Главная | Обратная связь

Вода. Її властивості та функції клітині

Серед неорганічних сполук живих організмів воді належать особлива роль. Вода є основним середовищем, де відбуваються всі процеси обміну. її вміст у більшості живих організмів становить 60-70%, а у деяких (медузи) - до 98%.

Вода має унікальні хімічні та фізичні властивості. Порівняно з іншими рідинами, у неї відносно високі температури кипіння, плавлення та випаровування, що зумовлено взаємодією між сусідніми молекулами води. Молекула води (Н₂О) полярна. Вода складається з двох атомів водню, сполучених з атомом кисню міцним ковалентним зв'язком. Цей зв'язок виникає між атомами водню і кисню за рахунок утворення спільної пари електронів по одному від кожного атома. Загалом молекула води електронейтральна, але на її різних полюсах розміщені позитивний і негативний заряди, тобто вона полярна. Саме завдяки цьому дві сусідні молекули воду можуть притягуватись одна до одної за рахунок сил електростатичної взаємодії між частково негативним зарядом на атомі кисню однієї молекули та позитивним зарядом на атомі водню іншої. Такий тип зв'язку називається водневим, він у 15-20 разів слабший за ковалентний .

Коли вода перебуває у рідкому стані, її молекули безперервно рухаються і водневі зв'язки постійно то розриваються , то виникають знову. Ось чому вода становить собою не в'язку, а текучу рідину.

Вода визначає фізичні властивості клітин - їхній об'єм, внутрішньоклітинний тиск (тургор).

Вода формує водяну оболонку навколо деяких сполук, що перешкоджає їхній взаємодії. Таку воду називають зв'язаною, її частка - 4-5% загальної кількості в організмі. Інша частина води (95-96%) має назву вільної: вона є універсальним розчинником.

Вода значно кращий розчинник, ніж більшість інших відомих рідин. Тому всі речовини поділяють на такі, що здатні добре розчиняються у воді -гідрофільні, або полярні, та нерозчинні у ній - гідрофобні, неполярні.

До гідрофільних сполук належить багато кристалічних солей. Протилежні електричні заряди молекул води притягують іони Ш⁺ і СІ", витягуючи їх із кристалічної решітки. Вода розчиняє також багато сполук, здатних іонізуватися під час взаємодії з нею, наприклад, ті, що містять карбоксильні (-СООН) та інші групи.

Гідрофобні речовини містять неполярні групи, які не взаємодіють з молекулами води (-СН₂, -СН₂СН₃).

Воді як універсальному розчиннику належить надзвичайно важлива роль. Більшість хімічних реакцій відбувається тільки у водних розчинах. Проникнення речовин у клітину і виведення з неї продуктів життєдіяльності здебільшого можливе лише у розчиненому стані. Вода бере безпосередню участь у біохімічних перетвореннях.

Із водою пов'язана також регуляція теплового режиму організмів. їй властива велика теплоємність, тобто здатність поглинати тепло за незначних змін своєї температури. Саме завдяки цьому вода запобігає різким змінам температури у клітинах і організмі в цілому за значних її коливань у навколишньому середовищі. Оскільки на випаровування води витрачається багато теплоти, організми у такий спосіб захищають себе від перегрівання. Завдяки високій теплопровідності вода забезпечує рівномірний розподіл теплоти між тканинами організму через систему кровообігу, циркуляцію рідини порожнини тіла тощо.

Під впливом розчинених речовин вода може змінювати свої властивості, такі як температуру замерзання і кипіння, що має важливе біологічне значення.

Солі

Солі неорганічних речовин мають важливе значення для підтримання життєдіяльності клітини і організму в цілому. В організмі вони перебувають або в іонному стані, або у вигляді твердих сполук.

Іони утворені катіонами металів й аніонами кислот. Різна концентрація іонів кальцію та натрію зовні й всередині клітини призводить до появи різниці електричних потенціалів на зовнішній і внутрішніх поверхнях плазматичних мембран що зумовлює передачу збудження по нервах або у м'язах, а також забезпечує транспорт речовини у клітину. Іони кальцію та магнію виконують регуляторну функцію, активують багато ферментів. Сполуки кальцію та фосфору відкладаються у кістках, надаючи їм міцності. Сполуки кальцію (СаСО₃) входять до складу черепашок молюсків і форамініфер, панцирів раків тощо. У деяких найпростіших внутрішньоклітинний скелет побудований з двооксиду кремнію (8іО₂) або сірчанокислого стронцію (8г8О₄).

Чимало важливих функцій виконують неорганічні кислоти та їхні солі. Соляна кислота створює кисле середовище у шлунку хребетних тварин і людини, забезпечуючи активність ферментів шлункового соку. Залишки сірчаної кислоти, приєднуючись до нерозчинених у воді речовин, надають їм розчинності, що сприяє їхньому виведенню з клітин разом із водою.

Загальний вміст неорганічних речовин у клітині варіює у межах від одного до кількох відсотків.