Какие свойства воды определяют опорную функцию
Вода (H2O) — важнейшее неорганическое вещество клетки. В клетке в количественном отношении вода занимает первое место среди других химических соединений. Вода выполняет различные функции: сохранение объёма, упругости клетки, участие во всех химических реакциях. Все биохимические реакции происходят в водных растворах. Чем выше интенсивность обмена веществ в той или иной клетке, тем больше в ней содержится воды.
Обрати внимание!
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 обладает рядом свойств, имеющих исключительное значение для живых организмов.
Структура молекулы воды
Уникальные свойства воды определяются структурой её молекулы.
Между отдельными молекулами воды образуются водородные связи, определяющие физические и химические свойства воды.
Характерное расположение электронов в молекуле воды придаёт ей электрическую асимметрию. Более электроотрицательный атом кислорода притягивает электроны атомов водорода сильнее, в результате молекула воды является диполем (обладает полярностью). Каждый из двух атомов водорода обладает частично положительным зарядом, а атом кислорода несёт частично отрицательный заряд.
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.
Свойства воды
Так как молекулы воды полярны, то вода обладает свойством растворять полярные молекулы других веществ.
Вещества, растворимые в воде, называются гидрофильными (соли, сахара, простые спирты, аминокислоты, неорганические кислоты). Когда вещество переходит в раствор, его молекулы или ионы могут двигаться более свободно и, следовательно, реакционная способность вещества возрастает.
Вещества, нерастворимые в воде, называются гидрофобными (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 некоторые вещества, для живых организмов также очень важен.
Вода обладает высокой удельной теплоёмкостью, т. е. способностью поглощать тепловую энергию при минимальном повышении собственной температуры. Чтобы разорвать многочисленные водородные связи, имеющиеся между молекулами воды, требуется поглотить большое количество энергии. Это свойство воды обеспечивает поддержание теплового баланса в организме. Большая теплоёмкость воды защищает ткани организма от быстрого и сильного повышения температуры.
Для испарения воды необходима довольно большая энергия. Использование значительного количества энергии на разрыв водородных связей при испарении способствует его охлаждению. Это свойство воды предохраняет организм от перегрева.
Пример:
примерами этого могут являться транспирация у растений и потоотделение у животных.
Вода обладает также высокой теплопроводностью, обеспечивая равномерное распределение тепла по всему организму.
Обрати внимание!
Высокая удельная теплоёмкость и высокая теплопроводность делает воду идеальной жидкостью для поддержания теплового равновесия клетки и организма.
Вода практически не сжимается, создавая тургорное давление, определяя объём и упругость клеток и тканей.
Пример:
гидростатический скелет поддерживает форму у круглых червей, медуз и других организмов.
Благодаря силам сцепления молекул на поверхности воды создаётся плёнка, обладающая такой характеристикой, как поверхностное натяжение.
Пример:
благодаря силе поверхностного натяжения происходит капиллярный кровоток, восходящий и нисходящий токи растворов в растениях.
К числу важных в физиологическом отношении свойств воды относится её способность растворять газы (O2, CO2 и др.).
Вода является также источником кислорода и водорода, выделяемых при фотолизе в световую фазу фотосинтеза.
Биологические функции воды
- Вода обеспечивает передвижение веществ в клетке и организме, поглощение веществ и выведение продуктов метаболизма. В природе вода переносит продукты жизнедеятельности в почву и к водоёмам.
- Вода — активный участник реакций обмена веществ.
- Вода участвует в образовании смазывающих жидкостей и слизей, секретов и соков в организме (эти жидкости находятся в суставах позвоночных животных, в плевральной полости, в околосердечной сумке).
- Вода входит в состав слизей, которые облегчают передвижение веществ по кишечнику, создают влажную среду на слизистых оболочках дыхательных путей. Водную основу имеют и секреты, выделяемые некоторыми железами и органами: слюна, слёзы, желчь, сперма и т. д.
Источники:
Каменский А. А., Криксунов Е. А., Пасечник В. В. Биология. 9 класс // ДРОФА.
Каменский А. А., Криксунов Е. А., Пасечник В. В. Биология. Общая биология (базовый уровень) 10–11 класс // ДРОФА.
Лернер Г. И. Биология: Полный справочник для подготовки к ЕГЭ: АСТ, Астрель.
https://infourok.ru/prezentaciya_po_biologii_na_temu_mineralnye_veschestva_i_voda-409343.htm
https://otvet.mail.ru/question/182353364
https://www.studfiles.ru/html/2706/741/html_fBK8q_mH0r.UWHS/htmlconvd-PYhDG9_html_1c3325a2.png
Источник
Nurjan Isaeva
11 мая · 581
Автор вопроса считает этот ответ лучшим
На сайте https://tvoiklas.ru/ представлены уроки географии, биологии и истории на… · tvoiklas.ru
- Химические:
а) реагирует со многими металлами с выделением кислорода;
б) разлагается на кислород и водород при действии электрического тока;
в) реагирует со многими оксидами неметаллов;
г) реагирует с некоторыми оксидами металлов.
- Физические:
а) высокая теплопроводность (теплоёмкость) и низкая теплоотдача;
б) несжимаемость;
в) способность к поверхностному натяжению;
г) жидкость без цвета, вкуса и запаха;
д) сцепление – водородные связи удерживают молекулы воды вместе;
е) высокая удельная температура парообразования и конденсации;
ж) способность растворять многие вещества;
з) гидроксид водорода может находиться в трёх состояниях: в жидком – вода, парообразном – водяной пар и твёрдом – лёд. При этом лёд имеет более низкую плотность;
и) при замерзании расширяется и т.д.
- Биологические
а) сохраняет объём и тургор клеток и тканей;
б) обеспечивает
охлаждение благодаря испарению с поверхности тела,
- доставку питательных веществ и кислорода ко всем клеткам тела,
- буферизацию (поддержание кислотности) внутренней среды,
- регуляцию температуры тела,
- преобразование пищи в энергию,
- усвоение питательных веществ клетками,
- вывод шлаков и отходов, появившиеся в процессе жизнедеятельности и целый ряд других функций.
Чем водород полезен для человеческого организма помимо того, что он в виде воды входит в состав жидкостей, хмельных, питательных, иногда и тех и других?
Биологическое значение водорода определяется тем, что он входит в состав молекул воды и всех важнейших групп природных соединений, в том числе полипептидов, нуклеиновых кислот, липидов, углеводов. Примерно 10% массы живых организмов приходится на водород, а по числу атомов 50% (водород, кстати, самый распространённый элемент в нашей вселенной). Способность водорода образовывать «водородные связи» играет решающую роль в поддержании пространственной четвертичной структуры белков, а также в осуществлении принципа комплиментарности при построении нуклеиновых кислот (возможность формирования А-Т и Г-Ц комплексов (для РНК А-У)). Водород (йон Н+) принимает участие в важнейших динамических процессах и реакциях в организме — в биологическом окислении, обеспечивающем живые клетки энергией, в фотосинтезе у растений, в реакциях биосинтеза, в азотфиксации и бактериальном фотосинтезе, в поддержании кислотно-щелочного баланса и гомеостаза, в процессах трансмембранного транспорта. Таким образом, наряду с кислородом (O), углеродом (C) и азотом (N), водород (все четыре элемента являются органогенами) образует структурную основу такого явления, как жизнь. Вопрос же о «пользе» не совсем корректен, право.
Каким свойством обладает чистая вода?
Вода является прозрачной, безвкусной жидкостью, которая не имеет никакого запаха, но при этом основные её характеристики поистине поразительны:
показатель молекулярной массы равен 18,0160;
уровень плотности — 1 г/см³;
вода является уникальным растворителем: она окисляет практически все известные виды металла и способна разрушить любую твёрдую горную породу;
сферическая капля воды отличается наименьшей (оптимальной) поверхностью объёма;
коэффициент поверхностного натяжения равен 72,75*10‾³Н/м;
вода превосходит большинство веществ по степени удельной теплоёмкости;
удивительно и то, что вода способна поглощать огромное количество тепла и при этом сама очень мало нагревается;
вода отличается и полимеризационными способностями. В таком случае свойства её становятся несколько иными, например, кипение полимеризованной воды происходит при более высоких температурах (порядка 6–7 раз выше), чем обычной.
Наш организм в основном состоит из воды. Эмбрион человека на 97% составляет вода. У новорожденного на долю воды приходится около 80% от массы тела. Наиболее интенсивно он теряет жидкость в первые дни жизни — происходит физиологическая убыль массы тела (5-7 %).
С годами количество воды в организме постоянно уменьшается. У детей в возрасте до 5 лет содержание воды в организме составляет уже около 70% от массы тела. К тому времени, когда мы достигаем 50-60-летнего возраста, наше тело содержит не более 50-60% воды.
Все мы знаем, какая эластичная и мягкая кожа у младенцев. Они изгибаются и скручиваются, оставаясь пухлыми, как наполненный водой шарик. Степень гибкости, свойственная младенцам и маленьким детям, к сожалению, с возрастом снижается.
Содержание воды в разных тканях варьирует от 20% в жировой ткани до 83-90% в почках и крови, у женщин в связи с большим количеством жировой клетчатки содержание воды ниже, чем у мужчин. Наш мозг представляет собой влажную субстанцию и состоит из воды на 85%, слюна из неё состоит на 99%, мышцы на 60%. Особенно много воды в крови — до 90%, а стекловидное тел глаза содержит ее даже 96-99%. В костях 20% воды и около 10% в верхних слоях кожи.
Именно благодаря воде обеспечивается тонкое регулирование всех процессов в организме. Вода регулирует массу и температуру нашего тела, разносит питательные вещества к клеткам и выводит шлаки и продукты распада из организма, защищает внутренние органы, участвует в процессе дыхания, растворяет минеральные соли, помогает организму усваивать питательные вещества и преобразовывать пищу в энергию.
Водный обмен регулируется жаждой, метаболизмом, ведущим к образованию воды вследствие процессов окисления, кислотно-щелочным балансом (ацидоз увеличивает диурез, алкалоз — уменьшает), а также функциональным состоянием почек, играющих решающую роль в водном обмене. Резкие сдвиги водного баланса как в сторону гипо-, так и гипергидратации неблагоприятно отражаются на общем состоянии организма человека. При этом избыток воды переносится легче, чем ее недостаток. При понижении содержания воды в организме всего на 2% человек чувствует усталость. Если оно понизится на 8%, следует ожидать серьезных проблем со здоровьем, а на 12% — вероятна остановка сердца. Попробуйте чистую воду тут: https://257267.ru/product/voda-pitevaya-admiral/
Прочитать ещё 1 ответ
Какой из вариантов гибели человеческой жизни на Земле наиболее вероятен?
Так вышло, что разбираюсь во многих областях.
Веду канал “Ходячая энциклопедия”…
Либо какая-то космическая катастрофа (вроде близкой гамма-вспышки), либо человеческие разборки: скорее война, чем случайная техногенная катастрофа. Но в случае войны человечество наверняка продолжит существование вне Земли.
Да и в случае техногенной катастрофы тоже: сейчас пока человечество такую катастрофу спровоцировать не может (только если целенаправленно будет стараться, но это уже не “катастрофа”). Наверняка сможет чуть позже, но к тому времени, скорее всего, уже начнётся активная космическая экспансия, на грани которой мы стоим сейчас.
Прочитать ещё 13 ответов
Из чего состоит морская вода?
ООО “НПК “Диасел” – Профессиональная очистка воды · diasel.ru
Морская вода – это вода с высоким содержанием солей, средняя соленность мирового океана порядка 35 г/л. Главным образом, солесодержание морской воды связанос с наличие ионов натрия и хлора (хлоридов).
У разных морей и океанов различное содержание солей. Самым соленым является Мертвое море (350 г/л). Наименее соленым является Балтийское море (от 2 до 8 г/л).
Также в морской воде есть сульфаты, хлориды, калий, магний, нитраты, кальций, карьонаты и другие ионы. В малых количествах в морской воде присутсвует практически вся таблица Менделеева.
Прочитать ещё 1 ответ
Какую воду называют жесткой? Какова химическая природа? Какой вред приносит (наносит) жесткая вода человеку? Виды жесткой воды. Фильтры?
Какие проблемы вызывает известковая вода, если это здоровье человека? Два элемента образуют жесткость кальций и магний. Очень большое количество кальция приводит образованию камней в почках, желчном и мочевом пузыре.
Излишек магния – прямые проблемы с нервной системой и сердцем.
Откуда берется такая вода? Под землей вода протекает через самые разные породы, в том числе и с полезными ископаемыми. Вот там вода, как отличный растворитель и напитывается оксидами самых разных металлов.
Лучшие фильтры от жесткости – это ионообменный АкваФор и электромагнитный АкваЩит. Первый обеспечит мягкую питьевую воду, а второй обезопасит стиральную машинку и бойлер.
Прочитать ещё 6 ответов
Источник
Физические свойства воды и их значение для биологических процессов.
физическое свойство
значение
примеры
Сочетание высокой теплоемкости (благодаря наличию водородных связей) и высокой теплопроводности (из-за небольших размеров самих молекул.
Транспирация у растений, потоотделение у млекопитающих.
Периодичность выпадения осадков.
Исторически сложившиеся условия увлажнения в различных природных зонах.
Прозрачность в видимом участке спектра.
Возможность фотосинтеза на небольшой глубине, а значит и возможность связанных с ним пищевых цепей.
Высокопродуктивные биогеоценозы водоемов.
Практически полная несжимаемость (благодаря силам межмолекулярного сцепления)
Поддержание формы организмов.
Тургорное давление придает форму сочным органам и тканям растений, обеспечивая положение в пространстве.
Гидростатический скелет у круглых червей, медуз.
Амниотическая жидкость поддерживает и защищает плод млекопитающих.
Подвижность молекул ( вследствие слабости водородных связей).
Возможность осмоса.
Поступление воды из почвы. Плазмолиз.
Вязкость (благодаря наличию водородных связей).
Смазывающие свойства.
Внутрисуставная жидкость облегчает скольжение суставов, плевральная жидкость уменьшает трение между легкими и грудной клеткой.
Хороший растворитель (благодаря полярности молекул)
Самый распространенный в природе растворитель. Среда протекания многих химических реакций.
Кровь, тканевая жидкость, клеточный сок растений и другие жидкости организмов – растворы белков, сахаров, органических веществ. Водные организмы используют для дыхания растворенный в воде кислород.
Способность образовывать гидратационную оболочку вокруг молекул (благодаря полярности молекул).
Является дисперсионной средой в коллоидной системе цитоплазмы.
Гиалоплазма представляет собой коллоидный раствор белков, в котором молекулы белков окружены чехлом из определенным образом ориентированных молекул воды.
Оптимальное для биологических систем значение силы поверхностного натяжения (определяемого силами межмолекулярного сцепления).
Водные растворы являются средством передвижении веществ в организме.
Капиллярный кровоток. Восходящий и нисходящий токи растворов в растениях.
Расширение при замерзании (благодаря образованию молекулой максимального числа-4- водородных связей).
Лед легче воды, выполняет функцию теплоизолятора и защищает от холода находящиеся в воде организмы.
Сохранение зимой биоценозов замерзающих водоемов.
Роль воды в обмене веществ.
функция
примеры
Участие в реакциях гидролиза.
крахмал + вода = глюкоза
жир + вода = глицерин и жирные кислоты.
Высвобождение энергии АТФ
АТФ + H2O = АДФ + H3PO4 + Е (40 кДж)
Донор электронов
в световую фазу фотосинтеза
Источник атомарного водорода
в темновую фазу фотосинтеза
Источник протонов для работы протонных насосов
синтез АТФ при дыхании и синтез АТФ при фотосинтезе.
Источник
1. Один атом кислорода в воде соединен ковалентными связями с парой атомов водорода. Поэтому каждый атом водорода приобретает частично положительный заряд, а атом кислорода частично отрицательный.
2. Между отрицательно заряженным атомом кислорода одной молекулы воды и положительно заряженным атомом водорода другой молекулы имеется водородная связь. Потому молекулы воды и связаны друг с другом.
3. Водородные связи легко разрушаются — они в 20 раз слабее ковалентных связей. Поэтому молекулы воды подвижны в клетке и организме.
4. Водородные связи также обусловливают высокую температуру кипения воды, теплоемкость
(способность поглощать тепло при минимальном колебании собственной температуры).
Роль воды в живой системе — клетке
1. Молекула воды — это диполь, так как в области атомов водорода преобладает заряд положительный, а в области атома кислорода выше плотность отрицательного заряда.
2. Угол связи H-O-H в молекуле воды составляет 104,5 градуса, поэтому положительный и отрицательный заряды сосредоточены на разных концах молекулы. И именно поэтому вода — прекрасный растворитель полярных веществ.
3. Вода вообще является универсальным растворителем благодаря своей способности образовывать гидраты.
4. Вода способна на ориентирование в электрическом поле, она может присоединиться к различным молекулам и участкам молекул, несущим заряд, — при этом образуются гидраты. Если силы притяжения внутри молекулы воды меньше, чем силы притяжения молекул воды к молекулам иного вещества, это вещество растворятся в воде.
5. Поэтому выделяют гидрофильные вещества — они хорошо растворимы в воде: соли, щелочи, кислоты. Данные вещества диссоциируют на заряженные частицы — катионы и анионы. Молекулы воды взаимодействуют с ними.
6. Кроме полярных соединений к гидрофильным веществам относятся также сахара, аминокислоты, спирты — неполярные соединения, в составе которых имеются полярные группы (OH, различные радикалы).
7. Гидрофобные вещества — с трудом или вовсе не растворяются в воде. К ним относятся жиры, жироподобные вещества, бензин, парафин, каучук. Жироподобные вещества находятся, например, внутри клеточных мембран, ограничивая исход растворенных веществ из клетки в окружающую среду и проникновение обратно.
8. Вода — участник многих реакций в клетке, ведь большинство реакций идут как раз в водном растворе. Белки, липиды, углеводы и другие органические вещества расщепляются в результате работы ферментов и взаимодействия с водой до более простых веществ в результате реакций гидролиза.
9. В связи с высокой теплоемкостью вода отлично поддерживает тепловое равновесие в клетке, и при сильном повышении температуры среды вода нагревается медленно, но долго сохраняет тепло. Организмы защищены водой от резких колебаний температуры окружающей среды, поэтому процессы обмена веществ могут происходить в стабильных условиях.
10. Вода имеет относительно высокую для жидкостей теплопроводность. Тепло равномерно распределяется по всему объему воды в клетке, препятствуя перегреванию в отдельных точках.
11. Испарение
воды обеспечивает охлаждение именно всей поверхности клетки, так как на разрыв водородных связей тратится энергия. Таким образом, вода участвует в терморегуляции.
12. Вода — источник кислорода, который растения выделяют в атмосферу.
13. Вода — источник водорода, который используется для синтеза органических веществ растениями.
14. Вода — среда для транспорта веществ
в организме. Она обеспечивает ток лимфы и крови, восходящие и нисходящие токи растворов по древесине и лубу у растений. В клетках вещества, растворенные в воде, транспортируются через клеточные мембраны. Транспортные функции воды обеспечиваются ее низкой вязкостью и высокой подвижностью.
15. В клетке различают воду свободную (ее 90 процентов) и связанную (10 процентов). Связанная вода участвует в образовании макромолекул и никогда не теряется живой клеткой. Вода определяет объем и тургор клеток и тканей. Тургор
— напряженное состояние плазматической мембраны, вызванное давлением воды внутри клетки.
16. Вода характеризуется высоким поверхностным натяжением — этим обеспечивается сцепление ее молекул. Благодаря такому свойству молекулы воды передвигаются по проводящим тканям растений, а также некоторые животные двигаются по поверхности воды. Например, клоп-водомерка при передвижении использует именно поверхностное натяжение воды. На первой и третьей паре ног у него есть специальные волоски, которые не продавливают слой воды, а держат жука на поверхности.
17. При замерзании воды ее объем возрастает, а плотность уменьшается, поэтому вода в виде льда всплывает на поверхность водоема. Максимальную плотность вода имеет при температуре 4 градуса, а при 0 она имеет меньшую плотность. Зимой часть воды в реках превращается в более легкий лед, который всплывает на поверхность и создает защиту для речных обитателей, препятствуя промерзанию толщи воды. При этом более теплая и плотная вода (с температурой не ниже 4 градусов) концентрируется под покровом льда, создавая условия для выживания водных животных. Поздней осенью, при понижении температуры ниже 4 градусов в клетках растений образуются кристаллы льда и они погибают. Чтобы выжить, многие растения накапливают в тканях белки и сахара, благодаря чему вода с растворенными в ней органическими веществами не замерзает, и растения благополучно переносят холода.
Источник