Реферат по теме «Вода и её биологическое значение». Значение воды биологическое
Реферат по теме «Вода и её биологическое значение»
ООО Учебный центр
«ПРОФЕССИОНАЛ»
Реферат по дисциплине:
« Общая и теоретическая химия »
По теме:
«Вода и её биологическое значение»
Исполнитель:
Речкунова Ольга Васильевна
Москва 2017год
Содержание
Введение 3
Вода – самое удивительное вещество на Земле 4
Строение воды 5
Биологическое значение воды 6
Вода - ценнейший природный ресурс 8
Вода и здоровье 10
Заключение 15
Список литературы 16
Введение
Никого из нас не удивляет дождь или падающий снег, гладь плавно текущей реки или озера. Другое дело – огромные просторы морей и океанов, водопады, гигантские ледники, сползающие с заоблачных высот, струи гейзеров, подобно фонтанам бьющие из-под земли. От этих красот у любого захватит дух. Но редко кто задумывается над тем, откуда взялись моря или реки, дождь или снег, каковы свойства воды, предстающей в таком разнообразном виде. Вода – самая загадочная жидкость на Земле. Певцы древних степных народов издавна воспевали её, поэты посвящали ей удивительные строки. Даже о капле воды написано множество страниц. А ученые по сей день, как и сотни лет назад, не могут дать точного ответа на, казалось бы, несложный вопрос: что такое вода?
«Вода, у тебя нет ни цвета, ни вкуса, ни запаха, тебя невозможно описать, тобой наслаждаются, не ведая, что ты такое. Нельзя сказать, что необходимо для жизни: ты сама жизнь.Ты исполняешь нас с радостью, которую не объяснишь нашими чувствами.С тобой возвращаются к нам силы, с которыми мы уже простились.По твоей милости в нас вновь начинают бурлить высохшие родники нашего сердца.»
(А. де Сент-Экзюпери. Планета людей)
Я выбрала эту тему для реферата потому что – это самая актуальная тема, так как вода это самое важное вещество на Земле без которого не может существовать ни один живой организм и не могут протекать никакие биологические, химические реакции, и технологические процессы.
Вода – одно из самых распространённых веществ в природе (гидросфера занимает 71 % поверхности Земли). Воде принадлежит важнейшая роль в геологии, истории планеты. Без воды невозможно существование живых организмов. Дело в том, что тело человека почти на 63% - 68% состоит из воды. Практически все биохимические реакции в каждой живой клетке – это реакции в водных растворах… В растворах же (преимущественно водных) протекает большинство технологических процессов на предприятиях химической промышленности, в производстве лекарственных препаратов и пищевых продуктов. И в металлургии вода чрезвычайно важна, причём не только для охлаждения. Не случайно гидрометаллургия – извлечение металлов из руд и концентратов с помощью растворов различных реагентов – стала важной отраслью промышленности.
Вода – самое удивительное вещество на Земле
Вода – вещество привычное и необычное. Известный советский учёный академик И. В. Петрянов свою научно-популярную книгу о воде назвал "самое необыкновенное вещество в мире". А "Занимательная физиология", написанная доктором биологических наук Б. Ф. Сергеевым, начинается с главы о воде – "Вещество, которое создало нашу планету".
Учёные абсолютно правы: нет на Земле вещества, более важного для нас, чем обыкновенная вода, и в тоже время не существует другого такого вещества, в свойствах которого было бы столько противоречий и аномалий, сколько в её свойствах.
Почти? поверхности нашей планеты занято океанами и морями. Твёрдой водой – снегом и льдом – покрыто 20% суши. От воды зависит климат планеты.Геофизики утверждают, что Земля давно бы остыла и превратилась в безжизненный кусок камня, если бы не вода. У неё очень большая теплоёмкость. Нагреваясь, она поглощает тепло; остывая, отдаёт его. Земная вода и поглощает, и возвращает очень много тепла и тем самым "выравнивает" климат. А от космического холода предохраняет Землю те молекулы воды, которые рассеяны в атмосфере – в облаках и в виде паров… без воды обойтись нельзя – это самое важное вещество на Земле.
Строение воды
Вода - уникальное вещество и все её аномальные свойства: высокая температура кипения, значительная растворяющая и диссоциирующая способность, малая теплопроводность, высокая теплота испарения и другие обусловлены строением её молекулы и пространственной структурой.
У отдельно взятой молекулы воды есть качество, которое проявляется только в присутствии других молекул: способность образовывать водородные мостики между атомами кислорода двух оказавшихся рядом молекул, так, что атом водорода располагается на отрезке, соединяющем атомы кислорода. Свойство образовывать такие мостики обусловлено наличием особого межмолекулярного взаимодействия, в котором существенную роль играет атом водорода. Это взаимодействие называется водородной связью.
Каждая из присоединённых к данной молекул воды сама способна к присоединению дальнейших молекул. Этот процесс можно называть "полимеризацией". Если только одна из двух возможных связей участвует в присоединении следующей молекулы, а другая остаётся вакантной, то "полимеризация" приведёт к образованию либо зигзагообразной цепи, либо замкнутого кольца. Наименьшее кольцо, по-видимому, может состоять из четырёх молекул, но величина угла 90° делает водородные связи крайне напряжёнными. Практически ненапряжёнными должны быть пятизвенные кольца (угол 108° ), а шестизвенные (угол 120° ), также как и семизвенные - напряжённые.
Рассмотрение реальных структур гидратов показывает, что, действительно, наиболее устойчиво шестизвенное кольцо, находимое в структурах льдов. Плоские кольца являются привилегией клатратных гидратов, причём во всех известных структурах чаще всего встречаются плоские пятизвенные кольца из молекул воды. Они, как правило, чередуются во всех структурах клатратных гидратов с шестизвенными кольцами, очень редко с четырёхзвенными, а в одном случае - с плоским семизвенным.
В целом структура воды представляется как смесь всевозможных гидратных структур, которые могут в ней образоваться.
В прикладном аспекте это, например, имеет важное значение для понимания действия лекарственных веществ. Как было показано Л. Полингом структурированная клатратная форма воды в межсинаптических образованиях мозга обеспечивает, с одной стороны, передачу импульсов с нейрона на нейрон, а, с другой стороны при попадании в эти участки наркозного вещества такая передача нарушается, то есть наблюдается явление наркоза. Гидратация некоторых структур мозга является одной из основ реализации действия наркотических анальгетиков (морфина).
Биологическое значение воды можно показать на примере медузы. Если высушить медузу, то остаток составит 0,1% ее живой массы. Организм форели на 84% состоит из воды, лягушки на 80%. За 9 - 10 дней вода проходит через весь организм.
Вода известна как хороший растворитель - она растворяет многие вещества. Кроме того, вода является той физико-химической средой, благодаря которой может осуществляться большинство реакций обмена веществ, обеспечивающих непрерывный процесс разрушения и восстановления живых тканей. Таким образом, вода является основной биологической жидкостью. Она не только инертная среда, она может также вступать в соединение с другими компонентами живой материи. Необходимо особо подчеркнуть это ее значение в биологическом круговороте. Одновременно вода играет роль в регулировании температуры организма и необходима для орошения его тканей.
Взрослый человек должен выпивать около 2,5 л воды в сутки. За 60 лет своей жизни он выпивает целую цистерну пресной воды (50 т). Пить очень пресные воды вредно, ибо это вызывает выщелачивание кальция из организма, особенно детского. Жажда является естественной потребностью, ее вызывает повышение осмотического давления внутри организма. Это так называемая ” тканевая жажда “, которую невозможно утолить, смазывая слизистую оболочку рта, эту потребность можно удовлетворить только введением жидкости в организм. В течение суток в пищеварительный канал поступает 9 -10 л жидкости, которая впитывается слизистой оболочкой. Из этого количества жидкости извне поступает только 2,5 л, а остальное количество распределяется следующим образом: 1,5 л слюны, столько же желудочного сока, 3 л кишечного сока, 0,7 л сока поджелудочной железы и 0,5 л желчи. В ухе у нас есть так называемый лабиринт, наполненный жидкостью, при ходьбе он регулирует равновесие нашего тела. Питьевой центр в нашем организме - это командный пункт, ведающий водным балансом человеческого тела. Он контролирует и регулирует беспрерывный обмен воды между отдельными органами. В среднем в сутки из организма человека выделяется 2 - 2,5 л воды. Чтобы поддержать водный баланс в организме необходимо вводить в него такое же количество воды. Отсюда, очевидно, то огромное значение, которое имеет вода для всех живых существ.
Что касается образования кислорода, то уже определенно известно, что кислород атмосферы - продукт разложения воды, а не углекислого газа в процессе фотосинтеза, производимого растениями. Таким образом, без воды не может быть и дыхания - первого и непременного условия жизни.
Больше всего воды в грибах, овощах и фруктах - почти 90%. Когда мы съедаем килограмм овощей, наш организм получает столько жидкости, сколько дает литр выпитого молока. Ученые считают молоко лучшим продуктом питания. В нем есть все, что нужно человеческому организму: сахар и белок, жир, минеральные соли и вода. Если взвесить твердые вещества, содержащиеся в молоке, то окажется что в нем 85 - 90% воды. Но есть растение, которое не менее ценно, чем молоко, - это соевые бобы. Смолотые и сваренные соевые бобы дают соевое молоко, из которого делают масло, потому что в них только 10% воды, тогда как масло коровье содержит 14% воды. В коровьем мясе находится столько воды, сколько в нашем собственном теле.
Следовательно, в любом продукте питания содержится то или иное количество воды и, таким образом, мы убеждаемся в том, что воду можно есть.
Вода - ценнейший природный ресурс
Вода - ценнейший природный ресурс. Она играет исключительную роль в процессах обмена веществ, составляющих основу жизни.
Огромное значение вода имеет в промышленном и сельскохозяйственном производстве. Общеизвестна необходимость ее для бытовых потребностей человека, всех растений и животных. Для многих живых существ она служит средой обитания. Рост городов, бурное развитие промышленности, интенсификация сельского хозяйства, значительное расширение площадей орошаемых земель, улучшение культурно-бытовых условий и ряд других факторов все больше усложняет проблемы обеспечения водой.Потребности в воде огромны и ежегодно возрастают. Ежегодный расход воды на земном шаре по всем видам водоснабжения составляет 3300-3500 км3. При этом 70% всего водопотребления используется в сельском хозяйстве.Много воды потребляют химическая и целлюлозно-бумажная промышленность, черная и цветная металлургия. Развитие энергетики также приводит к резкому увеличению потребности в воде. Значительное кол-во воды расходуется для потребностей отрасли животноводства, а также на бытовые потребности населения. Большая часть воды после ее использования для хозяйственно-бытовых нужд возвращается в реки в виде сточных вод. Дефицит пресной воды уже сейчас становится мировой проблемой. Все более возрастающие потребности промышленности и сельского хозяйства в воде заставляют все страны, ученых мира искать разнообразные средства для решения этой проблемы. На современном этапе определяются такие направления рационального использования водных ресурсов: более полное использование и расширенное воспроизводство ресурсов пресных вод; разработка новых технологических процессов, позволяющих предотвратить загрязнение водоемов и свести к минимуму потребление свежей воды.
Ученые подсчитали, что 97.5% всех запасов воды на планете Земля приходится на соленые воды морей и океанов. Иными словами, пресная вода составляет только 2.5% мировых запасов.Если учесть, что 75% пресной воды “заморожено” в горных ледниках и полярных шапках, еще 24% находится под землей в виде грунтовых вод, а еще 0.5% “рассредоточено” в почве в виде влаги, то получается, что на наиболее доступный и дешевый источники воды — реки, озера и прочие наземные водоемы приходится чуть больше 0.01% мировых запасов воды.Принимая во внимание то значение, которое вода имеет для жизнедеятельности человека и всего живого на Земле, приведенные цифры наглядно подтверждают сакраментальный тезис о том, что вода — одно из самых драгоценных сокровищ нашей планеты.
Вода и здоровье
Проблема чистой воды стала одной из важнейших в наше время. Научный прогресс, значительно облегчив нашу жизнь, породил другую проблему – загрязнения окружающей среды. Попить воды просто из–под крана сегодня решится далеко не каждый и правильно сделает. Конечно, все может обойтись и без фатальных последствий, но это уже очень напоминает игру в «русскую рулетку».
Итак, что же за опасности подстерегают нас в воде из-под крана?
К наиболее распространенным загрязнениям воды можно отнести железо, марганец, сульфиды, фториды, соли кальция и магния, различные органические соединения.
Присутствие железа в воде здоровью не угрожает, однако, при повышении содержания железа в воде (более 0,3 мг/л) в виде гидрокарбонатов, сульфатов, хлоридов органических комплексных соединений придает воде неприятную красно – коричневую окраску и вызывает ухудшение вкуса. При длительном употреблении внутрь воды с содержанием железа выше нормы, человек рискует приобрести различные заболевания печени, крови, аллергические реакции, нарушения репродуктивной функции.
Повышенное содержание марганца приводит к анемии, нарушению функционального состояния центральной нервной системы. Некоторые врачи говорят о мутагенном влиянии на человека повышенного содержания марганца в воде, при беременности увеличивается вероятность патогенных родов, мертворождения.
При повышенном содержании солей серной и соляной кислот (сульфаты и хлориды) вода приобретает неприятный соленый или горько – соленый привкус. Употребление такой воды приводит к нарушениям работы желудочно-кишечного тракта. Вода, в которой содержится более 350 мг хлоридов, а сульфатов более 500 мг на литр, считается неблагоприятной для здоровья.
Содержание в воде катионов кальция и магния придает воде так называемую жесткость. Оптимальный уровень жесткости – 3,0 – 3,5 мг экв/л ( = моль/ метр кубический). Постоянное употребление воды с повышенной жесткостью ведет к накоплению солей в организме, а в конечном итоге к заболеваниям суставов (артриты, полиартриты), образованию камней в почках, желчном и мочевом пузырях.
Повышенное содержание фтора приводит к крапчатости эмали зубов, увеличивается выведение кальция с мочой, уменьшается содержание кальция и фосфора в костях (приводит к их хрупкости), подавляется иммунная реактивность, происходят морфофункциональные изменения в почках и печени. Однако, низкое содержание фтора тоже не слишком хорошо - вода отвечает за состояние зубов человека. От того, сколько фтора в ней содержится, зависит частота заболевания кариесом. Считается, что фторирование воды способствует профилактике кариеса, особенно для детей. Для того, чтобы вода не нанесла вред, содержание фтора в ней должно быть в пределах 0,7 – 1,5 мг/л.Наличие в воде сульфидов (сероводорода) придает воде неприятный запах и вызывает раздражение кожи. Мышьяк вызывает расстройства центральной и периферической нервной системы, с последующим развитием полиневритов. Длительное поступление стронция в организм в больших количествах (более 7 мг/л) приводит к функциональным изменениям печени.Алюминий, накапливаясь в организме, может стать причиной старческого слабоумия, повышенной возбудимости, неврологические изменения, связанные с болезнью Паркинсона. У детей алюминий вызывает нарушения моторных реакций, анемию, головные боли, заболевание почек, печени, колиты.
Это все так называемые химические загрязнения. А ведь есть еще и органическое. Это бактерии, которые вызывают различные заболевания. Например, через загрязненную воду передаются такие болезни, как брюшной тиф, дизентерия, водная лихорадка, полиомиелит. Да и элементарное расстройство желудка – не самая приятная вещь. К счастью, бактерии погибают при простом кипячении.
В течение многих лет для обеззараживания воды применялся хлор, считавшийся самым эффективным средством. Однако хлор не только уничтожает бактерии, но и вступает в химические реакции с другими веществами, образуя при этом не менее опасные для здоровья соединения. Именно эти хлорорганические соединения (образующиеся при кипячении хлорированной воды, в частности) могут приводить к хроническим нефритам и гепатитам, токсикозам беременности, развитию диатеза у детей. Кроме того, хлор, как более активный элемент, вытесняет из организма йод, ослабляя тем самым функциональное состояние щитовидной железы. И это еще не весь перечень веществ, который может оказаться в вашем стакане. Список можно продолжать до бесконечности.
Вы еще не передумали пить воду из–под крана?
Вода - сок жизни. Такое определение дал воде Леонардо да Винчи. В воде зародилась жизнь, без воды не возможно вообще существование - ни растений, ни животных, ни людей.
Академик Ферсман назвал воду ” самым важным минералом на земле, без которого нет жизни “. Вода - это величайшая ценность не только для жителей пустыни, но и для каждого человека. Восточная поговорка гласит: “где вода, там жизнь. Где кончается вода, там кончается земля”. Все живое вещество нашей планеты на 2/3 состоит из воды. Без воздуха жизнь возможна (анаэробные организмы), без воды – нет. Недаром академик Вернадский считал, что «вода и живое вещество – генетически связанные части организованности земной коры», а немецкий физиолог Эмиль Дюбуа писал: «Жизнь – это одушевленная вода».
Без воды человек не может жить и 3 дней. Вода составляет 60% массы человека к 50 годам. Основная часть воды, около 70%, сосредоточена внутри клеток, а 30% - это внеклеточная вода, которая разделяется на две части: меньшая часть, около 7%, - это кровь и лимфа (она является фильтром крови), а большая часть – межтканевая, омывающая клетки. Без воды невозможно питание и развитие организма. Для жизни необходимо, чтобы питательные вещества попадали в кровь, которая разносит их по всему организму. Сама кровь, как показано, также содержит большое количество воды.
В каждом органе нашего тела, в каждой живой клетке идут превращения одних веществ в другие. Из поступающей в организм пищи вырабатываются сложные вещества, необходимые для его нормальной работы. Все эти превращения возможны только тогда, когда различные вещества в организме находятся в растворе. Вот почему так много воды в нашем теле. Среди многих полезных свойств воды едва ли не самым важным является ее способность утолять жажду. «Вода…- это живая кровь, которая создает жизнь там, где ее не было» (А.А.Карпинский). Человек очень быстро ощущает нарушение водного баланса. Если количество воды в человеческом организме уменьшится на 1-2% (0,5-1л) против нормы, человек испытывает жажду; при уменьшении на 5-8% (2-3 л) его кожа сморщивается, во рту пересыхает, сознание затемняется, могут появиться галлюцинации; потеря 10% влаги (~5 л) вызывает расстройство психического аппарата, нарушение глотательного рефлекса; при потере 14-15% (7-8 л) человек умирает.
Говоря о чудесных свойствах воды и ее незаменимости в живом организме, нельзя не остановиться на замечательной способности самого организма регулировать водный баланс. Как известно, по норме человек потребляет 2,5 л воды в сутки. Эта вода является жизненно необходимой для существования человека – она растворяет питательные вещества для их проникания в клетку, участвует в химических процессах при пищеварении, а также вымывает продукты жизнедеятельности и уходит из организма через почки и кожу, унося с собой вредные вещества. Если поступление воды в организм прекратилось, она продолжает выделяться через почки и кожу. При этом постоянно происходит сгущение крови. Для того чтобы прекратить дальнейшее ее сгущение, необходимо вызвать чувство жажды в «руководстве» организма. Сгущенная кровь, дойдя до головного мозга, раздражает центр, регулирующий водно-солевой баланс, оттуда поступает сигнал в кору головного мозга приблизительно следующего содержания: «Уважаемый хозяин! Надо выпить воды». Если же нет возможности утолить жажду, из названного выше центра поступает сигнал в маленькую железу, находящуюся под головным мозгом (гипофиз). На сигнал «сверху» гипофиз выделяет гормон, который кровью доставляется в почки и приказывает им в целях экономии сократить выделение воды с мочой. Такое состояние организма позволяет выиграть некоторое время, необходимое для поиска воды. Таким образом, очевидно, что жизнедеятельность человеческого организма прочно связана с водой.
Заключение
Вода - самое распространенное среди неорганических веществ на нашей планете. Она содержится практически везде: на земной поверхности и в её недрах, в мантии и в горных породах, в высоких слоях атмосферы и даже в космосе.
Таким образом, вода – самая удивительная жидкость на Земле, свойства которой превосходят всякую фантазию. Уникальные свойства воды позволяют ей выполнять не менее уникальные биологические функции.
Вода, такое привычное вещество обладает совершенно удивительными свойствами. Только благодаря этим свойствам воды стала возможна жизнь на Земле. При поиске жизни на других планетах один из важнейших вопросов – есть ли там достаточное количество воды. Уникальное значение воды для биологических систем обусловлено количественным содержанием ее в живых организмах. Вода участвует в регуляции температуры тела человека и поддержании кислотно-щелочного равновесия, кроме того, вода участвует во всех протекающих в организме химических реакциях.
Нерациональное использование воды и ее возрастающее загрязнение становятся день ото дня все более и более серьезными проблемами, которые способны довести человечество до катастрофы. Жизненно необходимо осознание каждым человеком личной и социальной ответственности за сохранение водных ресурсов и овладение практическими способами сбережения и улучшения качества воды.
Спаси себя, человече,
Сыне, родимый, спаси!
Чтоб реки текли, а не речи
По нашей великой Руси! (М.Рудаков)
Список литературы
-
Бышевский А. Ш., Терсенов О. А. Биохимия для врача, Екатеринбург: изд. "Уральский рабочий", 1994. - 378 с.
-
Грин Н., Стаут У., Тейлор Д. Биология, т. 1.: Пер. с англ. - М.: Мир, 1993. - 368 с.
-
Габуда С. П. Связанная вода. Факты и гипотезы, Новосибирск: Наука, 1982. - 159 с.
-
Зенин С. В. Водная среда как информационная матрица биологических процессов. В кн. Тезисы докладов 1 Международного симпозиума, Пущино, 1997, с. 12-13.
-
КриксуновЕ.А., Пасечник В.В. “Экология. 10-11 класс”, “Дрофа”, 2000
-
Садовничая Л. П. с соавт. Биофизическая химия, К.: Вища школа, 1986. - 271 с.
-
Сб. Структура и роль воды в живом организме, Л.: Изд. ЛГУ, 1966. - 208 с.
infourok.ru
Биологическое значение воды в клетке
Вода и ее роль в жизнедеятельности клетки
Вода и ее роль в жизнедеятельности клетки
1. Какое строение имеет вода ?2. Какое количество воды (в %) содержится в различных клетках?3. Какова роль воды в живых организмах?
Роль воды в клетке.
Вода — одно из самых распространенных веществ на нашей планете. В клетке в количественном отношении она также занимает первое место среди других химических соединений. Чем выше интенсивность обмена веществ в той или иной клетке, тем больше в ней содержится воды.
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 выполняет различные функции: сохранение объема, упругости клетки . растворение различных веществ. Кроме того, в живых системах большая часть химических реакций протекает в водных растворах.
Вода обладает рядом свойств, имеющих исключительно важное значение для живых организмов.
Уникальные свойства воды определяются структурой ее молекулы. Молекула воды состоит из атома О, связанного с двумя атомами Н полярными ковалентными связями. Характерное расположение электронов в молекуле воды придает ей электрическую асимметрию. Более электроотрицательный атом кислорода притягивает электроны атомов водорода сильнее, в результате общие пары электронов смещены в молекуле воды в его сторону.
Поэтому, хотя молекула воды в целом не заряжена, каждый из двух атомов водорода обладает частично положительным зарядом (обозначаемым δ+), а атом кислорода несет частично отрицательный заряд (δ-). Молекула воды поляризована и является диполем (имеет два полюса) (рис. 6).
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 (рис. 7).
Вода является хорошим растворителем.
Благодаря полярности молекул и способности образовывать водородные связи вода легко растворяет ионные соединения (соли, кислоты, основания). Хорошо растворяются в воде и некоторые неионные, но полярные соединения, т. е. в молекуле которых присутствуют заряженные (полярные) группы, например сахара, простые спирты, аминокислоты. Вещества, хорошо растворимые в воде, называются гидрофильными (от греч. hygros— влажный и philia — дружба, склонность). Когда вещество переходит в раствор, его молекулы или ионы могут двигаться более свободно и, следовательно, реакционная способность вещества возрастает.
Это объясняет, почему вода является основной средой, в которой протекает большинство химических реакций, а все реакции гидролиза и многочисленные окислительно-восстановительные реакции идут при непосредственном участии воды.
Вещества, плохо или вовсе нерастворимые в воде, называются гидрофобными (от греч.phobos — страх). К ним относятся 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 неполярные вещества, для живых организмов также очень важен. К числу важных в физиологическом отношении свойств воды относится ее способность растворять газы (О2, С и др.).
Вода обладает высокой теплоемкостью, т. е. способностью поглощать тепловую энергию при минимальном повышении собственной температуры. Большая теплоемкость воды защищает ткани организма от быстрого и сильного повышения температуры. Многие организмы охлаждаются, испаряя воду (транспирация у растений, потоотделение у животных).
Вода обладает также высокой теплопроводностью, обеспечивая равномерное распределение тепла по всему организму. Следовательно, высокая удельная теплоемкость и высокая теплопроводность делают воду идеальной жидкостью для поддержания теплового равновесия клетки и организма.
Вода практически не сжимается, создавая тургорное давление, определяя объем и упругость клеток и тканей. Так, именно гидростатический скелет поддерживает форму у круглых червей, медуз и других организмов.
Вода характеризуется оптимальным для биологических систем значением силы поверхностного натяжения, которое возникает благодаря образованию водородных связей между молекулами воды и молекулами других веществ. Благодаря силе поверхностного натяжения происходит капиллярный кровоток, восходящий и нисходящий токи растворов в растениях.
Гидрофильные и гидрофобные вещества.
1. В чем особенность строения молекулы воды?2. Каково значение воды как растворителя?3. Что такое теплопроводность и теплоемкость воды?4. Почему считают, что вода является идеальной жидкостью для клетки?5. Какова роль воды в клетке?6. Какие структурные и физико-химические свойства воды определяют ее биологическую роль в клетке?
Образование кристаллов льда в клетках может приводить к их повреждению и гибели. Известно, что растворы разных веществ замерзают при более низкой температуре, чем чистая вода. Поэтому некоторые организмы накапливают в своих тканях вещества, предотвращающие замерзание и образование кристаллов льда. Так, лягушки способны оживать после вмерзания в лед. Это обеспечивается повышенным содержанием в их клетках глюкозы и некоторых других веществ.
Каменский А. А. Криксунов Е. В. Пасечник В. В. Биология 10 классОтправлено читателями с интернет-сайта
Онлайн библиотека с учениками и книгами, плани-конспекти уроковс Биологии 10 класса, книги и учебники согласно календарного плана планирование Биологии 10 класса
Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам.
Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь — Образовательный форум.
6. Биологическая роль воды
Без воды жизнь на нашей планете не могла бы существовать. Вода важна для живых организмов по двум причинам. Во-первых, она является необходимым компонентом живых клеток, и, во-вторых, для многих организмов она служит еще и средой обитания. Именно поэтому следует сказать несколько слов о ее химических и физических свойствах.
Свойства эти довольно необычны и обусловлены главным образом малыми размерами молекул воды. их полярностью и способностью соединяться друг с другом водородными связями. Под полярностью подразумевают неравномерное распределение зарядов в молекуле. У воды один конец молекулы («полюс») несет небольшой положительный заряд, а другой — отрицательный. Такую молекулу называют диполем. У атома кислорода способность притягивать электроны выражена сильнее, чем у водородных атомов, поэтому атом кислорода в молекуле воды стремится оттянуть к себе электроны двух водородных атомов. Электроны заряжены отрицательно, в связи с чем атом кислорода приобретает небольшой отрицательный заряд, а водородные атомы — положительный.
В результате между молекулами воды возникает слабое электростатическое взаимодействие и, поскольку противоположные заряды притягиваются, молекулы как бы «склеиваются». Эти взаимодействия, более слабые, чем обычные ионные или ковалентные связи, называются водородными связями. Водородные связи постоянно образуются, распадаются и вновь возникают в толще воды. И хотя это слабые связи, но их совокупный эффект обусловливает многие необычные физические свойства воды. Учитывая данную особенность воды, мы можем теперь перейти к рассмотрению тех ее свойств, которые важны с биологической точки зрения.
Водородные связи между молекулами воды. А. Две молекулы воды, соединенные водородной связью-6+ — очень маленький положительный заряд; 6
— очень маленький отрицательный заряд. Б. Сеть из молекул воды, удерживаемых вместе водородными связями. Такие структуры постоянно образуются, распадаются и вновь возникают в воде, находящейся в жидком состоянии.
Биологическое значение воды
Вода как растворитель .Вода — превосходный растворитель для полярных веществ. К ним относятся ионные соединения, такие как соли, содержащие заряженные частицы (ионы), и некоторые неионные соединения, например сахара, в молекуле которых присутствуют полярные (слабо заряженные) группы (у Сахаров это несущая небольшой отрицательный заряд гидроксильная группа, —ОН). Когда вещество растворяется в воде, молекулы воды окружают ионы и полярные группы, отделяя ионы или молекулы друг от друга.
В растворе молекулы или ионы получают возможность двигаться более свободно, так что реакционная способность вещества возрастает. По этой причине в клетке большая часть химических реакций протекает в водных растворах. Неполярные вещества, например липиды, отталкиваются водой и в ее присутствии обычно притягиваются друг к другу, иными словами, неполярные вещества гидрофобны (гидрофобный — водоотталкивающий). Подобные гидрофобные взаимодействия играют важную роль в формировании мембран, а также в определении трехмерной структуры многих белковых молекул, нуклеиновых кислот и других клеточных компонентов.
Присущие воде свойства растворителя означают также, что вода служит средой для транспорта различныхвеществ. Эту роль она выполняет в крови, в лимфатической и экскреторной системах, в пищеварительном тракте и во флоэме и ксилеме растений.
Вода. Роль воды в мире. Биологическое значение воды.
Без воды жизнь на нашей планете не могла бы существовать. Вода важна для живых организмов по двум причинам. Во-первых, она является необходимым компонентом живых клеток, и, во-вторых, для многих организмов она служит еще и средой обитания. Для человека ценность имеет лишь питьевая вода. Для получения питьевой воды используются фильтры для воды. которые позволяют очистить ее от вредных примесей, сделать пригодной для питья и приготовления пищи. Именно поэтому следует сказать несколько слов о ее химических и физических свойствах.
Свойства эти довольно необычны и обусловлены главным образом малыми размерами молекул воды. их полярностью и способностью соединяться друг с другом водородными связями. Под полярностью подразумевают неравномерное распределение зарядов в молекуле. У воды один конец молекулы («полюс») несет небольшой положительный заряд, а другой — отрицательный. Такую молекулу называют диполем. У атома кислорода способность притягивать электроны выражена сильнее, чем у водородных атомов, поэтому атом кислорода в молекуле воды стремится оттянуть к себе электроны двух водородных атомов. Электроны заряжены отрицательно, в связи с чем атом кислорода приобретает небольшой отрицательный заряд, а водородные атомы — положительный.
В результате между молекулами воды возникает слабое электростатическое взаимодействие и, поскольку противоположные заряды притягиваются, молекулы как бы «склеиваются». Эти взаимодействия, более слабые, чем обычные ионные или ковалентные связи, называются водородными связями. Водородные связи постоянно образуются, распадаются и вновь возникают в толще воды. И хотя это слабые связи, но их совокупный эффект обусловливает многие необычные физические свойства воды. Учитывая данную особенность воды, мы можем теперь перейти к рассмотрению тех ее свойств, которые важны с биологической точки зрения.
Водородные связи между молекулами воды. А. Две молекулы воды, соединенные водородной связью-6+ — очень маленький положительный заряд; 6
— очень маленький отрицательный заряд. Б. Сеть из молекул воды, удерживаемых вместе водородными связями. Такие структуры постоянно образуются, распадаются и вновь возникают в воде, находящейся в жидком состоянии.
Биологическое значение воды
Вода как растворитель. Вода — превосходный растворитель для полярных веществ. К ним относятся ионные соединения, такие как соли, содержащие заряженные частицы (ионы), и некоторые неионные соединения, например сахара, в молекуле которых присутствуют полярные (слабо заряженные) группы (у Сахаров это несущая небольшой отрицательный заряд гидроксильная группа, —ОН). Когда вещество растворяется в воде, молекулы воды окружают ионы и полярные группы, отделяя ионы или молекулы друг от друга.
В растворе молекулы или ионы получают возможность двигаться более свободно, так что реакционная способность вещества возрастает. По этой причине в клетке большая часть химических реакций протекает в водных растворах. Неполярные вещества, например липиды, отталкиваются водой и в ее присутствии обычно притягиваются друг к другу, иными словами, неполярные вещества гидрофобны (гидрофобный — водоотталкивающий). Подобные гидрофобные взаимодействия играют важную роль в формировании мембран, а также в определении трехмерной структуры многих белковых молекул, нуклеиновых кислот и других клеточных компонентов.
Присущие воде свойства растворителя означают также, что вода служит средой для транспорта различных веществ. Эту роль она выполняет в крови, в лимфатической и экскреторной системах, в пищеварительном тракте и во флоэме и ксилеме растений.
Источники: http://edufuture.biz/index.php?title=Вода_и_ее_роль_в_жизнедеятельности_клетки, http://www.studfiles.ru/preview/5694910/page:6/, http://meduniver.com/Medical/Biology/81.html
septikman.ru
Реферат по теме «Вода и её биологическое значение»
schoolfiles.net
Реферат на тему "Вода и её биологическое значение"
Реферат на тему:
«_Вода и ее биологическое значение . »
Исполнитель:
Ивакина Любовь Юрьевна
Королев 2017
СОДЕРЖАНИЕ.
Содержание……………………………………………………..2
Введение…………………………………………………………3
1.История открытия воды………………………………… ....3
2.Нахождение в природе……………………..………………...3
3. Биологическое значение воды ………………… ………..4
4. Состав воды…………………..………………………………5
5. Вода растворитель……………………………………… ...5
6. Физические и химические свойства…………………… .. 6
Теплоёмкость……………………………………….………..8
Испарение, таяние, замерзание. ………………………… 8
Плотность и точка замерзания ..…………………… . . .9
6. Роль воды ……………………………………………………9
7. Талая вода…………………………………………………....9
8. Строение молекулы воды……………………………… . ..10
9. Климат и погода . ………………………………………. ..11
10. Водные ресурсы Земли. …………………………………..11
11.Использование водных ресурсов ………………………..12
12.Охрана водных ресурсов ……………………………… .. .13 13. Проблема загрязнения водных ресурсов ……………… 14 14.Заключение…..…………………………………………….. 15 10.Список использованной литературы…..…………… . …16
«Вода…Ты не имеешь ни вкуса, ни цвета, ни запаха, тебя невозможно описать - тобой наслаждаешься, не ведая, что ты такое. Ты не просто необходима для жизни, ты и есть сама жизнь. Ты божество, ты совершенство, ты самое большое богатство на свете».
Антуан де Сент - Экзюпери История открытия. 24 июня 1783 года Лавуазье и Лапласс синтезировали воду из «горючего воздуха» (водорода) и «дефлогистированного воздуха» (кислорода). В 1785 г. Лавуазье и Менье установили состав воды : 85% кислорода и 15% водорода. Состав молекулы воды (современные данные) массовая доля (О) = 88,9% , а (Н)=11,1%.
Нахождение в природе.
Вода – самое распространенное и одно из наиболее важных веществ. Она является главной составной частью живой материи и окружающей нас среды. Это определяет её биологическое значение. Вода покрывает 71% всей поверхности Земли .Запасы свободной воды составляют около 1,4*109 км3.Если бы вода распределилась по поверхности планеты равномерно, то образовался бы слой толщиной 3,8 км. Вода составляет главную часть массы растений, животных, человека, например, в теле человека массовая доля воды – около 70%. 98 % свободной воды на поверхности Земли – это солёная вода океанов и морей. Массовая доля солей в океанской воде 3,5 % ; такая вода непригодна для питья, орошения сельскохозяйственных угодий , для промышленных и бытовых целей. На пресную воду приходится лишь около 2% свободной воды, но и она распределена по поверхности планеты крайне неравномерно. Большая часть её находится в виде полярных льдов (90% только в Антарктике). В связанном виде вода находится и в земной коре. Известно, что при плавлении 1 км3 гранита может выделиться 26 млн.т воды.
Биологическое значение воды.
Жизнь возникла в воде, вода входит в состав живых тел и является средой для протекания в организме биохимических реакций. Вода составляет основную часть цитоплазмы растительной и животной клетки, растительных соков, жидких тканей животных. Вода - это внутренняя и внешняя среда для многих из них. Она осуществляет транспортировку питательных веществ и кислорода, выводит продукты распада, участвует в дыхании и терморегуляции, т.е. поддерживает температуру тела. Почти все биохимические реакции в каждой живой клетке – это реакции в водных растворах. С водой удаляются из нашего тела ядовитые шлаки; вода, выделяемая потовыми железами и испаряющаяся с поверхности кожи, регулирует температуру нашего тела. Организм человека почти на 70% состоит из воды. В коре головного мозга воды - 85%, в коже 72%, в зубной эмали всего лишь3%. Это свидетельствует о том, что в наиболее интенсивно работающих органах содержится большее число воды. Обезвоживание организма на 12-15% приводит к нарушению обмена веществ. А потеря до 25% воды – к гибели организма. Без воды человек может прожить 3 дня. Представители животного и растительного мира содержат такое же обилие воды в своих организмах. Меньше всего воды, лишь 5 – 7% веса, содержат некоторые мхи и лишайники. Большинство обитателей земного шара и растения состоят более чем на половину из воды. Например, млекопитающие содержат 60 – 68 %; рыбы – 70 %; водоросли – 90 – 98 % воды. Вода служит для многих клеток и организмов средой обитания, для которой характерно довольно значительное постоянство условий. У каждой жидкости есть такое понятие как поверхностное натяжение. Из всех жидкостей самое большое поверхностное натяжение у воды (7,6 · 10-4 Н/м). Многие мелкие организмы, благодаря поверхностному натяжению воды, удерживаются на воде или скользят по её поверхности. Вода - это основа биологической жизни на Земле.
infourok.ru
