Išsamus 7 pastraipos sprendimas biologijoje 10 klasės mokiniams, autoriai Kamensky A.A., Kriksunov E.A., Pasechnik V.V. 2014 m
- Galima rasti Gdz Biologijos darbo knygele 10 klasei
1. Kokios sandaros vanduo?
Atsakymas. Vandens molekulė turi kampinę struktūrą: jos sudėtyje esantys branduoliai sudaro lygiašonį trikampį, kurio pagrindu yra du vandeniliai, o viršūnėje - deguonies atomas. Tarpbranduoliniai O-H atstumai yra artimi 0,1 nm, atstumas tarp vandenilio atomų branduolių yra 0,15 nm. Iš šešių elektronų, sudarančių išorinį deguonies atomo elektronų sluoksnį vandens molekulėje, dvi elektronų poros sudaro kovalentinius O-H ryšius, o likę keturi elektronai sudaro dvi pavienes elektronų poras.
Vandens molekulė yra mažas dipolis, kurio poliuose yra teigiamų ir neigiamų krūvių. Prie vandenilio branduolių trūksta elektronų tankio, o priešingoje molekulės pusėje, šalia deguonies branduolio, yra elektronų tankio perteklius. Būtent ši struktūra lemia vandens molekulės poliškumą.
2. Koks vandens kiekis (%) yra įvairiose ląstelėse?
Vandens kiekis skirtinguose audiniuose ir organuose skiriasi. Taigi žmonėms jo kiekis pilkojoje smegenų medžiagoje yra 85%, o kauliniame audinyje - 22%. Didžiausias vandens kiekis organizme stebimas embriono laikotarpiu (95%) ir palaipsniui mažėja su amžiumi.
Vandens kiekis įvairiuose augalų organuose kinta gana plačiose ribose. Jis skiriasi priklausomai nuo aplinkos sąlygų, augalų amžiaus ir tipo. Taigi vandens kiekis salotų lapuose yra 93-95%, kukurūzuose - 75-77%. Vandens kiekis skirtinguose augalo organuose skiriasi: saulėgrąžų lapuose vandens yra 80-83%, stiebuose - 87-89%, šaknyse - 73-75%. 6-11% vandens kiekis būdingas daugiausia ore išdžiovintoms sėkloms, kuriose slopinami gyvybiniai procesai. Vanduo yra gyvose ląstelėse, negyvuose ksilemo elementuose ir tarpląstelinėse erdvėse. Tarpląstelinėse erdvėse vanduo yra garų būsenoje. Pagrindiniai augalo garavimo organai yra lapai. Šiuo atžvilgiu natūralu, kad didžiausias vandens kiekis užpildo tarpląstelinius lapų tarpus. Skystoje būsenoje vandens yra įvairiose ląstelės dalyse: ląstelės membranoje, vakuolėje, citoplazmoje. Vakuolės yra daugiausia vandens turinti ląstelės dalis, kurioje jos kiekis siekia 98%. Esant didžiausiam vandens kiekiui, vandens kiekis citoplazmoje yra 95%. Mažiausias vandens kiekis būdingas ląstelių membranoms. Sunku kiekybiškai nustatyti vandens kiekį ląstelių membranose; matyt, svyruoja nuo 30 iki 50 proc. Vandens formos įvairiose augalo ląstelės dalyse taip pat skiriasi.
3. Koks vandens vaidmuo gyvuose organizmuose?
Atsakymas. Vanduo yra vyraujanti visų gyvų organizmų sudedamoji dalis. Jis pasižymi unikaliomis savybėmis dėl savo struktūrinių ypatybių: vandens molekulės turi dipolio formą ir tarp jų susidaro vandenilio ryšiai. Vidutinis vandens kiekis daugumos gyvų organizmų ląstelėse yra apie 70%. Vanduo ląstelėje yra dviejų formų: laisvas (95% viso ląstelės vandens) ir surištas (4-5% prisijungęs prie baltymų).
Vandens funkcijos:
1. Vanduo kaip tirpiklis. Daugelis cheminių reakcijų ląstelėje yra joninės, todėl vyksta tik vandeninėje aplinkoje. Vandenyje tirpstančios medžiagos vadinamos hidrofilinėmis (alkoholiai, cukrūs, aldehidai, aminorūgštys), netirpstančios – hidrofobinėmis (riebalų rūgštys, celiuliozė).
2. Vanduo kaip reagentas. Vanduo dalyvauja daugelyje cheminių reakcijų: polimerizacijos reakcijose, hidrolizėje ir fotosintezės procese.
3.Transporto funkcija. Jame ištirpusių medžiagų judėjimas po visą kūną kartu su vandeniu į įvairias jo dalis ir nereikalingų produktų pašalinimas iš organizmo.
4.Vanduo kaip termostabilizatorius ir termostatas. Šią funkciją lemia tokios vandens savybės kaip didelė šiluminė talpa – sušvelnina reikšmingų aplinkos temperatūros pokyčių poveikį organizmui; didelis šilumos laidumas - leidžia kūnui išlaikyti vienodą temperatūrą visame tūryje; aukšta garavimo šiluma – naudojama kūnui vėsinti žinduoliams prakaituojant ir augalams transpiruojant.
5.Struktūrinė funkcija. Ląstelių citoplazmoje yra nuo 60 iki 95% vandens, ir būtent jis suteikia ląstelėms įprastą formą. Augaluose vanduo palaiko turgorą (endoplazminės membranos elastingumą), kai kuriems gyvūnams jis tarnauja kaip hidrostatinis skeletas (medūza).
Klausimai po § 7
1. Koks vandens molekulės sandaros ypatumas?
Atsakymas. Unikalias vandens savybes lemia jo molekulės struktūra. Vandens molekulė susideda iš O atomo, sujungto su dviem H atomais poliniais kovalentiniais ryšiais. Būdingas elektronų išsidėstymas vandens molekulėje suteikia jai elektrinę asimetriją. Elektronegatyvesnis deguonies atomas stipriau pritraukia vandenilio atomų elektronus, ko pasekoje vandens molekulėje bendrosios elektronų poros pasislenka link jos. Todėl, nors visa vandens molekulė yra neįkrauta, kiekvienas iš dviejų vandenilio atomų turi iš dalies teigiamą krūvį (žymimas 8+), o deguonies atomas – iš dalies neigiamą krūvį (8-). Vandens molekulė yra poliarizuota ir yra dipolis (turi du polius).
Vienos vandens molekulės iš dalies neigiamą deguonies atomo krūvį traukia iš dalies teigiami kitų molekulių vandenilio atomai. Taigi kiekviena vandens molekulė linkusi prisijungti prie vandenilio su keturiomis gretimomis vandens molekulėmis.
2. Kokia vandens, kaip tirpiklio, svarba?
Atsakymas. Dėl molekulių poliškumo ir galimybės sudaryti vandenilinius ryšius vanduo lengvai tirpdo joninius junginius (druskas, rūgštis, bazes). Kai kurie nejoniniai, bet poliniai junginiai taip pat tirpsta vandenyje, t.y. kurių molekulėje yra įkrautų (polinių) grupių, pavyzdžiui, cukrūs, paprastieji alkoholiai, aminorūgštys. Medžiagos, kurios gerai tirpsta vandenyje, vadinamos hidrofilinėmis (iš graikų kalbos hygros – šlapias ir philia – draugystė, polinkis). Kai medžiaga ištirpsta, jos molekulės arba jonai gali judėti laisviau, todėl padidėja medžiagos reaktyvumas. Tai paaiškina, kodėl vanduo yra pagrindinė terpė, kurioje vyksta dauguma cheminių reakcijų, o visos hidrolizės reakcijos ir daugybė redokso reakcijų vyksta tiesiogiai dalyvaujant vandeniui.
Medžiagos, kurios blogai arba visiškai netirpsta vandenyje, vadinamos hidrofobinėmis (iš graikų kalbos fobos – baimė). Tai apima riebalus, nukleorūgštis, kai kuriuos baltymus ir polisacharidus. Tokios medžiagos gali sudaryti sąsajas su vandeniu, kuriose vyksta daug cheminių reakcijų. Todėl gyviems organizmams labai svarbu ir tai, kad vanduo netirpsta nepolinių medžiagų. Tarp fiziologiškai svarbių vandens savybių yra jo gebėjimas ištirpinti dujas (O2, CO2 ir kt.).
3. Koks yra vandens šilumos laidumas ir šiluminė talpa?
Atsakymas. Vanduo turi didelę šiluminę talpą, t.y. gebėjimą sugerti šiluminę energiją minimaliai padidinus savo temperatūrą. Didelė vandens šiluminė talpa apsaugo kūno audinius nuo greito ir stipraus temperatūros padidėjimo. Daugelis organizmų vėsina save išgarindami vandenį (augaluose – transpiracija, gyvūnai – prakaituodami).
4. Kodėl manoma, kad vanduo yra idealus skystis ląstelei?
Atsakymas. Didelis vandens kiekis ląstelėje yra svarbiausia jos veiklos sąlyga. Netekus daugumos vandens, daugelis organizmų žūva, o nemažai vienaląsčių ir net daugialąsčių organizmų laikinai praranda visus gyvybės požymius. Ši būsena vadinama sustabdyta animacija. Po hidratacijos ląstelės pabunda ir vėl tampa aktyvios.
Vandens molekulė yra elektriškai neutrali. Bet elektrinis krūvis molekulės viduje pasiskirsto netolygiai: vandenilio atomų (tiksliau protonų) srityje vyrauja teigiamas krūvis, toje, kurioje yra deguonis, neigiamo krūvio tankis didesnis. Todėl vandens dalelė yra dipolis. Vandens molekulės dipolio savybė paaiškina jos gebėjimą orientuotis elektriniame lauke ir prisijungti prie įvairių molekulių ir molekulių dalių, turinčių krūvį. Dėl to susidaro hidratai. Vandens gebėjimas sudaryti hidratus yra dėl jo universalių tirpiklių savybių. Jei vandens molekulių traukos energija medžiagos molekulėms yra didesnė už traukos energiją tarp vandens molekulių, tada medžiaga ištirpsta. Atsižvelgiant į tai, skiriamos hidrofilinės (gr. hydros – vanduo ir phileo – meilė) medžiagos, kurios gerai tirpsta vandenyje (pavyzdžiui, druskos, šarmai, rūgštys ir kt.), ir hidrofobinės (gr. hydros – vanduo ir fobosas). - baimės) medžiagos, sunkiai arba visai netirpsta vandenyje (riebalai, į riebalus panašios medžiagos, guma ir kt.). Ląstelių membranų sudėtyje yra į riebalus panašių medžiagų, kurios riboja perėjimą iš išorinės aplinkos į ląsteles ir atgal, taip pat iš vienos ląstelės dalies į kitą.
Dauguma ląstelėje vykstančių reakcijų gali vykti tik vandeniniame tirpale. Vanduo yra tiesioginis daugelio reakcijų dalyvis. Pavyzdžiui, baltymų, angliavandenių ir kitų medžiagų skilimas vyksta dėl jų sąveikos su vandeniu, katalizuojamu fermentų. Tokios reakcijos vadinamos hidrolizės reakcijomis (gr. hydros – vanduo ir lizė – skilimas).
Vanduo turi didelę šiluminę talpą ir tuo pačiu santykinai aukštą šilumos laidumą skysčiams. Dėl šių savybių vanduo yra idealus skystis palaikant ląstelių ir organizmų šiluminę pusiausvyrą.
Vanduo yra pagrindinė ląstelės biocheminių reakcijų terpė. Tai fotosintezės metu išsiskiriančio deguonies ir vandenilio šaltinis, kuris naudojamas anglies dvideginio asimiliacijos produktams atkurti. Ir galiausiai vanduo yra pagrindinė medžiagų transportavimo priemonė organizme (kraujo ir limfos tekėjimas, kylančios ir besileidžiančios tirpalų srovės per augalų indus) ir ląstelėje.
5. Koks yra vandens vaidmuo ląstelėje
Ląstelių elastingumo užtikrinimas. Ląstelių netekimo vandens pasekmės yra lapų vytimas, vaisių išdžiūvimas;
Cheminių reakcijų pagreitinimas tirpinant medžiagas vandenyje;
Medžiagų judėjimo užtikrinimas: daugumos medžiagų patekimas į ląstelę ir jų pašalinimas iš ląstelės tirpalų pavidalu;
Daugelio cheminių medžiagų (daugelio druskų, cukrų) ištirpimo užtikrinimas;
Dalyvavimas daugelyje cheminių reakcijų;
Dalyvavimas termoreguliacijos procese dėl galimybės lėtai įkaisti ir lėtai atvėsti.
6. Kokios struktūrinės ir fizikinės ir cheminės vandens savybės lemia jo biologinį vaidmenį ląstelėje?
Atsakymas. Vandens struktūrinės fizikinės ir cheminės savybės lemia jo biologines funkcijas.
Vanduo yra geras tirpiklis. Dėl molekulių poliškumo ir galimybės sudaryti vandenilinius ryšius vanduo lengvai tirpdo joninius junginius (druskas, rūgštis, bazes).
Vanduo turi didelę šiluminę talpą, t. y. gebėjimą sugerti šiluminę energiją minimaliai padidinant savo temperatūrą. Didelė vandens šiluminė talpa apsaugo kūno audinius nuo greito ir stipraus temperatūros padidėjimo. Daugelis organizmų vėsina save išgarindami vandenį (augaluose – transpiracija, gyvūnai – prakaituodami).
Vanduo taip pat pasižymi dideliu šilumos laidumu, užtikrinančiu tolygų šilumos pasiskirstymą visame kūne. Vadinasi, dėl didelės specifinės šiluminės talpos ir didelio šilumos laidumo vanduo yra idealus skystis palaikyti ląstelių ir organizmų šiluminę pusiausvyrą.
Vanduo praktiškai nesusispaudžia, sukurdamas turgorinį slėgį, nustatydamas ląstelių ir audinių tūrį ir elastingumą. Taigi būtent hidrostatinis skeletas išlaiko apvaliųjų kirmėlių, medūzų ir kitų organizmų formą.
Vandeniui būdinga optimali biologinėms sistemoms paviršiaus įtempimo jėga, kuri atsiranda dėl vandenilinių ryšių susidarymo tarp vandens molekulių ir kitų medžiagų molekulių. Dėl paviršiaus įtempimo jėgos atsiranda kapiliarinė kraujotaka, kylančios ir besileidžiančios tirpalų srovės augaluose.
Tam tikruose biocheminiuose procesuose vanduo veikia kaip substratas.
Vanduo ir jo vaidmuo ląstelių gyvenime
1. Kokia jo struktūra? vandens?
2. Koks vandens kiekis (%) yra įvairiose ląstelėse?
3. Koks vandens vaidmuo gyvuose organizmuose?
Vandens vaidmuo ląstelėje.
Vanduo yra viena iš labiausiai paplitusių medžiagų mūsų planetoje. Ląstelėje, kiekybiškai, ji taip pat užima pirmąją vietą tarp kitų cheminių junginių. Kuo didesnis intensyvumas medžiagų apykaitą tam tikroje ląstelėje, tuo daugiau joje yra vandens.
Vanduo ląstelėje yra dviejų formų: laisvas ir surištas. Laisvas vanduo randamas tarpląstelinėse erdvėse, kraujagyslėse, vakuolėse ir organų ertmėse. Jis skirtas pernešti medžiagas iš aplinkos į ląstelę ir atvirkščiai. Surištas vanduo yra kai kurių ląstelių struktūrų dalis, išsidėsčiusi tarp baltymų molekulių, membranų, skaidulų ir yra sujungta su kai kuriomis baltymai.
Vanduo atlieka įvairias funkcijas: palaiko tūrį, elastingumą ląstelės, įvairių medžiagų tirpinimas. Be to, gyvose sistemose dauguma cheminių reakcijų vyksta vandeniniuose tirpaluose.
Vanduo turi daugybę gyviems organizmams itin svarbių savybių.
Vandens savybės.
Unikalias vandens savybes lemia jo molekulės struktūra. Vandens molekulė susideda iš O atomo, sujungto su dviem H atomais poliniais kovalentiniais ryšiais. Būdingas elektronų išsidėstymas vandens molekulėje suteikia jai elektrinę asimetriją. Kuo daugiau elektronneigiamo deguonies atomo, stipriau pritraukia vandenilio atomų elektronus, todėl susidaro bendros poros. elektronų pasislenka vandens molekulėje jo kryptimi.
Todėl, nors visa vandens molekulė yra neįkrauta, kiekvienas iš dviejų vandenilio atomų turi iš dalies teigiamą krūvį (žymimas δ+), o deguonies atomas turi iš dalies neigiamą krūvį (δ-). Vandens molekulė yra poliarizuota ir yra dipolis (turi du polius) (6 pav.).
Vienos vandens molekulės iš dalies neigiamą deguonies atomo krūvį traukia iš dalies teigiami kitų molekulių vandenilio atomai. Taigi kiekviena vandens molekulė linkusi sudaryti vandenilio ryšį su keturiomis gretimomis vandens molekulėmis (7 pav.).
Vanduo yra geras tirpiklis.
Dėl molekulių poliškumo ir galimybės sudaryti vandenilinius ryšius vanduo lengvai tirpdo joninius junginius (druskas, rūgštis, bazes). Kai kurie nejoniniai, bet poliniai junginiai taip pat tirpsta vandenyje, t.y. kurių molekulėje yra įkrautų (polinių) grupių, pavyzdžiui, cukrūs, paprastieji alkoholiai, aminorūgštys. Medžiagos, kurios gerai tirpsta vandenyje, vadinamos hidrofilinėmis (iš graikų kalbos hygros – šlapias ir philia – draugystė, polinkis). Kai medžiaga ištirpsta, jos molekulės arba jonai gali judėti laisviau, todėl padidėja medžiagos reaktyvumas.
Tai paaiškina, kodėl vanduo yra pagrindinė terpė, kurioje vyksta dauguma cheminių reakcijų, o visos hidrolizės reakcijos ir daugybė redokso reakcijų vyksta tiesiogiai dalyvaujant vandeniui.
Medžiagos, kurios blogai arba visiškai netirpsta vandenyje, vadinamos hidrofobinėmis (iš graikų kalbos fobos – baimė). Tai apima riebalus, nukleino rūgštys, kai kurie baltymai. Tokios medžiagos gali sudaryti sąsajas su vandeniu, kuriose vyksta daug cheminių reakcijų. Todėl gyviems organizmams labai svarbu ir tai, kad vanduo netirpsta nepolinių medžiagų. Tarp fiziologiškai svarbių vandens savybių yra jo gebėjimas ištirpinti dujas (O2, C ir kt.).
Vanduo turi didelę šiluminę talpą, t.y. gebėjimą sugerti šiluminę energiją minimaliai padidinus savo temperatūrą. Didelė vandens šiluminė talpa apsaugo kūno audinius nuo greito ir stipraus temperatūros padidėjimo. Daugelis organizmų vėsina save išgarindami vandenį (augaluose – transpiracija, gyvūnai – prakaituodami).
Vanduo taip pat pasižymi dideliu šilumos laidumu, užtikrinančiu tolygų šilumos pasiskirstymą visame kūne. Vadinasi, dėl didelės specifinės šiluminės talpos ir didelio šilumos laidumo vanduo yra idealus skystis palaikyti ląstelių ir organizmų šiluminę pusiausvyrą.
Vanduo praktiškai nesusispaudžia, sukurdamas turgorinį slėgį, nustatydamas ląstelių ir audinių tūrį ir elastingumą. Taigi būtent hidrostatinis skeletas išlaiko apvaliųjų kirmėlių, medūzų ir kitų organizmų formą.
Vandeniui būdinga optimali biologinėms sistemoms paviršiaus įtempimo jėga, kuri atsiranda dėl vandenilinių ryšių susidarymo tarp vandens molekulių ir kitų medžiagų molekulių. Dėl paviršiaus įtempimo jėgos atsiranda kapiliarinė kraujotaka, kylančios ir besileidžiančios tirpalų srovės augaluose.
Hidrofilinės ir hidrofobinės medžiagos.
1. Koks yra vandens molekulės sandaros ypatumas?
2. Kokia vandens, kaip tirpiklio, svarba?
3. Koks yra vandens šilumos laidumas ir šiluminė talpa?
4. Kodėl manoma, kad vanduo yra idealus skystis ląstelei?
5. Koks yra vandens vaidmuo ląstelėje?
6. Kokios struktūrinės ir fizikinės ir cheminės vandens savybės lemia jo biologinį vaidmenį ląstelėje?
Ledo kristalų susidarymas ląstelėse gali sukelti jų pažeidimą ir mirtį. Yra žinoma, kad įvairių medžiagų tirpalai užšąla žemesnėje temperatūroje nei grynas vanduo. Todėl kai kurie organizmai savo audiniuose kaupia medžiagas, kurios neleidžia sušalti ir susidaryti ledo kristalams. Taigi, sušalusios į ledą varlės gali atgyti. Tai užtikrina padidėjęs gliukozės ir kai kurių kitų medžiagų kiekis jų ląstelėse.
Kamensky A. A., Kriksunov E. V., Pasechnik V. V. Biologija 10 kl.
Pateikė skaitytojai iš svetainės
Dėl savo struktūros vanduo atlieka gyvybiškai svarbų vaidmenį bet kurios ląstelės gyvenime. Ji atsakinga už medžiagų apykaitos procesus, termoreguliaciją, užtikrina medžiagų pernešimą ir palaiko ląstelių struktūrą. Mūsų kūnas gyvena mūsų ląstelių gyvenimo dėka. O gyvybė juose palaikoma dėl unikalios vandens molekulės struktūros ir savybių. Pagal kiekybinę sudėtį vanduo užima pirmąją vietą bet kurios ląstelės sudėtyje.
Vandens buvimas audiniuose
Vanduo mūsų audiniuose pasiskirsto netolygiai.
raumenų audinys – 65 proc.
kaulinis audinys – 22 proc.
Riebalinis audinys – 99 proc.
kraujas – 83 proc.
Stiklinis akies kūnas – 99 proc.
smegenų audinys – 85 proc.
Dantų emalis -0,2%
Vandens dalyvavimas cheminėse reakcijose
Cheminiu požiūriu vanduo ląstelėse yra katalizatorius, būtinas įvairiems procesams vykti. Kaip reagentas vanduo dalyvauja daugelyje cheminių reakcijų, vykstančių organizmo ląstelėse. Vanduo dalyvauja hidrolizės procese (sunaikinimas pridedant vandens molekulę). Virškinant maistą, vyksta riebalų, baltymų ir angliavandenių hidrolizė, išsiskirianti energija, užtikrinanti gyvybinę ląstelių veiklą. Druskų hidrolizės metu vanduo yra elektronų ir protonų šaltinis.
Kad vyktų tarpląsteliniai procesai, būtinos dvi vandens savybės – gebėjimas sudaryti vandenilinius ryšius ir grįžtamoji jonizacija.
Medžiagų gabenimas
Kūno ląstelėse būtent vanduo atlieka transportavimo funkciją. Vandens molekulės dalyvauja atliekų pašalinimo iš ląstelės procesuose. Dėl savo savybių vandens molekulės sugeba prasiskverbti į tarpląstelinę erdvę, atnešdamos į ląsteles maistines medžiagas.
Vanduo yra pagrindinis kraujo ir limfos komponentas. Jei jo trūksta, indas tampa trapus, kraujas tirštėja. Tai sukelia vietinį kraujavimą ir trombozę.
Ląstelių struktūros palaikymas
Skystas vanduo praktiškai nesuspaudžiamas. Ši savybė leidžia vandens molekulėms išlaikyti ląstelės struktūrą, taip pat sukuria optimalų tarpląstelinį slėgį. Taip užtikrinama pastovi organų ir audinių struktūra.
Vandens dalyvavimas termoreguliacijoje
Vandens molekulė turi didelę šiluminę talpą, kuri leis palaikyti pastovią temperatūrą kūno ląstelių viduje. Be to, skaidant riebalus išsiskiria daug energijos, kuri taip pat atitenka temperatūrai palaikyti.
Vanduo ląstelės viduje
Kūno ląstelėse vanduo yra dviejų būsenų:
1 Susijęs su baltymų molekulėmis – 4-5 proc. Tokie ryšiai vadinami solvatais, jie sudaro apvalkalą aplink baltymų molekules, užkertant kelią jų sąveikai. Savo fizine ir chemine sudėtimi solvato vanduo smarkiai skiriasi nuo laisvo vandens. Jis netirpsta druskų, o užšalimo temperatūra -40C.
2 Nemokamas vanduo. Ji sudaro 95% ir dalyvauja visuose išvardintuose procesuose.
Nuo mokyklos laikų žinome, kad mūsų gyvenimas neįmanomas be vandens. Žmogus jaučia troškulį, jei netenka 3% vandens, jei netenka 20%, įvyks ląstelių mirtis. Tai sukels kūno mirtį. Stebėkite suvartojamo vandens kiekį ir jo kokybę.
Instrukcijos
Viena iš vandens savybių – universalus gebėjimas tirpinti chemines medžiagas, dėl kurių jis palaiko biologinės ląstelės elastingumą, maitina ją ir dalyvauja membranos konstrukcijoje. Visos vidinės žmogaus „sultys“ yra kraujas ir limfa; sekrecijos skystis - seilės, skrandžio sultys; išskyros iš lytinių organų, šlapimas, prakaitas – visa tai vandens tirpalai su specialiomis medžiagomis.
Vandens molekulė turi neutralų elektroninį krūvį, kurią sudaro deguonies ir vandenilio atomų derinys. Pačios molekulės viduje elektroninis krūvis pasiskirsto labai netolygiai: vandenilio srityje vyrauja atomai, turintys teigiamą elektroninį krūvį, o deguonies – neigiamo elektroninio krūvio atomai. Tai yra dipolis, ir žinoma, kad jis gerai jungiasi su kitomis medžiagomis ir sudaro hidratus. Kai vandens traukos energija prie kitos medžiagos molekulių yra didesnė nei tarp vandens molekulių, medžiaga joje tiesiog ištirpsta.
Vandens koncentracija biologiniuose skysčiuose lemia medžiagų sąveikos greitį. Vidiniai procesai vyksta greičiau: pasišalina biocheminių reakcijų skilimo produktai, suaktyvėja organizmo atstatymo ir atsinaujinimo procesai. Medžiagai ištirpus, jos molekulės vandens pagalba gali judėti greičiau, todėl didėja jos reaktyvumas. Sumažėjus vandens kiekiui organizme, kraujas tampa „klampus“, lėčiau juda kraujagyslėmis, sulėtėja medžiagų apykaita, pradeda sparčiai blogėti bendra žmogaus būklė, ima kentėti smegenys, kurias sudaro 85% skysčio. .
Kai organizmas dehidratuotas, pirmiausia kenčia ląstelių skystis, jo sumažėja iki 66%, vėliau ekstraląstelinis skystis ir tik po to skysčių kiekis kraujo plazmoje mažėja. Gamta taip sutvarkė, kad pagrindinis gyvybės organas – smegenys – būtų palaikomas iki paskutinio. Didelis skysčių praradimas žmogui gali sukelti negrįžtamų pasekmių, medicina žino ne tik žmonių mirties nuo dehidratacijos, bet ir sunkių ligų, ypač dėl vandens trūkumo, ir jo pertekliaus, atvejus; , išsivystė šizofrenija, pacientai greitai išprotėjo.
Dėl vandens šiluminės talpos svarbų vaidmenį atlieka jo dalyvavimas reguliuojant kūno temperatūrą, vyksta termoreguliacijos procesai, palaikoma optimali biologinei veiklai organizmo ląstelių temperatūra. Pagreitėja maistinių medžiagų ir deguonies pernešimas.
Vanduo taip pat dalyvauja virškinimo ir atliekų pašalinimo iš organizmo procese. Būtent ji skatina žarnyno sienelių darbą, būtent ji tirpdo perdirbtus produktus, pašalindama juos per šlapimtakius.
Įdomu, kad vanduo iš tikrųjų yra svarbiausias žmogaus vidaus organų apsauginis veiksnys. Pavyzdžiui, kepenys, inkstai, blužnis teoriškai turi labai didelį savitąjį svorį, fizinio krūvio metu jie turėtų tiesiog atsiskirti, nes laidieji kanalai ir laikantys raiščiai yra labai ploni. Skystis, kuriame jie tarsi plūduriuoja, juos nuo to apsaugo. Skystis sugeria smūgius, sukuria biologinę aplinką, keičia jų fizinį svorį, todėl iki minimumo (veikia Archimedo dėsnis).
Vanduo yra unikali medžiaga. Jis platinamas visur mūsų planetoje. Pabandykite įsivaizduoti, koks būtų mūsų gyvenimas be H2O molekulės? Ir nėra ko įsivaizduoti – mūsų planetoje gyvybės nebūtų. 70% žmonių sudaro vanduo. Kuo jaunesnis kūnas, tuo daugiau jo yra, o su amžiumi šis kiekis mažėja. Pavyzdžiui, paimkime embrioną – H2O procentas jame yra 90%.
Straipsnyje kviečiame pabrėžti viską, kas yra langelyje, ir išsamiai apsvarstyti kiekvieną. Svarbu paminėti, kad jis ten pateikiamas dviem formomis: laisva ir surišta. Tai nagrinėsime šiek tiek vėliau.
Vanduo
Visi žino, kad vanduo mūsų gyvenime atlieka labai svarbų, tiksliau, pagrindinį vaidmenį. Be jo mūsų planeta būtų negyva, negyva dykuma. Mokslininkai vis dar tiria vandenį ir jo vaidmenį žmogaus organizme.
Jau sakėme, kad vanduo mūsų ląstelėse randamas laisvomis ir surištomis formomis. Pirmasis skirtas medžiagoms paskirstyti – pernešti jas į ląstelę ir iš jos. Ir pastebėtas paskutinis:
- tarp pluoštų;
- membranos;
- baltymų molekulės;
- ląstelių struktūros.
Tiek laisvas, tiek surištas vanduo ląstelėje būtinai atlieka kai kurias funkcijas, apie kurias pakalbėsime vėliau. O dabar keli žodžiai apie tai, kaip organizuota pati H2O molekulė.
Molekulė
Pirmiausia pažymėkime vandens molekulinę formulę: H2O. Tai labai paplitusi medžiaga planetoje, ir jūs turėtumėte tai atsiminti, nes vandens molekulinė formulė gana dažnai randama įvairiose žinių srityse. Beje, jo yra visuose žmogaus organuose, net dantų emalyje ir kauluose, nors ten jo procentas labai mažas – atitinkamai 10% ir 20%.
Kaip jau minėjome, kuo jaunesnis kūnas, tuo daugiau jame vandens. Mokslininkai mano, kad mes senstame, nes baltymai negali surišti didelio vandens kiekio. Tačiau tai tik hipotezė.
Funkcijos
Dabar toliau pateiktame sąraše aiškiai pabrėžkime daugiau jų:
- H2O gali veikti kaip tirpiklis, nes beveik visos cheminės reakcijos yra joninės ir vyksta vandenyje. Pažymėtina, kad yra hidrofilinių medžiagų (jos tirpina, pavyzdžiui, alkoholį, cukrų, aminorūgštis ir pan.), tačiau yra ir hidrofobinių (riebalų rūgštys, celiuliozė ir kt.).
- Vanduo gali veikti kaip reagentas.
- Atlieka transportavimo, termoreguliacijos ir konstrukcines funkcijas.
Siūlome apsvarstyti kiekvieną iš jų atskirai. Eikime eilės tvarka, pirmoji mūsų sąraše yra tirpiklio funkcija.
Tirpiklis
Vanduo ląstelėje atlieka daugybę funkcijų, tačiau viena iš svarbiausių yra padėti palengvinti daugybę reakcijų. H2O molekulė gali veikti kaip tirpiklis. Beveik visos ląstelėje vykstančios reakcijos yra joninės, tai yra terpė, kurioje jos gali vykti, yra vanduo.
Reagentas
Kitos vandens funkcijos ląstelėje yra jo kaip reagento dalyvavimas cheminėse reakcijose, vykstančiose organizme. Jie apima:
- hidrolizė;
- polimerizacija;
- fotosintezė ir pan.
Dabar šiek tiek apie tai chemijoje tai yra medžiagos, dalyvaujančios kai kuriose cheminėse reakcijose, pavadinimas. Svarbiausia, kad nors jis dalyvauja reakcijoje, jis nėra apdorojimo objektas. Reagentai laboratorijoje (dar vadinami reagentais) yra gana dažnas reiškinys.
Vanduo, kaip reagentas, dalyvauja kitų organizmui reikalingų medžiagų sudėtyje.
Transporto funkcija
Kodėl mes gyvename? Mūsų kūnas egzistuoja tik todėl, kad ląstelės, iš kurių jis susideda, yra gyvos. Ir jie turėtų padėkoti už savo unikalią struktūrą ir kai kurias H2O molekulės galimybes. Jau minėjome, kad vanduo yra neatsiejama mūsų kūno dalis, o kiekvienoje ląstelėje yra šios unikalios molekulės, tiksliau, ji yra pirmoje vietoje.
Vandens transportavimo funkcija ląstelėje yra dar viena H2O paskirtis mūsų organizme. Vanduo turi tam tikrą savybę – prasiskverbimą į tarpląstelinę erdvę, kurios dėka į ląstelę patenka maistinės medžiagos.
Taip pat verta žinoti, kad kraujyje ir limfoje taip pat yra vandens, o jo trūkumas sukelia tam tikras pasekmes: kraujavimą ar trombozę.
Termoreguliacija
Kokių vandens funkcijų ląstelėje mes dar neišsiaiškiname? Žinoma, termoreguliacija. Sakėme, kad vanduo gali sugerti šilumą ir išlaikyti ją ilgą laiką. Taigi H2O gali apsaugoti ląstelę nuo hipotermijos ar perkaitimo. Termoreguliacijos funkcija reikalinga ne tik atskiroms ląstelėms, bet ir visam organizmui kaip visumai.
Struktūrinė funkcija
Juos jau išvardijome, tačiau belieka aptarti dar vieną tikslą – palaikyti ląstelių struktūrą.
Ar kada bandėte suspausti skystą vandenį? Net laboratorinėmis sąlygomis tai labai sunku pasiekti. Ši vandens savybė yra būtina norint išlaikyti kiekvienos ląstelės formą ir struktūrą.
Prisiminkite amžinai: be vandens gyvenimas neįmanomas. Troškulį jaučiame, kai organizmas netenka apie 3% vandens, o netekus 20%, miršta ląstelės, taigi ir žmogus. Stebėkite, kiek vandens išgeriate.
Panašūs straipsniai
