Функции воды биология: Вода и её роль в жизнедеятельности клетки — урок. Биология, 9 класс.

Чудесные свойства и функции воды


Давайте разберемся, что же такое вода?


Это, прежде всего, простое химическое соединение, включающее в себя один атом водорода и два атома кислорода – это формула воды.


Но вода, которую мы используем, или для питья или для умывания, в общем, вся вода, что нас окружает, является носителем растворенных в ней различных микроэлементов, определяющие её минеральный состав.


От того где человек берет воду, это может быть вода из открытых источников (реки, озера, моря) или с гор Кавказа (ледниковая), или наконец из подземных природных кладовых (артезианская) будет меняться и её состав, который определяет физическую полноценность воды, и от которого напрямую зависит здоровье человека.


Физиологическая полноценность определяется ее оптимальным составом микро- и макроэлементов для организма.


И ещё одним из новых направлений в изучении свойств воды являются исследования: структуры воды, включающей в себя такие понятия, как энергоинформационная или кластерная память воды.


Если мы пьем физиологически полноценную воду (вода высшей категории), то клеткам не приходится приспосабливать эту воду к внутренней среде организма. Дело в том, что организму приходится затрачивать колоссальные усилия на биосовместимость, если вода не достаточно качественна (должно быть определенное поверхностное натяжение, окислительно-восстановительный потенциал, жесткость воды, структура, слабая минерализация, слабая щелочность и др.). Например, известно, что у водопроводной воды поверхностное натяжение составляет 73 дин/см, а внутри клетки и во внеклеточной воде – 43дин/см. Поверхностное натяжение – это крепко сцепленные друг с другом молекулы. Проверить его можно так: положить на поверхность воды бритву или иголку. Их удельный вес в 8-10раз больше, чем у воды, но они в ней не тонут из-за поверхностного натяжения воды.


У воды достаточно много уникальных свойств. Именно поэтому живые существа выбрали ее в качестве основного строительного материала для своего тела.


1) Транспортная функция воды и очистительная: Вода несет питательные вещества к клеткам, выводит токсины и шлаки, доставляет кислород. Водный раствор крови состоит из 80 процентов чистой воды. Вся очистительная и выделительная система организма — лимфа, пот, моча – тоже чистая вода, в которой растворены удаляемые из организма продукты. Мы потеем и с потом выходит до полутора литров воды в сутки даже в тени и в умеренном климате. Канализационная система нашего тела, по которой выбрасывается из организма весь «шлак» обмена веществ, тоже для своего нормального функционирования требует немало воды. Кроме того, с возрастом наш организм вырабатывает все меньше гормонов. 80% гормонов, как известно, секретируется в тонком кишечнике. Чем более загрязняется тонкий кишечник слизью, водонерастворимыми веществами, тем меньше гормонов, — тем хуже работает пищеварительная система. А почистить его очень просто. Не надо покупать специальных лекарств или чего-то ждать. Нужно каждый день с утра натощак, а также перед каждой едой выпивать 1-2 стакана воды. Так вода сразу всасывается в кишечник и промывает его. Во время пищи ни в коем случае нельзя пить воду. Мы смываем ферменты, которые переваривают пищу. А вот после приема пищи через 2.5 часа нужно также выпить стакан воды.


При отравлении человеку, в основном, дают только воду. Чтобы скорее вывести из организма отравляющие продукты и обновить всю воду в организме. Особенно это касается мам, кормящих грудью. Если такая женщина отравилась каким-то продуктом, то кормить ребенка грудью можно, главное пить воду!!! Из нее, в основном образуется молоко, и вода же выведет все яды.


Вода может избавить от запоров и геморроя, так как будет являться своеобразной смазкой для всех систем пищеварения и выведения.


О свойствах воды: Известно, что вода растворяет в себе все известные вещества, однако, она не вступает во взаимодействие с транспортируемыми ею веществами. Кроме того, вода обладает высокой текучестью в органах и клетках в любых его условиях. Ни одна другая жидкость в условиях Земли не обладает одновременным сочетанием таких свойств!


2) Вода доставляет кислород в клетки и помогает крови удалить углекислый газ. Когда мы дышим легкими, то изгоняем из себя каждые сутки 300—400 граммов воды. А кожа, когда дышит, расходует даже вдвое больше воды.


3) Вода-универсальный растворитель
Как мы уже сказали, вода растворяет в себе все известные вещества, но по отношению к организму она нейтральна! Вода расщепляет все питательные вещества на первичные компоненты (белки на аминокислоты, крахмалы на простые сахара, жиры на жирные кислоты). Именно этим объясняется то, что вода помогает семени взрасти и превратиться в цветок или дерево.


Основная масса воды в организме выполняет роль среды, в которой проходят различные реакции. Вода, поступающая в организм, должна быть нейтральной, а лучше слабощелочной, как и жидкости в организме.


4) Сохраняет температуру постоянной 36.6 градусов
Вода обладает большой теплоемкостью (4.19 кДж/(кг• К), что в 30 раз выше, чем у других веществ. А это значит, что она обеспечивает наилучшие условия для накопления и сохранения тепла, которое необходимо нашему организму, чтобы поддерживать стабильность всех процессов в организме. Так как для регуляции процессов в организме требуется сохранять температуру с точностью до десятых долей градуса. Свойство воды: одновременно обладает высокой теплоемкостью и довольно низкой теплопроводностью. Это свойство человек использовал не только для обогревания своего тела, но и для обогрева своего жилья с помощью батарей центрального отопления, где также циркулирует вода.


5) Вода поддерживает нормальные электрические свойства клеток и переносит электрические заряды, с помощью которых клетки общаются друг с другом. Вода является электролитом. Параметры нашего электролита специфичны и определяются растворенными в воде минералами, которые служат носителями электрических зарядов.


Важно! Поступающая вода должна иметь определенный окислительно-восстановительный потенциал воды (ОВП) у качественной воды должен соответствовать потенциалу межклеточной жидкости в организме. Когда водопроводная питьевая вода или искусственно созданная вода проникает в ткани человеческого (или иного) организма, она отнимает электроны от клеток и тканей, которые состоят из воды на 80 — 90%. В результате этого биологические структуры организма (клеточные мембраны, органоиды клеток, нуклеиновые кислоты и другие) подвергаются окислительному разрушению. Так организм изнашивается, стареет, жизненно-важные органы теряют свою функцию. Но эти негативные процессы могут быть замедлены, если в организм поступает вода, обладающая защитными восстановительными свойствами, то есть природная. Это подтверждается многочисленными исследованиями в специализированных научных центрах в России и за рубежом.


6) Является строительным материалом
Часть воды распадается на микро и макроэлементы, которые участвуют в ремонте клеток, тканей и органов. Таким образом, вода ускоряет процессы восстановления клеток, регенерации тканей.


7) Средство защиты органов
Благодаря своей «несжимаемости» вода создает гидроскелет внутри клеток и всего организма. Ведь основные жизненно важные внутренние органы, как известно, находятся в подвешенном состоянии (легкие, сердце, печень и др.) Каждый из этих органов имеет значительную массу. Когда мы бегаем, прыгаем, ходим, в силу законов инерции эти органы подвергаются нагрузкам. Но, поскольку организм наш состоит из 70% воды, то масса всех важных органов стала минимальной. Кроме того, вода стала выполнять и роль амортизирующей среды, и это позволило практически полностью защитить внутренние органы от перегрузок. Природа, как всегда, нашла самый простой способ! Таким образом, вода предохраняет от ударов кости и органы, скрепляет твердые структуры в самой клетке, а также служит смазкой для суставов.


8) Вода активизирует обменные процессы в организме. Правда, вода должна быть хорошего качества, физиологически полноценной. В связи с этим может устраняться даже похмельный синдром без специальных таблеток и рассолов. Может пройти изжога. Ведь в основе любой диеты лежит сбалансированное питание и потребление большого количества воды, так как вода помогает желудку усвоить продукты и съедать меньшее количество пищи. Вода также – хорошее средство для похудения, так как заполняет пространство желудка и хочется меньше есть. Ведь ни одна диета не обходится без воды.


9) Дополнительная энергия. Если вода физиологически полноценна, и обладает определенной структурой и памятью, необходимым окислительно-восстановительным потенциалом, то организм получает чистую дополнительную энергию. Современные ученые советуют детям давать больше воды во время экзаменов, так как вода способна устранить усталость. За счет чего вода дает энергию? В первую очередь, именно из воды организм берет все важные макро и микроэлементы. Именно из них появляется дополнительная энергия. При поступлении воды в клетку включаются насосы, при прохождении через которые вырабатывается чистая энергия в мембранах всех клеток. Без достаточного количества воды энергетика человека падает и на смену хорошему самочувствию приходит сильная усталость.


Возможно, энергию организму также может давать информация «записанная» на молекулах воды, так как вода помнит информацию, с которой взаимодействовала. Если информация благоприятная (играет классическая музыка рядом с водой, наговариваются молитвы или просто добрые слова), то кристаллы у воды становятся правильной формы – структура будет гармоничной. Два слова «ЛЮБОВЬ И БЛАГОДАРНОСТЬ» наиболее положительно влияют на структуру и память воды. А, если вода взаимодействовала с вирусами, бактериями, с ядами, тяжелыми металлами, то структура и память не будут гармоничными, так как любое вещество имеет свою частоту излучения и эти излучения вода запоминает и передает. К сожалению, водопроводная вода запоминает вещества, с которыми контактировала раннее, будучи еще не очищенной, а также, проходя по трубам, теряет свою структуру и часто вбирает в себя из них свинец, поливинилхлорид и другие вещества.


На этой способности воды запоминать информацию, основана и гомеопатия, имеющая уже двухсотлетний опыт. Всем нам также известно такое выражение как «порчу навели». Дело в том, что чужое плохое настроение, чья-то ругань в транспорте, ссоры в семье, все влияет на наши эмоции. А наш организм, как известно, состоит на 60-70% из воды, это отражается и на общем состоянии всех органов. Именно поэтому говорят про порчу. Меняя свою мысленную установку и употребляя природную воду, не потерявшую свою структуру и хорошую память, мы улучшаем свое здоровье.
Японский исследователь Массару Эмото исследовал эти свойства воды. А также д-р Вольфганг Людвиг, Станислав Зенин. Разрушить структуру и стереть память можно, если воду заморозить в морозилке и держать ее там не менее трех часов. Затем можно записать другую полезную информацию. Возможно, что благодаря именно этому своему свойству вода может улучшать память.
Важно! После нагревания воды до 42С вода теряет свою структуру и превращается в обычную.


10) Тонизирует кожу, замедляет процессы старения


В юности клетки большие за счет воды и выделяют много энергии. Затем клетка уменьшается (ссыхается), а межклеточное пространство увеличивается. Если клетке постоянно не додавать воды, в следующий раз воды в организме создается чуть меньше. Так клетка постоянно уменьшается, а организм получает меньше энергии. Одной из главных причин преждевременного старения и многих заболеваний является повышенное содержание в организме свободных радикалов, которые являются побочными продуктами процессов окисления в организме. Они отнимают электроны у клеток, и те повреждаются. Вода связывает свободные радикалы между клетками. А это замедляет процессы старения, а также предупреждает болезни, онкологию.


11) Устраняет стресс


При стрессе и тревоге выходит вода, чтобы снять напряжение с тела. Не случайно также, когда человек нервничает – ему дают выпить стакан воды, чтобы сохранить влагу в организме, немного успокоиться и добавить энергии. Все эти обычаи происходят от свойств воды, а также от механизмов распределения воды при стрессе. Древние знали об этих ее качествах.


Как известно, жизнь на Земле возникла в воде. Первые существа вышли на сушу, и им понадобилось создать в организме систему, отвечающую за сохранение и удержание воды в организме. Сегодня у людей, подвергающихся стрессу, приходит в действие такой же механизм кризисного распределения воды, как и миллионы лет назад – строгого ее контроля: воду получают самые важные органы, либо вообще ее не получают (исследования доктора Ф. Батмангхелиджа). Так как для выполнения любой функции в организме необходима вода, то организм управляет количеством воды для того, чтобы все необходимые питательные вещества попали к самым важным органам, которые снова будут иметь дело со стрессом. Обезвоживание вызывает стресс, а стресс приводит к дальнейшему обезвоживанию, так как при стрессе происходит мобилизация всех резервов.
Доктор в процессе исследований пришел к такому выводу: что при стрессе, а также больших физических и умственных нагрузках и болезни нужно пить в два раза больше воды!!!


В жизни мы можем проверить, как при небольшом стрессе вода успокаивает организм. Например, когда вы сильно понервничали на экзамене или на выступлении, перед ответственным делом, вы можете ощутить сухость во рту. Это уходит влага из организма, чтобы снять напряжение с тела. Если вы не выпьете воды в течение получаса-часа, то у вас заболит голова. Так как через кожу выходит вода, чтобы снять напряжение.


О других функциях воды: Также отмечались случаи, что при регулярном употреблении качественной воды рассасываются камни в почках, поджелудочной железе. Не зря ведь говорят, «вода камень точит».


Ученые нашего времени (Ф. Батмангхелиндж, Р. Моханти, Станислав Зенин) говорят, что многие болезни, такие как аллергии, ожирение, избыточное количество холестерина, снижение иммунитета, повышенное кровяное давление протекают и усугубляются на фоне нехватки воды в организме. Все зависит от того, какая область и в какой степени нуждается в воде.


Вот, например, как действует на организм нехватка воды при гипертонии. Когда в организме не хватает воды, клетки начинают втягивать в себя воду внеклеточную. И это является причиной отеков. Потому что мозг отдает команду увеличить концентрацию соли в организме, чтобы задержать воду. Дальше – больше – увеличивается осмотическое давление, чтобы увеличить поступление воды в клетки. Это вызывает гипертонию. Когда объем жидкости в организме уменьшается, сосудам также приходится сужать отверстия, чтобы заполнить всю кровеносную систему. Иначе от крови отделяются газы и заполняют пространство. Это ведет к повышению кровяного давления и учащенной работе сердца. Сердце пытается накачать больше крови к органам, чтобы сбалансировать количество крови в суженных сосудах. Хорошее здоровье зависит от поддержания в организме баланса между двумя океанами – внутриклеточном и внеклеточном. Баланс в организме можно достигнуть употреблением качественной воды, калия и соли (натрия).


Можно верить в эти исследования, можно не верить, во всяком случае, пить воду более полезно для организма и менее затратно, чем покупать дорогие лекарства от каждой болезни.


Вода – одно из самых необходимых для живых существ вещество. На Земле, кроме воды, больше нет ни одного вещества, находящегося в нормальных условиях в жидком, готовом для употребления виде, в большом количестве, в жидкой форме при нормальных условиях для человека и сравнительно простой доступности для организмов. Кроме того, ни одно другое жидкое вещество не может обеспечить все жизненно необходимые процессы в живом организме так, как это делает вода.


И в нашем организме воды более чем достаточно. 70% воды организма находится внутри клеток в составе клеточной протоплазмы. 30% воды во внеклеточной жидкости. Межклеточная жидкость составляет 20%, вода плазмы крови – 8%, вода лимфы — 2%. Если подсчитать, сколько у нас в организме жидкости, мы получим следующие цифры: крови – около 5л, лимфы -2,5л, слюны-1,5л, желчи-05-1,5л, желудочного сока-2,5л, кишечного сока-3л. Остальная вода находится в клетках и межклеточных интерстициальных пространствах. Кроме того, каждая ткань, кроме костной, как губка наполнена водой. Особенно мозговая. Наш организм это система сообщающихся сосудов, по которым непрерывно движутся потоки разнообразных жидкостей, взаимодействующих друг с другом. И нам не должно быть все равно, какого качества эта вода и жидкость в нашем организме! Заказать воду «Диво»


 

Правила употребления воды:

  • выпить натощак утром 1,5 стакана воды, чтобы почистить кишечник и перед каждой едой выпивать стакан воды

  • не пить непосредственно перед едой (только через час после воды можно есть)

  • после еды также пить воду только через 2,5 часа, не говоря уже о чае

  • в течение дня следует выпивать около 2-х литров воды, а точнее 30 мл на 1 кг веса

  • на 1л воды ¼ ч.л. морской соли (соль задерживает воду в организме, а кофе, чай, таблетки, газировка, алкоголь – выводят воду из организма)

  • Доктор Агапкин советует пить воду по 2-3 глотка через каждые 20 минут в течении дня, чтобы вода всасывалась в клетки, так как когда мы пьем воду целым стаканом сразу — жидкость в основном уходит в мочу. (телеканал Россия, программа «О самом главном»).

  • если пьем кофе, чай, газированные напитки, алкоголь, таблетки – еще дополнительно стакан воды

  • пить больше воды при физических и умственных нагрузках, при болезни!

  • заменить воду не может ничто. Но, если у вас под рукой нет воды, то лучше всего пить свежевыжатые соки, плодово-ягодные и травяные чаи без кофеина, молоко. Только, самой собой, если вы уверены в качестве продукта.


Вода «Диво» – физиологически полноценная вода для организма высшей категории качества.


Отзывы наших покупателей о воде Диво


Автор: Мария Крупанова

6 основных, биологическая роль в жизнедеятельности


Автор Исаев Виктор Алексеевич На чтение 5 мин Опубликовано

Роль воды в клетке для живого организма незаменима. Она составляет около 70 процентов от её 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.

Содержание

  1. Какую роль выполняет в клетке вода
  2. Химическая роль
  3. Химический состав клетки
  4. Органические вещества
  5. Неорганические вещества
  6. Как образуются органические и неорганические вещества
  7. Вода в органах и тканях
  8. Функции свободной воды в бактериальных клетках
  9. Заключение

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.

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

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.

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 В12.

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.

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 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.

2.2: Вода — Биология LibreTexts

  1. Последнее обновление
  2. Сохранить как PDF
  • Идентификатор страницы
    6974
    • OpenStax
    • OpenStax

    Вы когда-нибудь задумывались, почему ученые тратят время на поиски воды на других планетах? Это потому, что вода необходима для жизни; даже мельчайшие следы его на другой планете могут указывать на то, что жизнь могла существовать или существовала на этой планете. Вода — одна из наиболее распространенных молекул в живых клетках и наиболее важная для жизни, какой мы ее знаем. Примерно 60–70 процентов вашего тела состоит из воды. Без него жизни просто не было бы.

    Вода полярна

    Атомы водорода и кислорода в молекулах воды образуют полярные ковалентные связи. Общие электроны проводят больше времени, связанного с атомом кислорода, чем с атомами водорода. У молекулы воды нет общего заряда, но есть небольшой положительный заряд на каждом атоме водорода и небольшой отрицательный заряд на атоме кислорода. Из-за этих зарядов слегка положительные атомы водорода отталкиваются друг от друга и образуют уникальную форму, показанную на рис. 2.1.6. Каждая молекула воды притягивает другие молекулы воды из-за положительных и отрицательных зарядов в разных частях молекулы. Вода также притягивает другие полярные молекулы (например, сахара), образуя водородные связи. Когда вещество легко образует водородные связи с водой, оно может растворяться в воде и называется гидрофильным («водолюбивым»). Водородные связи нелегко образуются с неполярными веществами, такими как масла и жиры (рис. \(\PageIndex{1}\)). Эти неполярные соединения являются гидрофобными («водобоязненными») и не растворяются в воде.

    Рисунок \(\PageIndex{1}\): Как показано на этом макроскопическом изображении нефти и воды, нефть является неполярным соединением и, следовательно, не растворяется в воде. Масло и вода не смешиваются. (кредит: Гаутам Догра)

    Вода стабилизирует температуру

    Водородные связи в воде позволяют ей поглощать и выделять тепловую энергию медленнее, чем многие другие вещества. Температура является мерой движения (кинетической энергии) молекул. Чем больше движение, тем выше энергия и, следовательно, выше температура. Вода поглощает большое количество энергии, прежде чем ее температура повысится. Повышенная энергия разрушает водородные связи между молекулами воды. Поскольку эти связи могут создаваться и разрушаться быстро, вода поглощает увеличение энергии и изменения температуры лишь в минимальной степени. Это означает, что вода смягчает изменения температуры внутри организмов и в окружающей их среде. По мере поступления энергии баланс между образованием и разрушением водородных связей смещается в сторону разрушения. Больше связей разрывается, чем образуется. Этот процесс приводит к высвобождению отдельных молекул воды на поверхность жидкости (например, водоема, листьев растения или кожи организма) в процессе, называемом испарением. Испарение пота, что составляет 90 процентов воды, позволяет охлаждать организм, потому что разрыв водородных связей требует затрат энергии и отбирает тепло у тела.

    И наоборот, по мере уменьшения молекулярного движения и снижения температуры выделяется меньше энергии для разрыва водородных связей между молекулами воды. Эти связи остаются неповрежденными и начинают формировать жесткую решетчатую структуру (например, лед) (рис. \(\PageIndex{2}\) a ). В замороженном виде лед менее плотный, чем жидкая вода (молекулы находятся дальше друг от друга). Это означает, что лед плавает на поверхности водоема (Рисунок \(\PageIndex{2}\) б ). В озерах, прудах и океанах лед образуется на поверхности воды, создавая изолирующий барьер, защищающий животных и растения от замерзания в воде. Если бы этого не произошло, растения и животные, живущие в воде, замерзли бы в глыбе льда и не могли бы свободно передвигаться, что сделало бы жизнь при низких температурах затруднительной или невозможной.

    Рисунок \(\PageIndex{2}\): (a) Решетчатая структура льда делает его менее плотным, чем свободно текущие молекулы жидкой воды. Меньшая плотность льда позволяет ему (б) плавать на воде. (кредит а: модификация работы Джейн Уитни; кредит б: модификация работы Карлоса Понте)

    КОНЦЕПЦИИ В ДЕЙСТВИИ

    Нажмите здесь, чтобы увидеть трехмерную анимацию структуры ледяной решетки. (Изображение создано Джейн Уитни с использованием программного обеспечения Visual Molecular Dynamics (VMD) 1 )

    Вода — отличный растворитель

    Поскольку вода полярна, имеет небольшие положительные и отрицательные заряды, ионные соединения и полярные молекулы легко раствориться в нем. Таким образом, вода — это то, что называют растворителем — вещество, способное растворять другое вещество. Заряженные частицы будут образовывать водородные связи с окружающим слоем молекул воды. Это называется сферой гидратации и служит для разделения или диспергирования частиц в воде. В случае поваренной соли (NaCl), смешанной с водой (рис. \(\PageIndex{3}\)), ионы натрия и хлорида разделяются или диссоциируют в воде, и вокруг ионов образуются сферы гидратации. Положительно заряженный ион натрия окружен частично отрицательно заряженными атомами кислорода в молекулах воды. Отрицательно заряженный ион хлора окружен частично положительными зарядами атомов водорода в молекулах воды. Эти сферы гидратации также называют гидратными оболочками. Полярность молекулы воды делает ее эффективным растворителем и играет важную роль в ее многочисленных ролях в живых системах.

    Рисунок \(\PageIndex{3}\): Когда поваренная соль (NaCl) смешивается с водой, вокруг ионов образуются сферы гидратации.

    Water Is Cohesive

    Вы когда-нибудь наполняли стакан водой до самого верха, а затем медленно добавляли еще несколько капель? Прежде чем перелиться через край, вода на самом деле образует куполообразную форму над краем стакана. Эта вода может оставаться над стеклом благодаря свойству когезии. При когезии молекулы воды притягиваются друг к другу (из-за водородных связей), удерживая молекулы вместе на границе раздела жидкость-воздух (газ), хотя в стекле больше нет места. Сплоченность порождает поверхностное натяжение, способность вещества выдерживать разрыв при растяжении или напряжении. Когда вы бросаете небольшой клочок бумаги на каплю воды, бумага плавает поверх капли воды, хотя объект плотнее (тяжелее), чем вода. Это происходит из-за поверхностного натяжения, создаваемого молекулами воды. Когезия и поверхностное натяжение удерживают молекулы воды неповрежденными, а предмет плавает на поверхности. Стальную иглу можно даже «поплавать» над стаканом с водой, если поместить ее осторожно, не нарушая поверхностного натяжения (рис. \(\PageIndex{4}\)).

    Рисунок \(\PageIndex{4}\): Вес иглы над водой снижает поверхностное натяжение; в то же время поверхностное натяжение воды тянет ее вверх, удерживая иглу на поверхности воды и удерживая ее от погружения. Обратите внимание на углубление в воде вокруг иглы. (кредит: Кори Занкер)

    Эти силы сцепления также связаны со свойством воды прилипать или притяжением между молекулами воды и другими молекулами. Это наблюдается, когда вода «поднимается» по соломинке, помещенной в стакан с водой. Вы заметите, что вода кажется выше по бокам соломинки, чем в середине. Это происходит потому, что молекулы воды притягиваются к соломинке и поэтому прилипают к ней.

    Силы сцепления и сцепления важны для поддержания жизни. Например, из-за этих сил вода может течь от корней к верхушкам растений, чтобы питать растение.

    КОНЦЕПЦИЯ В ДЕЙСТВИИ

    Чтобы узнать больше о воде, посетите Геологическую службу США «Наука о воде для школ: все о воде»! Веб-сайт.

    Буферы, pH, кислоты и основания

    pH раствора является мерой его кислотности или щелочности. Вы, вероятно, использовали лакмусовую бумагу, бумагу, обработанную натуральным водорастворимым красителем, чтобы ее можно было использовать в качестве индикатора pH, чтобы проверить, сколько кислоты или основания (щелочность) существует в растворе. Возможно, вы даже использовали его, чтобы убедиться, что вода в открытом бассейне правильно очищена. В обоих случаях этот тест pH измеряет количество ионов водорода, присутствующих в данном растворе. Высокие концентрации ионов водорода приводят к низкому pH, тогда как низкие уровни ионов водорода приводят к высокому pH. Общая концентрация ионов водорода обратно пропорциональна его рН и может быть измерена по шкале рН (рис. \(\PageIndex{5}\)). Следовательно, чем больше ионов водорода, тем ниже pH; и наоборот, чем меньше ионов водорода, тем выше рН.

    Шкала рН колеблется от 0 до 14. Изменение на одну единицу по шкале рН соответствует изменению концентрации ионов водорода в 10 раз, изменение на две единицы соответствует изменению концентрации ионов водорода в 10 раз. в 100 раз. Таким образом, небольшие изменения pH представляют собой большие изменения концентрации ионов водорода. Чистая вода нейтральна. Он не является ни кислым, ни основным, и имеет рН 7,0. Все, что ниже 7,0 (от 0,0 до 6,9), является кислотным, а все, что выше 7,0 (от 7,1 до 14,0), является щелочным. Кровь в ваших венах слабощелочная (pH = 7,4). Среда в желудке очень кислая (pH = 1–2). Апельсиновый сок слабокислый (pH = примерно 3,5), тогда как пищевая сода имеет щелочную реакцию (pH = 9)..0).

    Рисунок \(\PageIndex{5}\): Шкала pH измеряет количество ионов водорода (H + ) в веществе. (кредит: модификация работы Эдварда Стивенса)

    Кислоты — это вещества, которые обеспечивают ионы водорода (H + ) и снижают pH, тогда как основания обеспечивают ионы гидроксида (OH — ) и повышают pH. Чем сильнее кислота, тем легче она отдает H + . Например, соляная кислота и лимонный сок очень кислые и легко отдают H + 9.0058 при добавлении в воду. И наоборот, основания — это те вещества, которые легко отдают ОН — . Ионы OH – объединяются с H + с образованием воды, которая повышает pH вещества. Гидроксид натрия и многие бытовые чистящие средства очень щелочные и быстро выделяют OH – при попадании в воду, тем самым повышая pH.

    Большинство клеток в нашем организме функционируют в очень узком интервале шкалы pH, обычно в диапазоне от 7,2 до 7,6. Если pH тела выходит за пределы этого диапазона, дыхательная система работает со сбоями, как и другие органы тела. Клетки больше не функционируют должным образом, а белки разрушаются. Отклонение за пределы диапазона pH может вызвать кому или даже смерть.

    Так как же мы можем глотать или вдыхать кислотные или основные вещества и не умирать? Буферы — это ключ. Буферы легко поглощают излишки H + или OH – , тщательно поддерживая pH тела в вышеупомянутом узком диапазоне. Углекислый газ является частью важной буферной системы в организме человека; он поддерживает pH в нужном диапазоне. Эта буферная система включает угольную кислоту (H 2 CO 3 ) и бикарбонат (HCO 3 – 9).0058 ) анион. Если в организм попадает слишком много H + , бикарбонат соединяется с H + , образуя угольную кислоту и ограничивая снижение pH. Аналогичным образом, если в систему ввести слишком много ОН – , угольная кислота быстро диссоциирует на бикарбонат и ионы Н + . Ионы H + могут соединяться с ионами OH – , ограничивая увеличение pH. Хотя угольная кислота является важным продуктом этой реакции, ее присутствие мимолетно, потому что угольная кислота высвобождается из организма в виде углекислого газа каждый раз, когда мы дышим. Без этой буферной системы рН в нашем организме будет слишком сильно колебаться, и мы не сможем выжить.

    Резюме

    Вода обладает многими свойствами, которые необходимы для поддержания жизни. Он полярен, что позволяет образовывать водородные связи, которые позволяют ионам и другим полярным молекулам растворяться в воде. Таким образом, вода является отличным растворителем. Водородные связи между молекулами воды придают воде способность удерживать тепло лучше, чем многие другие вещества. По мере повышения температуры водородные связи между водой постоянно разрываются и восстанавливаются, что позволяет общей температуре оставаться стабильной, хотя в систему добавляется повышенная энергия. Силы сцепления воды учитывают свойство поверхностного натяжения. Все эти уникальные свойства воды важны в химии живых организмов.

    pH раствора является мерой концентрации ионов водорода в растворе. Раствор с большим количеством ионов водорода является кислым и имеет низкое значение рН. Раствор с большим количеством гидроксид-ионов является основным и имеет высокое значение рН. Шкала рН колеблется от 0 до 14, при этом рН 7 является нейтральным. Буферы представляют собой растворы, которые смягчают изменения pH при добавлении в буферную систему кислоты или основания. Буферы важны в биологических системах из-за их способности поддерживать постоянный уровень рН.

    Сноски

    1. 1 Humphrey, W., Dalke, A. and Schulten, K., «VMD—Visual Molecular Dynamics», J. Molec. Графика , 1996, вып. 14, стр. 33-38. http://www.ks.uiuc.edu/Research/vmd/

    Глоссарий

    кислота
    вещество, которое отдает ионы водорода и поэтому снижает pH
    адгезия
    притяжение между молекулами воды и молекулами другого вещества
    база
    вещество, которое поглощает ионы водорода и поэтому повышает рН
    буфер
    раствор, устойчивый к изменению pH за счет поглощения или выделения ионов водорода или гидроксида
    сплоченность
    межмолекулярные силы между молекулами воды, вызванные полярной природой воды; создает поверхностное натяжение
    испарение
    высвобождение молекул воды из жидкой воды с образованием водяного пара
    гидрофильный
    описывает вещество, которое растворяется в воде; водолюбивый
    гидрофобный
    описывает вещество, которое не растворяется в воде; боящийся воды
    лакмусовая бумага
    фильтровальная бумага, обработанная натуральным водорастворимым красителем, чтобы ее можно было использовать в качестве индикатора pH
    Шкала рН
    шкала от 0 до 14, которая измеряет приблизительную концентрацию ионов водорода в веществе
    растворитель
    вещество, способное растворять другое вещество
    поверхностное натяжение
    Сила сцепления на поверхности тела жидкости, препятствующая разделению молекул
    температура
    мера молекулярного движения

    Авторы и ссылки

    • Саманта Фаулер (Клейтонский государственный университет), Ребекка Руш (Общественный колледж Сэндхиллс), Джеймс Уайз (Хэмптонский университет). Оригинальный контент от OpenStax (CC BY 4.0; бесплатный доступ по адресу https://cnx.org/contents/b3c1e1d2-83…4-e119).а8аафбдд).

    Эта страница под заголовком 2.2: Вода распространяется под лицензией CC BY 4.0 и была создана, изменена и/или курирована OpenStax.

    1. Наверх
      • Была ли эта статья полезной?
      1. Тип изделия
        Раздел или страница
        Автор
        ОпенСтакс
        Лицензия
        СС BY
        Версия лицензии
        4,0
        Программа OER или Publisher
        ОпенСтакс
        Показать оглавление
        да
      2. Теги
        1. кислота
        2. адгезия
        3. база
        4. буфер
        5. сцепление
        6. испарение
        7. гидрофильный
        8. гидрофобный
        9. лакмусовая бумага
        10. Шкала рН
        11. растворитель
        12. поверхностное натяжение
        13. температура

      Биологическое значение воды | A-Level (A2/AS) Biology Revision Notes

      Присоединяйся сейчас

      Если вы готовы сдать экзамены по биологии уровня A, станьте участником прямо сейчас, чтобы получить полный доступ ко всей нашей библиотеке материалов для повторения.

      Присоединяйтесь к более чем 22 000 учащихся, сдавших экзамены благодаря нам!

      Зарегистрируйтесь ниже, чтобы получить мгновенный доступ!

      Присоединиться →

      Или попробуйте пример…

      Еще не готовы приобрести комплект для доработки? Без проблем. Если вы хотите ознакомиться с тем, что мы предлагаем, перед покупкой, у нас есть бесплатная подписка с образцами материалов для пересмотра.

      Зарегистрируйтесь в качестве бесплатного члена ниже, и вы вернетесь на эту страницу, чтобы попробовать образцы материалов перед покупкой.

      Скачать образцы →

      Быстрая навигация

       [скрыть]

      Введение

      • Вода является основой жизни на нашей планете. Он существует в различных физических состояниях – твердом, жидком и газообразном – и составляет 70 % поверхности Земли, плюс 65 – 90 % веса всех живых организмов. Вода также играет важную роль во всех процессах жизнедеятельности живых организмов.
      • Молекула воды H 2 O состоит из одного атома кислорода и двух атомов водорода. Эти атомы связаны ковалентно (ковалентной связью). В молекуле воды водород несет положительный молекулярный заряд, а кислород несет отрицательный молекулярный заряд. Таким образом, молекула воды является «полярной» молекулой, поскольку она имеет как положительные, так и отрицательные полюса.
      • Близкие молекулы воды притягиваются друг к другу за счет относительно слабого электрического притяжения (отрицательные атомы водорода притягивают положительные атомы кислорода в других молекулах). Эта связь называется «водородной связью». Вода обладает уникальными свойствами благодаря своей полярности и водородным связям между ее молекулами.

      1- Вода является полярным растворителем.

      • Вода считается «общим растворителем» или «универсальным растворителем» из-за полярности ее молекул.
        Для примера , когда хлорид натрия (NaCl) растворяется в воде, образуются положительные ионы натрия и отрицательные ионы хлора. Положительные атомы кислорода в воде притягивают отрицательные ионы хлора, а отрицательные атомы водорода притягивают положительные ионы натрия. Все полярные вещества (вещества, содержащие ионы) могут растворяться в полярных растворителях, например в воде.
      • Все необходимые для живых организмов вещества (витамины, соли, аминокислоты, газы, глюкоза) транспортируются в организме в виде растворенных в воде растворенных веществ. Эти вещества принимают участие в метаболических реакциях внутри клеток.

      2- Вода обладает способностью ионизировать молекулы, необходимые для жизни.

      • Это означает, что вода обладает способностью диссоциировать молекулы, необходимые для жизни, на положительные и отрицательные ионы (вода может делать это из-за полярности своих молекул).
        Например, , поджелудочная железа секретирует бикарбонат натрия (NaHCO 3). Это соединение ионизируется в воде на положительные ионы водорода и отрицательные ионы бикарбоната, что делает среду щелочной и, таким образом, пригодной для работы ферментов.

      3- Вода имеет высокую удельную теплоемкость.

      • Удельная теплоемкость – это количество теплоты, необходимое для повышения температуры одного грамма вещества на 1 градус Цельсия.
      • Вода имеет самую высокую удельную теплоемкость на Земле из-за водородных связей между ее молекулами.
      • В результате высокой удельной теплоемкости воде требуется большое количество энергии для повышения ее температуры, и она теряет большое количество энергии при понижении температуры. Это помогает живым организмам иметь постоянную температуру, которая необходима для жизненных процессов, происходящих в их телах. Клетки содержат много воды, чтобы поддерживать постоянную температуру.
      • Животные и растения теряют воду в результате процессов потоотделения и транспирации, что приводит к снижению их температуры.
      • Высокая удельная теплоемкость воды обеспечивает живые организмы температурами, подходящими для жизни на Земле.
      • Вода составляет почти 70% поверхности Земли. Если бы воды не было в таком большом количестве, температура Земли резко понизилась бы, так как вещества, образующие земную кору, имеют низкую удельную теплоемкость.
      • Вода, из которой состоят океаны, поглощает большое количество солнечных лучей утром и распространяет их в атмосферу ночью, чтобы поддерживать температуру Земли, пригодную для живых организмов.

      4- Вода имеет низкую вязкость и высокое поверхностное натяжение.

      • Поверхностное натяжение — это сцепление молекул на поверхности жидкости с целью занять наименьший возможный объем. Вязкость – это сопротивление жидкости течению.
      • Вода имеет низкую вязкость и высокое поверхностное натяжение благодаря водородным связям между ее молекулами; эти условия подходят для жизни.

      Эти свойства важны, потому что:

      1- Работают над сцеплением клеточных веществ.

      2- Замедляет потерю воды листьями растений через поры.

      3- Некоторые насекомые могут ходить по воде из-за сцепления молекул на ее поверхности.

      5- Плотность воды уменьшается ниже 4 ◦ C.

      • Вода расширяется, когда ее температура становится ниже 4 ◦ C (вместо сжатия). Это уменьшает его плотность и делает его плавающим. В замерзших озерах мы находим лед на поверхности, а под ним — жидкую воду.
      • Это свойство обусловлено наличием водородных связей между молекулами воды.
      • Это важное свойство, поскольку оно позволяет живым организмам жить в океанах и морях. Без этого свойства в лед превратятся все океаны и моря, а не только поверхность. Поверхностное замерзание действует как изолятор, предотвращая замерзание остальной воды.

      6- Температура замерзания воды снижается, если в ней растворены вещества.

      • Это свойство очень важно для живых организмов, так как предотвращает замерзание воды в клетках при воздействии температуры ниже 0◦C.

      7- Вода может превращаться в пар при температуре ниже точки кипения (100 ◦ C).