zabezpečuje pohyb látok v bunke a tele, vstrebávanie látok a vylučovanie produktov látkovej premeny. V prírode voda prenáša odpadové produkty do pôdy a vodných plôch.
metabolické. Voda je médium pre všetky biochemické reakcie, donor elektrónov počas fotosyntézy; je nevyhnutný pre hydrolýzu makromolekúl na ich monoméry.
voda sa podieľa na tvorbe mazacích tekutín a hlienov, sekrétov a štiav v tele.
Až na niekoľko výnimiek (kostná a zubná sklovina) je prevládajúcou zložkou bunky voda. Voda je nevyhnutná pre metabolizmus (výmenu) bunky, keďže fyziologické procesy prebiehajú výlučne vo vodnom prostredí. Molekuly vody sa podieľajú na mnohých enzymatických reakciách bunky. Napríklad rozklad bielkovín, uhľohydrátov a iných látok nastáva v dôsledku ich interakcie s vodou katalyzovanej enzýmami. Takéto reakcie sa nazývajú hydrolytické reakcie.
Voda slúži ako zdroj vodíkových iónov počas fotosyntézy. Voda v bunke je v dvoch formách: voľná a viazaná. Voľná voda tvorí 95 % všetkej vody v bunke a používa sa najmä ako rozpúšťadlo a ako disperzné médium pre koloidný systém protoplazmy. Viazaná voda, ktorá tvorí len 4 % všetkej vody v bunkách, je voľne spojená s bielkovinami vodíkovými väzbami.
Vzhľadom na asymetrickú distribúciu náboja pôsobí molekula vody ako dipól, a preto môže byť viazaná pozitívne aj negatívne nabitými proteínovými skupinami. Dipólová vlastnosť molekuly vody vysvetľuje jej schopnosť orientovať sa v elektrickom poli, pripájať sa k rôznym molekulám a úsekom molekúl, ktoré nesú náboj. To má za následok tvorbu hydrátov.
Voda vďaka svojej vysokej tepelnej kapacite pohlcuje teplo a zabraňuje tak náhlym teplotným výkyvom v článku. Obsah vody v tele závisí od jeho veku a metabolickej aktivity. Najvyššia je v embryu (90 %) a s vekom postupne klesá. Obsah vody v rôznych tkanivách sa líši v závislosti od ich metabolickej aktivity. Napríklad v sivej hmote mozgu je vody až 80 %, v kostiach až 20 %. Voda je hlavným prostriedkom na pohyb látok v tele (prúdenie krvi, lymfy, vzostupné a zostupné prúdy roztokov cez cievy rastlín) a v bunke. Voda slúži ako „mazací“ materiál, potrebný všade tam, kde sú trecie plochy (napríklad v škárach). Voda má maximálnu hustotu pri 4°C. Preto je ľad, ktorý má menšiu hustotu, ľahší ako voda a pláva na jej hladine, čo chráni nádrž pred zamrznutím. Táto vlastnosť vody zachraňuje životy mnohých vodných organizmov.
Načítava...
