Каква е ролята на водата в човешката клетка?

Буквално от детството всеки знае, че водата играе много важна роля за нас. Хигиена, почистване, пиене - всеки един от тези неразделни елементи на живота е свързан с водата. Постепенно изучавайки света, детето научава за ролята на водата в клетката. Може би само от този момент става ясно колко голямо е нейното значение: без самия живот на водата е немислимо. Благодарение на свойствата си, той прави възможно функционирането на сложни организми.

Структурата на молекулата

Ролята на водата в живота на клетката е пряко свързана с характеристиките на нейната структура. Всеки знае формулата на основната течност на тялото ни. всеки молекула на водата се състои от един кислороден атом и два водородни атома. Те са обединени в едно цяло чрез полярни ковалентни връзки, въз основа на образуването на обща електронна двойка за два атома. Характерна черта на водните молекули е неговата електрическа асиметрия. Атомът на кислорода е по-силно електронен, той привлича по-силно електрони от водородни атоми. Последствието от това е изместването на общите двойки електрони към кислородния атом.

дипол

Ролята на водата в клетката зависи от характеристиките на веществото. В резултат на изместването на цялата двойка електрони тя придобива поляризация. За водната молекула се характеризира с наличието на два полюса: всеки водороден атом има частично положителен заряд, а кислородът - частично отрицателен. Заедно те създават неутрална молекула.

По този начин всяка структурна единица вода е дипол. Особеността на структурата на молекулата определя естеството на връзката между съседни структури. Частично негативният кислороден атом се привлича от водородните атоми на други молекули. Така наречените водородни връзки се образуват между тях. Всяка молекула вода има тенденция да се свързва по този начин с четири от нейните съседи. Всички нюанси на споменатата структура определят биологичната роля на водата в клетката.

Удобства

Водородните връзки, характерни за водните молекули, определят много от неговите свойства. Връзките между атомите на кислорода и водорода са особено силни, т.е. с цел да ги разкъсаме, е необходимо да изразходваме впечатляващо количество енергия. В резултат на това водата има висока точка на кипене, както и топене и изпаряване. Сред подобни вещества, водата е единственото вещество, присъстващо на Земята едновременно в три агрегатни състояния. Ролята на водата в клетката се основава на тази особеност.

Взаимодействие с хидрофилни вещества

Вътрешната способност на водните частици да образуват водородни връзки позволява на основното тяло да разтваря много съединения. Такива вещества се наричат ​​хидрофилни, т.е. "приятелски" към водата. Те включват йонни съединения: соли, основи и киселини. Броят на хидрофилните вещества включва нейонни съединения с полярност. Техните молекули съдържат заредени групи. Това са аминокиселини, захари, прости алкохоли и някои други съединения.
Ролята на водата в жизнената дейност на клетката се свежда до създаването на среда, необходима за ускоряване на всички реакции. Разтворът е състояние на веществото, в което всички негови молекули могат да се движат много по-свободно, т.е. способността да реагира е много по-висока, отколкото в обичайната форма.

Благодарение на тези свойства водата се превърна в основна среда за потока на по-голямата част от химическите реакции. Освен това, например, хидролизата и целия набор от окислително-редукционни процеси се извършват само с прякото участие на основния флуид на клетката.

реагент

Огромната роля на водата в живота на клетката е неоспорима. Той участва във всички важни процеси. Например, водата е необходима за фотосинтезата. Единият от неговите етапи, фотолизата на водата, се състои в отделянето на водородни атоми и тяхното включване в получените органични съединения. Същевременно освободеният кислород се отделя в атмосферата.

Ролята на водата в човешките и животинските клетки се свързва с вече споменатата хидролиза, разрушаването на веществата с добавянето на вода. Една от най-важните реакции от този вид в клетката е разграждането на АТР молекулата, което се случва с освобождаването на енергия, което се използва за други жизненоважни процеси.

Взаимодействие с хидрофобни вещества

Някои протеини, както и мазнините и нуклеиновите киселини изобщо не се разтварят във вода, или този процес е много труден. Такива вещества се наричат ​​хидрофобни, т.е. "страшна" вода. Ролята на водата в клетката и тялото също е свързана с взаимодействието й с подобни съединения.

Водните молекули могат да се разделят хидрофобни вещества от самата течност. В резултат на това се образуват така наречените интерфейсни повърхности. На тях се извършват много химични реакции. Така че, това се дължи на взаимодействието на фосфолипидите, които съставляват клетъчната мембрана, с вода, образувана липидна двуслойна форма.

Отоплителна мощност

Биологичната роля на водата в клетката също лежи в нейното участие в терморегулацията. Топлинен капацитет на водата е доста висока. Това означава, че когато поглъщате впечатляваща сума топлинна енергия температурата на водата се променя леко. Тази характеристика спомага за поддържането на постоянна температура в клетката, която е необходима за нормалния поток на много процеси и поддържа постоянството на вътрешната среда.

Равномерно разпределение на топлината

Друга характеристика на водата е топлопроводимостта. Също така помага да се поддържа непрекъснатостта на вътрешната среда. Водата може да носи впечатляващо количество топлина от мястото на тялото, където е в изобилие, до тези клетки и тъкани, които я нямат.

В допълнение, терморегулацията се извършва за сметка на изпаряване на вода. Охлаждането се дължи на факта, че по време на прехода от едно агрегатно състояние към друго водородните връзки трябва да бъдат унищожени. И за това, както вече беше споменато, се изисква повече енергия.

Хидростатичен скелет

Ролята на водата в живота на клетката не свършва там. Главната течност на тялото има още едно свойство: практически не се свива. Тази характеристика позволява на водата да играе ролята на хидростатичен скелет в клетка. Водата създава натиск на тигъра, като по този начин определя свойствата на клетките и тъканите, като насипно състояние и еластичност. Лесно е да се разбере ролята на водата в клетката в този смисъл, ако погледнете дърветата. Обичайната форма на листата се създава поради повишения натиск в клетките. Има много подобни примери в органичния свят. Например познатата форма на медузи или кръгли червеи също се поддържа от хидростатичен скелет. Загубата на вода от клетките, съответно, води до обратен процес. Формата се променя: листата избледняват, плодовите бръчки, кожата губи своята еластичност.

Участие в превоза на вещества

Водните молекули с водородни връзки могат да се свързват не само помежду си, но и с други вещества. В резултат на това взаимодействие, повърхностно напрежение, играе важна роля в транспортирането на веществата в тялото. По този начин ефектът от сцеплението (адхезията на молекулите под действието на сила на привличане, а в случай на вода - чрез водородни връзки) е движението на хранителните вещества в растителните капиляри. Поради това свойство водата навлиза в растението от почвата през кореновите косми.

Също така, силата на повърхностното напрежение прави капилярния кръвен поток възможно при животни и хора. Водата участва в движението на веществата и отстраняването на продукти от гниене от тялото.

Оказва се, че отговорът на въпроса "каква е ролята на водата в клетката?" Е съвсем недвусмислено - това е огромно. Благодарение на основните свойства на молекулната структура на тази течност са възможни всички основни процеси, без които животът е немислим. Водата спомага за повишаване на реактивността на веществата, поддържа формата на клетките и органите, участва в осигуряването им с всички необходими, е част от много химични реакции. Водата е източникът на живот и определено не е метафора. Всички основни процеси на метаболизма са свързани с него, той също така стои в основата на взаимодействието на различни съединения. Именно поради тези свойства водата е веществото, което се търси първо по време на изследването на други планети в опит да се разбере дали те са подходящи за живот.