A víz és annak szerepe a sejtéletben
1. Milyen szerkezete van a víznek?
Válasz. A vízmolekula szögletes szerkezetű: az alkotó magok egy izoelszárú háromszöget alkotnak, amelynek alapja két hidrogén, és a felső részén egy oxigénatom van. Az OH belső nukleáris távolságok megközelítőleg 0,1 nm, a hidrogénatomok magjai közötti távolság 0,15 nm. A hat elektronok alkotó külső elektronikus réteg a oxigénatom a vízmolekula, két elektronpár kovalens kötést képez O-H, és a fennmaradó négy elektronok két nem megosztott elektronpár.
A vízmolekula egy kis dipólus, amely pozitív és negatív töltést tartalmaz a pólusokon. A hidrogénmagok közelében hiányzik az elektronsűrűség, és a molekula másik oldalán, az oxigénmaghoz közel eső elektród sűrűsége felett van. Ez a szerkezet határozza meg a vízmolekula polaritását.
2. Mennyi víz van (% -ban) a különböző sejtekben?
3. Mi a szerepe a víznek az élő szervezetekben?
1. Oldószerként víz. Számos kémiai reakció a sejtben ionos, ezért csak a vízi környezetben fordulnak elő. A vízben oldódó anyagok hidrofilek (alkoholok, cukrok, aldehidek, aminosavak), nem oldhatóak - hidrofób (zsírsavak, cellulóz).
2. Víz reagensként. A víz számos kémiai reakcióban szerepet játszik: polimerizáció, hidrolízis és fotoszintézis.
3.Transport funkció. A szervezet mozgása a vele együtt feloldott anyagok vízével együtt, valamint a felesleges termékek eltávolítása a szervezetből.
4. Víz, mint hőstabilizátor és hőmérsékletszabályozó. Ez a funkció a víz olyan tulajdonságainak tulajdonítható, mint a nagy hőteljesítmény - enyhíti a környezetre gyakorolt jelentős hőmérsékletváltozások hatását a testre; magas hővezetőképesség - lehetővé teszi a test számára, hogy a teljes térfogata alatt ugyanazt a hőmérsékletet tartsa fenn; magas párolgási hő - az emlősök izzadása során a test hűtésére és a növényekben történő légzésre.
5. Strukturális funkció. A sejtek citoplazma 60-95% vizet tartalmaz, és a sejtek normális formáját adják. A növényeknél a víz támogatja a turgort (az endoplazmatikus membrán rugalmasságát). egyes állatokban hidrosztatikus csontváz (medúza)
Kérdések a 7. § után
1. Mi a sajátsága a vízmolekula szerkezetének?
Válasz. A víz egyedi tulajdonságait a molekula szerkezete határozza meg. A vízmolekula O atomból áll, amely két H atomhoz kötődik poláris kovalens kötésekkel. Az elektronok jellegzetes elrendezése a vízmolekulában elektromos aszimmetriát eredményez. A több elektronegatív oxigén atom erősebben vonzza a hidrogénatomok elektronait, aminek következtében az általános elektronpárok eltávoznak a vízmolekulában az irányában. Ezért, bár a víz molekula egészének nincs feltöltve, mind a két hidrogénatom van egy parciális pozitív töltéssel rendelkezik (jelöljük 8+), és az oxigénatom viseli részlegesen negatív töltéssel (8). A vízmolekula polarizált és dipólus (két pólusú).
Az egyik molekula víz oxigénatomjának részleges negatív töltését más molekulák részlegesen pozitív hidrogénatomjai vonzzák. Így minden vízmolekula hajlamos hidrogénkötést kötni négy szomszédos vízmolekulával.
2. Mi a víz jelentõsége oldószerként?
Válasz. A molekulák polaritásának és a hidrogénkötések kialakulásának képessége miatt a víz ionos vegyületeket (sókat, savakat, bázisokat) könnyen felold. Ez könnyen oldódik vízben, és néhány nem-ionos de poláris vegyület, op. E. Egy molekula, amely tartalmaz töltésű (poláros) csoportokat, mint például a cukrok, az egyszerű alkoholok, aminosavak. A vízben nagyon jól oldódó anyagokat hidrofil (a görög higrosz - nedves és philia - barátság, hajlás) nevezik. Ha egy anyag oldatba kerül, molekulái vagy ionjai szabadabban mozoghatnak, következésképpen az anyag reaktivitása nő. Ez megmagyarázza, hogy miért a víz a fő médium, amelyben a legtöbb kémiai reakció megy végbe, és minden hidrolízis reakció és számos redox reakció bekövetkezik a víz közvetlen részvételével.
A vízben gyengén vagy teljesen oldhatatlan anyagokat hidrofóbnak nevezik (a görög phobos-félelemtől). Ezek közé tartoznak a zsírok, nukleinsavak, bizonyos fehérjék és poliszacharidok. Ezek az anyagok vízhez kötődhetnek, amelyeken számos kémiai reakció lép fel. Következésképpen nagyon fontos az a tény, hogy a víz nem oldja fel a nem poláris anyagokat, az élő szervezetekre. A víz fiziológiailag fontos tulajdonságai között szerepel a gázok oldhatósága (O2, CO2, stb.).
3. Mi a víz hővezetőképessége és hőteljesítménye?
Válasz. A víz magas hőkapacitása, azaz a hőenergia elnyelésének képessége a belső hőmérséklet minimális növelésével. A víz magas hőteljesítménye védi a test szöveteit a gyors és erős hőmérséklet-emelkedésektől. Sok szervezetet lehűtünk a víz elpárologtatásával (transzpiráció növényekben, állatokban izzadás).
A víz magas hővezető képességgel is rendelkezik, biztosítva a hőt egyenletes eloszlását a szervezetben. Ennek következtében a nagy fajlagos hő és a magas hővezető képesség a víz ideális folyadékot biztosít a sejt és a test termikus egyensúlyának fenntartásához.
4. Miért tekintik a vizet a sejt ideális folyadékának?
A vízmolekula elektromosan semleges. Azonban, az elektromos töltés a molekulán belüli egyenetlenül oszlik területén hidrogénatomok (pontosabban, protonok) dominál pozitív töltést, a régióban, ahol az oxigén sűrűsége nagyobb, negatív töltés. Ezért egy víz részecske dipólia. A vízmolekula dipólia tulajdonsága megmagyarázza annak képességét, hogy elektromos mezőben orientálódik, hogy összekapcsolódjon a különféle molekulákkal és azokkal a molekulákkal, amelyek töltést hordoznak. Ennek eredményeképpen hidrát képződik. A víz hidratáltságának képessége az univerzális oldódási tulajdonságainak köszönhető. Ha a vízmolekulák bármely anyag molekuláiba való vonzása nagyobb, mint a vízmolekulák vonzása, akkor az anyag feloldódik. Attól függően, hogy ez a különbségtétel hidrofil (a görög HYDROS -. Víz és phileo - hasonlók) az anyag, jól oldódik vízben (például sók, lúgok, savak, stb), és hidrofób (a görög HYDROS -. Víz és Phobos - szorongás) szerek, nehéz vagy nem oldódik vízben (zsírok, zsíros anyagok, gumi stb.). A sejtmembránok összetétele olyan zsírszerű anyagokat tartalmaz, amelyek korlátozzák az átmenetet a külső környezetből a sejtekre és hátra, valamint a sejtek részéről másokra.
A sejtben előforduló reakciók többsége csak vizes oldatban lehet. A víz számos reakcióban közvetlen résztvevője. Például a fehérjék, szénhidrátok és egyéb anyagok feldarabolása az enzimkatalizált kölcsönhatás és víz között következik be. Az ilyen reakciókat hidrolízis reakciónak nevezik (görög hidrogénvíz és lízis-hasadás).
A víz magas hőteljesítményt és ugyanakkor viszonylag magas hővezetést biztosít a folyadékok számára. Ezek a tulajdonságok teszik a víznek ideális folyadékot a sejt és a test termikus egyensúlyának fenntartásához.
Víz - a fő környezet a biokémiai reakciók áramlását a sejt. Ez a fotoszintézisből felszabaduló oxigén forrása, valamint hidrogén, amelyet a szén-dioxid-asszimiláció termékeinek helyreállítására használnak. Végül pedig a víz a szervezetben lévő anyagok mozgásának fő eszköze (vér és nyirok áramlás, a növények hajói mentén növekvő és csökkenő áramlatok áramlása) és egy sejtben.
5. Mi a szerepe a víznek a sejtben?
- biztosítja a sejt rugalmasságát. A sejtek veszteségének következményei a levelek hervadása, a gyümölcs szárítása;
- a vízben oldódó anyagok felbomlása következtében fellépő kémiai reakciók gyorsulása;
- Az anyagok mozgásának biztosítása: a legtöbb anyag áramlása a sejtbe és eltávolításuk a cellából, mint oldatok;
- számos vegyszer feloldódásának biztosítása (több só, cukor);
- számos vegyi reakcióban való részvétel;
- a hőszabályozás folyamatában való részvétel a lassú fűtés és lassú hűtés miatt.
6. Milyen strukturális és fizikai-kémiai tulajdonságai határozzák meg a biológiai szerepét a sejtben?
Válasz. A víz strukturális fizikai-kémiai tulajdonságai meghatározzák biológiai funkcióit.
A víz jó oldószer. A molekulák polaritásának és a hidrogénkötések kialakulásának képessége miatt a víz ionos vegyületeket (sókat, savakat, bázisokat) könnyen felold.
A víz magas hőkapacitása, azaz a hőenergia elnyelésének képessége a belső hőmérséklet minimális növelésével. A víz magas hőteljesítménye védi a test szöveteit a gyors és erős hőmérséklet-emelkedésektől. Sok szervezetet lehűtünk a víz elpárologtatásával (transzpiráció növényekben, állatokban izzadás).
A víz magas hővezető képességgel is rendelkezik, biztosítva a hőt egyenletes eloszlását a szervezetben. Ennek következtében a nagy fajlagos hő és a magas hővezető képesség a víz ideális folyadékot biztosít a sejt és a test termikus egyensúlyának fenntartásához.
A víz gyakorlatilag nem ütközik, ami turgor nyomást eredményez, meghatározva a sejtek és szövetek térfogatát és rugalmasságát. Tehát ez a hidrosztatikus csontváz, amely támogatja a körhúsok, a medúza és más organizmusok alakját.
A vizet a felszíni feszítőerő biológiai rendszereinek optimális értéke jellemzi, amely a vízmolekulák és más anyagok molekulái közötti hidrogénkötések kialakulásából származik. A felületi feszültség ereje miatt kapilláris véráramlás lép fel, emelkedő és csökkenő áramlatok a növényi oldatokban.
Bizonyos biokémiai folyamatokban a víz szubsztrátként működik.