Какими свойствами обладает вода в клетке

Какими свойствами обладает вода в клетке thumbnail

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

Свойства воды и ее роль в клетке:

На первом месте среди веществ клетки стоит вода. Она составляет около 80% массы клетки. Вода важна для живых организмов вдвойне, ибо она необходима не только как компонент клеток, но для многих и как среда обитания.

1. Вода определяет физические свойства клетки – ее объем, упругость.

2. Многие химические процессы протекают только в водном растворе.

3. Вода – хороший растворитель: многие вещества поступают в клетку из внешней среды в водном растворе, и в водном же растворе отработанные продукты выводятся из клетки.

4. Вода обладает высокой теплоемкостью и теплопроводностью.

5. Вода обладает уникальным свойством: при охлаждении ее от +4 до 0 градусов, она расширяется. Поэтому лед оказывается легче жидкой воды и остается на ее поверхности. Это очень важно для организмов, обитающих в водной среде.

6. Вода может быть хорошим смазочным материалом.

Биологическая роль воды определяется малыми размерами ее молекул, их полярностью и способностью соединяться друг с другом водородными связями.

Биологические функции воды:

транспортная. Вода обеспечивает передвижение веществ в клетке и организме, поглощение веществ и выведение продуктов метаболизма. В природе вода переносит продукты жизнедеятельности в почвы и к водоемам.

метаболическая. Вода является средой для всех биохимических реакций, донором электронов при фотосинтезе; она необходима для гидролиза макромолекул до их мономеров.

вода участвует в образовании смазывающих жидкостей и слизей, секретов и соков в организме.

За очень немногими исключениями (кость и эмаль зуба), вода является преобладающим компонентом клетки. Вода необходима для метаболизма (обмена) клетки, так как физиологические процессы происходят исключительно в водной среде. Молекулы воды участвуют во многих ферментативных реакциях клетки. Например, расщепление белков, углеводов и других веществ происходит в результате катализируемого ферментами взаимодействия их с водой. Такие реакции называются реакциями гидролиза.

Вода служит источником ионов водорода при фотосинтезе. Вода в клетке находится в двух формах: свободной и связанной. Свободная вода составляет 95% всей воды в клетке и используется главным образом как растворитель и как дисперсионная среда коллоидной системы протоплазмы. Связанная вода, на долю которой приходится всего 4% всей воды клетки, непрочно соединена с белками водородными связями.

Из-за асимметричного распределения зарядов молекула воды действует как диполь и потому может быть связана как положительно, так и отрицательно заряженными группами белка. Дипольным свойством молекулы воды объясняется способность ее ориентироваться в электрическом поле, присоединяться к различным молекулам и участкам молекул, несущим заряд. В результате этого образуются гидраты

Благодаря своей высокой теплоемкости вода поглощает тепло и тем самым предотвращает резкие колебания температуры в клетке. Содержание воды в организме зависит от его возраста и метаболической активности. Оно наиболее высоко в эмбрионе (90% ) и с возрастом постепенно уменьшается. Содержание воды в различных тканях варьируется в зависимости от их метаболической активности. Например, в сером веществе мозга воды до 80%, а в костях до 20%. Вода — основное средство перемещения веществ в организме (ток крови, лимфы, восходящие и нисходящие токи растворов по сосудам у растений) и в клетке. Вода служит «смазочным» материалом, необходимым везде, где есть трущиеся поверхности (например, в суставах). Вода имеет максимальную плотность при 4°С. Поэтому лед, обладающий меньшей плотностью, легче воды и плавает на ее поверхности, что защищает водоем от промерзания. Это свойство воды спасает жизнь многим водным организмам.

Источник

Роль воды в клетке для живого организма незаменима.

Она составляет около 70 процентов от ее массы. Остальные 30 процентов занимают органические и неорганические вещества. Недостаток жидкости приводит к истощению или гибели организма.

В данной статье мы узнаем, какие важные функции вода выполняет в клетках.

Какую роль выполняет в клетке вода

Все живые организмы состоят из клеток: человек, растения, животных, бактерии и т.д. Клетка – это наименьшая единица строения живого организма.

Они различаются, но имеют общие признаки.

Общие черты клеток

Источник: Биология, Л.Н Сухорукова, В. С. Кучменко, И. Я. Колесникова

В состав всех клеток входят органические и неорганические вещества. Самое распространенное неорганическое вещество – вода.

Рассмотрим кратко её основные функции.

  1. Растворитель. Вода выполняет в клетке функцию растворителя, большинство химических реакций протекают только в водной среде.
  2. Транспортная функция. Помогает переносить питательные вещества из одной части в другую.
  3. Функция регенерации. С помощью воды удаляются ненужные продукты жизнедеятельности.
  4. Вода как реагент. Она участвует во многих химических реакциях: полимеризации, гидролиза, в процессе фотосинтеза.
  5. Терморегуляторная. Поглощает большое количество тепловой энергии при минимальном повышении собственной температуры. Таким образом, защищает организм от перегрева и обеспечивает равномерное распределение тепла по всему организму.
  6. Придает форму и упругость клетке. Вода практически не сжимается (в жидком состоянии) и служит гидростатическим скелетом. В составе клетке вода занимает 1 место среди всех химических соединений, определяет объем и упругость.

Химическая роль

Вода в качестве реагента участвует во многих химических реакциях:

  1. фотосинтеза растений;
  2. гидролизе – разрушении веществ с присоединением воды.

Химический состав клетки

Рассмотрим полный состав на рисунке № 2.

Химический состав

Химический состав

Органические вещества

  1. Белки – сложные органические соединения. В одном организме может быть несколько тысяч разных видов. Самый известный белок — гемоглобин. Он осуществляет поступление кислорода ко всем клеткам. Благодаря белку Интерферону, организм человека борется с вирусными заболеваниями.
  2. Углеводы необходимы, как источник энергии. К ним можно отнести: глюкозы, сахарозу и д. р.
  3. Жиры являются запасным источником энергии и воды. Особенно они важны для животных, впадающих в спячку.
  4. Нуклеиновые кислоты – высокомолекулярные соединения. Присутствуют во всех живых организмах. Передают наследственную информацию. Они хорошо растворимы в воде, практически нерастворимы в органических растворителях.

Неорганические вещества

  1. Вода занимает 70 процентов. Она является непосредственным участником роста, размножения, питания, выделения, передвижения веществ в клетке и организме.
  2. Минеральные соли, растворены в воде. Составляют от 1-1,5 процентов. В растворенном виде они образуют необходимую среду для химических процессов.
  3. Углекислый газ.
  4. Кислоты и основания.

Как образуются органические и неорганические вещества

В природе большое разнообразие клеток. Они могут отличаться размерами, функциям, формой. Могут быть свободноживущими или входить в состав многоклеточного организма. При всем многообразии они состоят из одних и тех же типов химических веществ.

Живую клетку отличают 2 особенности:

  1. высокое содержание воды;
  2. большое количество сложных органических веществ.

По подсчетам ученых в ней можно встретить около 70 химических элементов, правда, только 24 встречаются постоянно. Рассмотрим рисунок № 3.

элементы

По количеству элементы, содержащиеся в клетках, делят на 3 группы.

  1. Макроэлементы. Встречаются в большом количестве. К ним относят: Кислород, Углерод, Водород, Азот, Серу, Железо, Фосфор, Кальций и т.д.
  2. Микроэлементы. Встречаются в небольшом количестве такие элементы, как: Марганец, Медь, Кобальт, Цинк и т.д. Несмотря на малое содержание, они выполняют большую роль в обмене веществ.
  3. Ультрамикроэлементы. Составляют менее 0, 000001 % в организме живых существ. К ним относятся: Золото, Серебро, Платина, Цезий, Селен и т. д.

Процентное содержание элементов не характеризует их важность в организме.

Многие элементы входят в состав биологически важных веществ, ферментов, витаминов. Например, Кобальт входит в состав Витамина В 12.

Эти 70 элементов могут входить в состав клетки. Они образуют 1000 химических веществ, которые можно разделить на неорганические и органические вещества.

Вода в органах и тканях

Всем живым существам необходима вода. Тело человека состоит из воды на 60-80 процентов. Она необходима каждому органу: коже, головному мозгу, желудку, сердцу, зубной эмали, ногтям и т.д.

При недостатке жидкости происходит обезвоживание организма. В клетке человека в разных органах и тканях содержится разное количество воды.

Для наглядности представлен рисунок № 4.

Содержание воды в организме

Примечательной особенностью является то, что с возрастом в теле человека становится меньше жидкости.

Например, у новорожденного — 80 процентов жидкости, у пожилого человека — 60 процентов.

Функции свободной воды в бактериальных клетках

Вода в клетках живых организмах бывает двух видов.

  1. Свободная, входит в состав цитоплазмы, заполняет межклеточные пространства, заполняет сосуды, пространства между органами. Она нужна для транспортировки веществ и для поддержания процессов жизнедеятельности
  2. Связанная, входит в состав клеточных структур (например, белков, мембран).

Основных различием бактериальной клетки является отсутствие ядра. Вместо него в центральной части находится ядерное вещество, которое выполняет такие же функции. Рассмотрим рисунок № 5.

бактериальная клетка

Бактериальная состоит из 80-90 процентов воды, 10 процентов приходится на долю сухого вещества.

Свободная вода в ее составе выполняет функции:

  1. растворителя;
  2. транспортировки;
  3. обеспечивает процессы метаболизма;
  4. способствует размножению.

Существуют организмы, не имеющие клеточного строения. К ним относят вирусы.

Заключение

В жизнедеятельности клетки вода выполняет ключевую роль. Её содержание не редко достигает 70-80 процентов. Вода необходима для каждого процесса в живом организме и содержится в каждом органе. Вода – источник жизни, ее биологическая роль бесценна для живого организма.

Источник

Клетка организма живёт и развивается в постоянно движущейся межклеточной жидкости, из которой она получает питание и кислород. В межклеточном пространстве скапливается около 83% всех токсинов организма. Функцию очищения межклеточной жидкости от различных шлаков, выполняет лимфа.

Лимфатическая система – это система очищения и утилизации отходов из межклеточного пространства. Она собирает все токсины из него и выводит их через мелкие лимфатические сосуды. Затем, очищенная лимфа поступает в кровеносное русло и доставляется по венозному кровотоку в органы выделения – почки.

Межклеточное, пространство забитое токсинами

Межклеточная жидкость является основой жизни и развития клетки.

В нашем организме постоянно происходит процесс деления клеток. Отжившие свой срок, остаются в межклеточном пространстве и используются в качестве питания – «строительного материала» для жизнедеятельности живых клеток. Но с возрастом или перенесенными заболеваниями, в организме снижаются энергетические ресурсы и замедляются процессы очищения межклеточного пространства. Отжившие клетки начинают в нем разлагаться, превращаясь в токсины. В межклеточное пространство из клетки выводятся отходы – продукты жизнедеятельности клетки, а также в нём скапливаются различные шлаки. Накапливаясь, они превращают межклеточную жидкость в «студенистую» ядовитую массу, нарушая клеточные взаимодействия и деятельность самой клетки.

Из зашлакованного межклеточного пространства, затрудняется доставка в клетки необходимых питательных веществ и кислорода, что способствует деформации целостности клеточных мембран – оболочек. В результате этого, затрудняется вывод из клеток продуктов их жизнедеятельности, увеличивается их зашлакованность. Это приводит к накоплению мутаций в клетках. А при возникновении в клетках нарушений, превышающих допустимые пределы, они подвергаются самоуничтожению.

И чем меньше в организме здоровых клеток, тем быстрее нарастают процессы разрушения органов и тканей, способствуя возникновению болезней. А в итоге – жизненно-важные органы теряют свои функции.

Накопление шлаков и токсинов в межклеточном пространстве ухудшает работу почек и повышает нагрузку на печень – это отражается на её работе. Токсины, с кровотоком направляются в печень, где проводится очищение крови от вредных токсических веществ. Ядовитые вещества, не обезвреживающиеся печенью и мочевая кислота, которая не выводится из организма через почки, остаются в крови. Это приводит к тому, что почки не могут полноценно справиться с выведением из организма вредных веществ и снова направляют кровь на очистку в печень.

Токсины перемещаются по сосудам ко всем органам и тканям, вызывая развитие воспалительных процессов и снижение иммунитета. При этом органы, ткани и клетки организма испытывают острый энергетический недостаток и задыхаются от дефицита кислорода.

Печень уже не может справляться с нейтрализацией токсинов и все эти ядовитые вещества, поступая в кровь, приводят к увеличению её кислотности.

Это, в свою очередь, ведёт к сгущению крови, снижению выработки ферментов, гормонов, энергии в клетках и, как следствие, вызывает нарушение окислительно-восстановительных процессов в организме и работе внутренних органов.

КРОВЬ

Клетки крови – эритроциты, имеют отрицательный электронный заряд. Сила продвижения эритроцита по капиллярному руслу тем мощнее, чем выше его электронный заряд. Эта энергия обеспечивает его высокой подвижностью и вращением, что не позволяет им склеиваться. Эритроциты – красные клетки крови, являются основными потребителями электронов в организме. Величина электронного заряда эритроцита, позволяет им доставлять необходимый кислород к органам и тканям организма.

При увеличении кислотности крови, в эритроцитах снижается отрицательный электрический заряд, они теряют подвижность и слипаются. Как следствие, уменьшается образование электрического заряда и создание электромагнитного поля плазмы крови – её электропроводности. Это приводит к снижению скорости тока крови, возникновению тромбов и развитию заболеваний сердечно – сосудистой системы.

МОЗГ

Мозг является органом с самым большим потреблением энергии. Он забирает из энергетических запасов организма – 25% энергии, при этом сам составляет всего 2% от общего веса тела.

Большая часть энергии, потребляемой мозгом, тратится на обмен информацией между нейронами – клетками головного мозга, которые формируют сложные нервные – электрические импульсы. Они принимают и передают сигналы клеткам организма и контролируют всю его деятельность в целом.

Нормальное состояние межклеточной жидкости обеспечивает необходимую проводимость и передачу нервных электрических импульсов, что является основой для правильной работы нервной системы организма, всех его клеток и органов.

Зашлакованность межклеточного пространства и общее повышение кислотности организма, снижает скорость прохождения нервных импульсов, которые передают сигналы между нервными клетками, мышцами, органами и клетками мозга – нейронами.

Возникают хронические заболевания – система функционирования клеток уже не может больше работать на том уровне, на котором работает здоровый орган.

КЛЕТКА

Если каждая клетка организма здорова, то здоров и сам человек. Снижение энергетического потенциала в клетках, запускает процесс разрушения всего организма в целом: снижается электропроводность органов, тканей, головного мозга и крови.

Важным элементом клетки является мембрана – защитная оболочка клетки. При этом наружная поверхность мембраны имеет отрицательный электрический заряд – электронный, а внутренняя поверхность – положительный протонный. Разность положительного и отрицательного зарядов мембраны составляет электрический – энергетический потенциал клетки. Причина любых нарушений функций организма – это понижение клеточной энергетики.

Энергия в клетках организма вырабатывается митохондрией в виде молекулы АТФ (аденозинтрифосфорная кислота) – главного энергетического вещества всего организма. Без энергии АТФ не работает ни одна клетка.

Когда митохондрии перестают вырабатывать энергию вообще, наступает клеточная смерть – клетка погибает.

Механизм выработки АТФ – процесс, в основе своей, является электрическим.

Протоны и электроны – важнейшие элементы нашего тела. Протоны являются энергоносителем – «топливом» для клеток организма, а электроны принимают участие в химических реакциях и их переходы-перемещения обеспечивают биохимическую связь в клетке.

Энергообеспечение всех процессов в живом организме, начиная с клетки, осуществляется энергией протонов и электронов.

Митохондрии могут эффективно синтезировать молекулу АТФ только при наличии на своих мембранах протонов, которые обеспечивают реакции синтеза внутри клетки. В митохондриях находится резервуар, наполненный протонами, которые расходуются клеткой для синтеза молекулы АТФ, а также служат источником энергии для различных видов работ внутри клетки. Запас протонов в митохондриях должен непрерывно возобновляться.

Благодаря протонам и электронам осуществляется копирование молекулы ДНК, которая передаёт генетическую информацию. Энергетический запас протонов и электронов служит исходным сырьем для обеспечения построения хромосомного наследственного аппарата клетки.

Протоны, при участии электронов, действующие синхронно, в неразрывном единстве друг с другом, являются главными участниками процесса клеточной энергетики и воспроизводства новых здоровых клеток. При недостатке энергии, внутриклеточные нарушения накапливаются в ДНК и передаются от клетки к клетке при их делении.

Все молекулярные клеточные механизмы в клетке работают на энергии протонов и электронов.

Самым доступным источником энергии для организма, является вода. В её молекулах собрано большое количество энергии водорода – протонов и электронов. В состав одной молекулы воды входят два атома водорода, которые включают в себя два протона, два электрона и кислород. Водород имеет положительный заряд, а кислород – отрицательный.

Митохондрии – энергетические станции клеток, вырабатывают протоны из клеточной жидкости и насыщают ими клетку. Но для этого, энергия должна поступить в клетку.

Обычная вода состоит из крупных структур – конгломератов, в которых молекулы воды связаны между собой межмолекулярными – водородными связями и удерживают кислород и энергию водорода в молекулах, внутри своей структуры. Их крепко связанные между собой молекулы не могут проникнуть в клетки, приводя к их истощению. Крупные молекулярные структуры обычной воды остаются в межклеточном пространстве в виде шлаков.

Употребление воды даже самого высокого качества, усугубляет накопление токсинов и шлаков в межклеточном пространстве.

Конгломераты

Очищать клетки и межклеточное пространство можно водой с измененными свойствами.

Структурированная вода – уникальная вода, которая создана с учетом того, как работает клетка. Это абсолютно новый вид получения биологической энергии для восполнения жизненных сил!

Принцип действия такой воды основан на том, что её молекулы имеют высокий энергетический заряд, а молекулярные и межмолекулярные связи ослаблены. При поступлении в организм, молекулы структурированной воды встраиваются в жидкие среды организма, эффективно очищают межклеточное пространство от различных шлаков, токсинов, растворяя их и выводя через лимфатическую систему, запуская процессы лимфодренажа межклеточной жидкости, внутриклеточного самоочищения и самооздоровления всего организма!

Здоровая среда

Легко проникая через клеточные мембраны, молекулы структурированной воды отдают свою энергию и кислород клеткам, восполняя их энергетический потенциал.

Поступающая в организм энергия такой воды, обеспечивает клетки «топливом», для их очищения и восстановления внутриклеточных обменных процессов.

При достаточном поступлении в клетки организма энергии, восстанавливается количество и объем митохондрий, запускается процесс накопления энергии в клетках. Это ведёт к улучшению метаболических процессов организма, восстановлению его кислотно – щелочного равновесия и естественной регуляторной активности клеточного метаболизма.

Структурированная вода восполняет электрический заряд эритроцитов, восстанавливая их подвижность и электропроводность крови, что способствует её разжижению, растворению тромбов и атеросклеротических бляшек. С восстановлением водно-энергетических ресурсов организма, нормализуется кровяное давление, уровень сахара и холестерина в крови, повышается эластичность сосудов, улучшается работа сердечно – сосудистой системы, мозговое кровообращение и нервная система.

Вода обеспечивает клетки организма биологической энергией, для запуска нормальной работы всех процессов жизнедеятельности.

На употребление именно такой воды генетически настроен наш организм!

Источник