Индустрия здоровья. Клетка воды
Поступление воды в растительную клетку
- Поступление воды в растительную клетку происходит только при условии более высокой концентрации клеточного сока по сравнению с наружным раствором, в данном случае с почвенным.
Cосущая сила
Однако поступление воды в растительную клетку зависит не только от концентрации клеточного сока, но и от степени насыщенности клетки водой, обусловливающей величину тургорного давления, препятствующего поступлению воды в клетку. Разность между величинами осмотического потенциала и тургорного давлении называется — сосущей силой.
Она обозначается формулой:
S=Р-Т
где S — сосущая сила, Р — осмотический потенциал, Т — тургорное давление.
Сосущая сила не является постоянной и может изменяться в зависимости от величины осмотического потенциала и тургорного давления. При отсутствии последнего сосущая сила будет максимальной и равной осмотическому потенциалу.
При полной насыщенности клетки водой сосущая сила равна нулю, т. е. клетка не будет насасывать воду. Насасывание воды в клетку может возобновиться при повышении осмотического потенциала переводом в раствор осмотически недеятельных веществ в деятельные (например, крахмала в сахар).
Кроме того, поступление воды в клетку возобновится при уменьшении тургорного давления, что наблюдается при испарении воды клеткой.
Сосущая сила не всегда больше в той клетке, в которой выше осмотический потенциал. Клетки, имеющие равный осмотический потенциал, могут сосать воду с различной силой, что связано с величиной их тургорного давления.
Предположим, что 2 соседние клетки имеют одинаковый осмотический потенциал— 12 атм, но разное тургорное давление —8 и 6 атм. Сосущая сила первой клетки будет равна 4 атм, второй — 6 атм, поэтому вторая клетка сможет сосать воду из первой клетки.
Кроме того, клетка, имеющая меньший осмотический потенциал, может сосать воду из клетки с большим осмотическим потенциалом. Так, если в первой клетке осмотический потенциал 8 атм, а тургорное давление 4 атм, то сосущая сила ее равна 4 атм; если во второй клетке осмотический потенциал 10 атм, а тургорное давление 8 атм, то ее сосущая сила равна 2 атм, поэтому первая клетка, несмотря на меньший осмотический потенциал, будет сосать воду из второй клетки, имеющей больший осмотический потенциал.
Сосущая сила в процессе жизнедеятельности растения все время изменяется. Она увеличивается от клетки к клетке, начиная от корневого волоска до центрального цилиндра корня. Вследствие этого происходит передвижение воды из почвы в сосуды.
В листьях, где всегда наблюдается дефицит влаги в силу испарения, большая сосущая сила будет в испаряющих клетках листа и меньшая — около жилки. Таким образом, при возрастающей сосущей силе вода передается из сосудов листа в испаряющие клетки. В этих случаях мы наблюдаем изменение сосущей силы даже в пределах одной ткани.
Листья разных ярусов тоже имеют неодинаковую сосущую силу. Большая сосущая сила наблюдается в верхних молодых листьях, поэтому они могут отсасывать воду из нижележащихлистьев.
Сосущая сила листьев почти всегда выше сосущей силы корней, так как листья, испаряя воду, часто теряют тургор. Большая сосущая сила листьев позволяет им (особенно при недостатке влаги) оттягивать воду из других органов, например из плодов, которые имеют меньшую сосущую силу вследствие своей формы (обычно круглой) и хороших защитных покровных тканей.
В этом случае может наблюдаться опадение плодов. Листья злаков при засухе могут оттягивать воду из соцветия, поэтому часто в этот период встречаются колосья, лишенные зерен.
Сосущая сила клетки может быть и выше осмотического потенциала, если потеря воды растительной клеткой происходит не в растворе, а в атмосфере. В этом случае после полной потери тургора протоплазма не отстает от оболочки.
Объем протоплазмы при дальнейшем испарении воды будет уменьшаться, оболочка деформируется: следуя за протоплазмой, оболочка образует складки и прогибается внутрь клетки, так как между молекулами воды в протоплазме и оболочке действуют силы сцепления.
1 — Деформированные клетки при отрицательном тургоре; 2 — нормальные клеткиОболочка не только не давит на протоплазму, но в силу своей эластичности стремится ее растянуть. Следовательно, в этом случае тургорное давление из положительной величины переходит в отрицательную. Сосущая сила при этом больше осмотического потенциала:
S = Р—(—Т), т. е. S = Р + Т
Роль протоплазмы в поступлении воды в растительную клетку
Поступление воды в растительную клетку связано не только с разностью концентрации клеточного сока и почвенного раствора. Большую роль в этом процессе играет и протоплазма, состоящая из гидрофильных коллоидов, способных к изменению своей оводненности. Коллоиды могут поглощать воду (набухают) и отдавать ее.
Такое поглощение воды наблюдается в основном в молодых клетках, не имеющих вакуоли с клеточным соком, и в сухих семенах. Поглощение коллоидами протоплазмы воды возможно также и во взрослых клетках, имеющих вакуолю. Набухание протоплазмы ограничивается силами сцепления белковых молекул, и поэтому при избытке воды она выдавливается из протоплазмы в вакуолю.
На место выделенной в вакуолю воды в протоплазму могут поступать из окружающей среды ее новые порции. При этом процессе протоплазма не является пассивной средой, через которую механически протекает вода, а принимает непосредственное участие в передвижении воды в клеточный сок. От поступления и отдачи воды в очень большой степени зависит вязкость протоплазмы.
Поглощение воды клеткой может происходить также и за счет электроосмотических сил, возникающих на пограничных мембранах протоплазмы. Они обладают способностью поглощать ионы различных веществ, в том числе и воды, вследствие того, что на поверхности мембран возникают электрические заряды, создающие разность потенциалов. В результате происходит передвижение частиц воды и поступление их в клетку.
Таким образом, вода поступает в клетку как за счет осмотических сил клетки, так и при активном участии протоплазмы, т. е. набухания ее коллоидов и разности потенциалов пограничных мембран.
В зависимости от состояния протоплазмы поступление воды в клетку идет тем или иным путем. В сухие семена она поступает с силой, достигающей 1000 атм. Объясняется это тем, что биоколлоиды семян сильно обезвожены и поэтому надо много воды для их набухания. Это свойство сухих семян играет большую роль при посеве: они набухают даже в относительно сухой почве.
libtime.ru
Индустрия здоровья: КЛЕТКА,ВОДА И ЖИЗНЬ.
Однако это лишь небольшая часть той энергии, которая необходима для нормального функционирования организма. Если мы регулярно выпиваем достаточное количество воды, то большая часть необходимой энергии естественным образом производится на клеточном уровне благодаря движению воды.Поскольку передача нервных импульсов в основном зависит от электрической энергии воды, недостаток ее может вызвать состояние хронической утомляемости.
КИСЛОТНОСТЬ И КЛЕТКАЕсли по какой-нибудь причине структуры мембраны работают плохо, позволяя кислоте накапливаться в одной из зон клетки, то после достижения определенного уровня кислотности два вещества вследствие химической реакции превратятся в так называемый кинин. Кинины и производные от них вещества (К-реагенты) вызывают боль, указывая на то, что кислотность на каком-то участке повысилась, а «водный поток» слишком слаб для того, чтобы заставить работать мембранные структуры, выводящие кислоту.У кинина две основные функции. Первая — вызвать боль и обеспечить неподвижность той зоны, где не хватает воды и клетки которой из-за этого не могут нормально функционировать. Другая, не менее важная функция — стимулировать параллельную систему циркуляции, чтобы привлечь больше крови и питательных веществ.
Нужно помнить, что недостаток воды (особенно если уже появилась боль) повреждает клетку. Не стоит забывать и о том, что прием нужного количества воды может предотвратить общее или местное обезвоживание, вызывающее боль, однако если клетка уже повреждена, то в большинстве случаев (а особенно при костных и суставных болях) резкое увеличение количества выпиваемой воды не может сразу же улучшить ситуацию. Местные повреждения восстанавливаются довольно долго.Вода в организме содержится в двух состояниях — свободном и связанном. Связанная вода необходима для выполнения только определенных функций.Свободная вода, о чем говорит ее название, может выполнятьлюбые физиологические функции примерно так же, как благодаря свободным средствам можно сделать что угодно. Связанная вода, скорее, напоминает основной капитал: очень хорошо его иметь, но распорядиться им в любой момент невозможно.
Чтобы накопить «свободные средства» в своем организме, нужно об этом помнить и пить воду. Не ждите, пока заболит.
Регулярно пейте воду, даже если не ощущаете жажды. Не стоит думать, что пересохший рот — единственный симптом жажды; симптомом местного обезвоживания часто является хроническая боль, особенно связанная с ревматоидным артритом ладоней и коленей.
Старея, мы теряем способность ощущать жажду. Нам хочется выпить, к примеру, один стакан воды, а в действительности, чтобы восполнить запасы, организму нужны два, три или четыре стакана. Однако даже пара капель воды может много значить для выполнения какой-либо важной функции организма.
В организме человека ежедневно циркулирует примерно 40 стаканов воды. Такой объем воды необходим телу в течение суток, но, кроме этого, ему требуется в день еще 5-6 стаканов.
Чай, кофе и алкоголь — это не вода; они скорее высушивают тело и удаляют из него воду. Летом и при повышенной влажности, а также при продолжительной физической работе (особенно в жару) организму нужно значительно больше воды для охлаждения (выделения испарины и пота) — до 10, 15 и даже большего количества стаканов в день.
Если вы пьете столько воды, не нужно ограничивать потребление соли, иначе у вас могут возникнуть судороги, потому что соль также способствует выведению кислот из отдельных клеток и из организма в целом. Чем больше выпито воды, тем сильнее потери соли. Вода сама по себе — прекрасное мочегонное средство. Увеличение объема выделяемой мочи приведет к сравнительному увеличению потери соли, а это может вызвать разные осложнения.
«КАК ЛЕЧИТЬ БОЛИ В СПИНЕИ РЕВМАТИЧЕСКИЕ БОЛИ В СУСТАВАХ»Доктор медицины Ферейдун Батмангхелидж
health-sport-art.blogspot.ru
Вода и клетка - IMBG
"...Начнем с самого-самого, просто-таки незыблемо очевидного — субстанции, в которой протекают биохимические процессы. Совершенно понятно и абсолютно надежно установлено, что такой субстанцией в клетке всегда является вода (за редчайшими исключениями, когда ферментативные процессы осуществляются в липидной фазе мембран).Но если теперь от всех этих общих и надежных экспериментальных (но всегда частных и часто вообще косвенных) данных и их удивительно прямолинейных экстраполяции на клетку перейти к реальным, не менее надежным, непосредственно к проблеме соотнесенным данным, то все выглядит, мягко говоря, совсем не так.
В отношении воды ситуация в наших представлениях вообще находится далеко за гранью любой фантастики. Согласно существующим взглядам, все процессы в клетках протекают в водной фазе. Иначе никакой диффузии, переноса мелких молекул, движения макромолекул и т. д. просто не может быть. Вода — колыбель жизни, ее среда (для кого только внутренняя, а для кого и внутренняя и внешняя).
В процентном соотношении вода составляет основную массу организмов: она все переносит, растворяет и одновременно ространственно организует за счет гидрофильных, гидрофобных, водородных, зарядовых и прочих связей и взаимодействий; участвует почти во всех химических превращениях, всех ферментативных и неферментативных реакциях; организует (вернее, реализует заложенную в первичной последовательности) пространственную структуру всех макромолекул (да и немакро- тоже) и очень многое прочее. Все это абсолютно, безоговорочно, непреложно так и только так. В общем виде.
А вот переходя к конкретике, к деталям, ситуация разительно меняется. Если оценивать все усредненно, то воды в клетке не просто много — ее в несколько раз больше, чем всего остального вместе взятого. И, казалось бы, все в клетке должно в воде буквально плавать. До недавнего времени так и считалось. Вопросы о правомерности подобных представлений возникли после того, как начали определять в клетке истинное состояние внутриклеточной воды. Когда количество независимых определений такого состояния стало минимально достаточным для сравнений, появились комментарии.
И первым выводом оказалось то, что те самые абсолютно надежные экспериментальные данные очень часто в независимых экспериментах показывают очень противоречивые результаты. Так, количество внутриклеточной воды для сердца в 10 независимых определениях у разных исследователей колебалось от 1,81 ±0,59 до 4,32±0,24 мл Н20 на 1 г сухого остатка. Объясняется такой разброс методическими трудностями. И первым выводом оказалось то, что те самые абсолютно надежные экспериментальные данные очень часто в независимых экспериментах показывают очень противоречивые результаты. Так, количество внутриклеточной воды для сердца в 10 независимых определениях у разных исследователей колебалось от 1,81 ±0,59 до 4,32±0,24 мл Н20 на 1 г сухого остатка. Объясняется такой разброс методическими трудностями.
Надо определить воду не в органе или ткани, а именно в клетках этого органа или ткани, т. е. каким-то образом разделить воду внутриклеточную, межклеточную, в сосудах и т. д. Но и это — опять же только для суммарного определения воды в клетке. Главные же проблемы заключаются в оценках состояния этой внутриклеточной воды. «Сухой остаток» клетки — это, в основном, энергично (и в значительных количествах) адсорбирующие воду макромолекулы — белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды. Примем усредненные (по разным экспериментам) соотношения вода/сухой остаток за 3,0, т. е. на 3 мл воды — 1 г биополимеров (в основном). Это 25 %-й раствор.
Взять, например, альбумин или ДНК в виде 25 %-го раствора. Попробуйте экспериментально получить такую смесь. В каком состоянии в ней будет вода? Не надо никаких специальных измерений, чтобы стало ясно, что на капельно-жидкую воду, ту самую, которую имеют в виду, когда рассматривают внутриклеточные процессы, рассчитывать не приходится.
Но если это принять как действительность, то тогда надо признать, что в клетке нет условий для реально имеющих место скоростей биохимических процессов с их реальными непрерывными массопотоками из-за диффузии между всеми реальными промежуточными и конечными взаимосогласованными циклами. Нет потому, что скорости перемещения вследствие диффузии в таком вязком растворе резко замедлятся. И тогда производят спасающий ситуацию перерасчет.Для связанной воды дают оценки, эквивалентные кристаллизационной воде в химически чистых реагентах. А именно — количество молекул воды, прочно связанной с биологическими макромолекулами:10–11 молекул воды на пару оснований нуклеиновых кислот;14–18 молекул воды на одну молекулу липидов;0,4 г воды на 1 г сухого белка и т. д.
А уже на основании таких расчетов количество связанной воды принимается (в среднем) за 0,3 г на 1 г сухой массы клеток сердца. И это при том, что ранее выполненные скрупулезные эксперименты показали, что 0,3 г Н2 0 на 1 г сухой массы не хватит даже для того, чтобы вокруг макромолекул клетки образовался хотя бы мономолекулярный слой воды. Как же обстоит дело с остальной водой? По современным представлениям, в классическом капельно-жидком состоянии она содержится только в вакуолях. Вне их, т. е. в цитоплазме (нуклеоплазме) вода находится в каком-то структурированном состоянии. Диапазон такой структурированности, по мнению разных авторов, варьирует.
Одним из наиболее сложных (но оставляющих хоть какое-то место относительно свободной воде) является представлением о том, что заряды основных и кислых групп белков, заряды на других макромолекулах, распределение гидрофильных и гидрофобных доменов и, наконец, коллективное поведение молекул составляют причину образования зон толщиной примерно 6 нм (60 А), в которых вода подвижна так же (или почти), как при ее капельно-жидком состоянии и в ней могут быть растворены и свободно диффундировать мелкие молекулы. Но при всем том состояние воды (пока совершенно непостижимым образом) изменяется физиологически — по команде самих клеток. Это в общем-то давно известные переходы гель—золь, описанные феноменологически еще лет сто тому назад и даже в общих чертах на уровне механизмов неизвестные и поныне.
Таким образом, все основные процессы в клетке протекают не в той водной фазе, которую имеют в виду, т. е. не в свободной — «капельно-жидкой» воде. Наоборот. В клетке содержание воды в зонах метаболических процессов жестко контролируется. А капельно-жидкая вода (действительно, часто в изобилии) присутствует либо в сосудах, полостях, либо в межклеточном пространстве. Внутри же клетки — в специальных компартментах — вакуолях.Там же, где осуществляются ферментативные процессы, вода присутствует в связанном виде — адсорбирована многослойно (что допускает, но лишь в определенной мере, свободу движения) на поверхности макромолекул. И вся система нормально функционирует без капельно-жидкой воды. А наглядным примером такого состояния являются клетки организмов, вообще не потребляющие воду как таковую. У некоторых из них капельно-жидкой воды как таковой нет даже в вакуолях. Желающие проверить такое могут поймать моль (лучше не в стадии личинки, а в стадии имаго, т. е. мотылька) и убедиться в этом методом «прямого эксперимента ». Передвигаться в таких условиях мелкие молекулы еще как-то могут по слоям адсорбированной воды, а вот макромолекулам диффундировать просто не в чем.
В изучении «сухого» анабиоза (т. е. анабиоза, достигаемого высушиванием) имеются очень яркие примеры того, сколько надо воды для протекания ферментативных процессов. Вот один из них. Цисты водного ракообразного Artemia salina являются стадией жизненного цикла, приспособленного к сохранению при пересыхании водоемов. При влажности цист менее 30 г воды на 100 г их сухой массы(это те самые 0,3 г воды на 1 г сухого вещества, которые считают «связанной») все процессы прекращаются (как указывалось выше, при этом Н20 не хватает даже для образования монослоя вокруг макромолекул).
Но когда влажность повышается до 35 г воды на 100 г сухой массы цист, начинают функционировать метаболические пути углеводов, аминокислот и цикла Кребса. То есть начинают функционировать даже не отдельные ферменты, а сложные биохимические циклы. Что и как на молекулярном уровне в таких условиях может двигаться? Но даже в нормальных обводненных клетках при точных измерениях делают совершенно однозначные заключения о том, что ни вода, ни ионы «просто так» за счет диффузии не могут перемещаться на значительные расстояния.Итак — свободной воды, в которой все может плавать, диффундировать, где «всем хорошо», в клетке нет, и условий для быстрых, точных, согласованных, взаимосвязанных и т. д. биохимических реакций не существует... "
Читать продолжение — на ст. 489Читать книгу целиком — Оглавление.
imbg.livejournal.com
