Care este rolul apei într-o celulă umană?

De la copilărie, fiecare persoană știe că apa joacă un rol foarte important pentru noi. Igiena, curățarea, băutul - fiecare dintre aceste elemente integrale ale vieții este legat de apă. Studiind treptat lumea, copilul învață despre rolul apei în celulă. Poate că, din acest moment, devine clar cât de mare este semnificația ei: fără viața apei în sine este de neconceput. Datorită proprietăților sale, face posibilă funcționarea organismelor complexe.

Structura moleculei

Rolul apei în viața unei celule este direct legat de caracteristicile structurii sale. Toată lumea cunoaște formula fluidului principal al corpului nostru. fiecare apa molecula constă dintr-un atom de oxigen și doi atomi de hidrogen. Ele sunt unite într-un întreg prin polar legături covalente, bazată pe formarea unei perechi comune de electroni pentru doi atomi. O caracteristică caracteristică a moleculelor de apă este asimetria sa electrică. Atomul oxigenului este mai mult electronegativ, atrage mai puternic electronii de atomi de hidrogen. Consecința acestui fapt este deplasarea perechilor generale de electroni către atomul de oxigen.

dipol

Rolul apei în celulă depinde de caracteristicile substanței. Ca urmare a deplasării perechii totale de electroni, aceasta dobândește o polarizare. Pentru molecula de apă se caracterizează prin prezența a doi poli: fiecare atom de hidrogen are o sarcină parțial pozitivă, iar oxigenul - parțial negativ. Împreună, ele creează o moleculă neutră.

Astfel, fiecare unitate structurală de apă este un dipol. Particularitatea structurii moleculei determină natura legăturii dintre structurile vecine. Un atom de oxigen parțial negativ este atras de atomii de hidrogen ai altor molecule. Se formează așa-numitele legături de hidrogen între ele. Fiecare moleculă de apă tinde să intre în contact cu patru dintre vecinii săi. Toate nuanțele structurii menționate determină rolul biologic al apei în celulă.

caracteristici

Legăturile de hidrogen, caracteristice moleculelor de apă, determină multe din proprietățile sale. Conexiunile dintre atomii de oxigen și hidrogen sunt deosebit de puternice, adică, pentru a le rupe, este necesar să se cheltuiască o cantitate impresionantă de energie. Ca rezultat, apa are un punct de fierbere ridicat, precum și topirea și vaporizarea. Dintre substanțele similare, apa este singura substanță prezentă simultan pe pământ în trei stări agregate. Rolul apei în celulă se bazează pe această particularitate.

Interacțiunea cu substanțele hidrofile

Abilitatea inerentă a particulelor de apă de a forma legături de hidrogen permite fluidului principal al corpului să dizolve mai mulți compuși. Astfel de substanțe se numesc hidrofile, adică "prietenoase" cu apa. Acestea includ compușii ionici: sărurile, bazele și acizii. Numărul de substanțe hidrofile include compușii neionici cu polaritate. Moleculele lor conțin grupuri încărcate. Acestea sunt aminoacizi, zaharuri, alcooli simpli și alți compuși.
Rolul apei în activitatea vitală a unei celule este redus la crearea unui mediu necesar pentru accelerarea tuturor reacțiilor. Soluția este o stare a substanței în care toate moleculele sale se pot mișca mult mai liber, adică capacitatea de a reacționa este mult mai mare decât în ​​forma obișnuită.

Datorită acestor proprietăți, apa a devenit mediul principal pentru fluxul marea majoritate a reacțiilor chimice. Mai mult, de exemplu, hidroliza și întregul set de procese de oxidare-reducere sunt realizate numai cu participarea directă a fluidului principal al celulei.

reactiv

Rolul imens al apei în viața celulei este incontestabil. Participă la toate procesele importante. De exemplu, apa este necesară pentru fotosinteză. Una dintre etapele sale, fotoliza apei, constă în separarea atomilor de hidrogen și încorporarea lor în compușii organici care rezultă. În același timp, oxigenul eliberat este eliberat în atmosferă.

Rolul apelor în celulele umane și animale este asociat cu hidroliza menționată deja, distrugerea substanțelor prin adăugarea de apă. Una dintre cele mai importante reacții de acest tip în celulă este descompunerea moleculei ATP, care apare odată cu eliberarea de energie, care este folosită pentru alte procese vitale.

Interacțiunea cu substanțele hidrofobe

Unele proteine, precum și grăsimile și acizii nucleici nu se dizolvă deloc în apă, sau acest proces este foarte dificil. Astfel de substanțe se numesc hidrofobe, adică apă "înfricoșătoare". Rolul apei în celulă și corp este, de asemenea, legat de interacțiunea sa cu compuși similari.

Se pot separa moleculele de apă substanțe hidrofobe din lichidul în sine. Ca urmare, se formează așa-numitele suprafețe de interfață. Multe reacții chimice sunt efectuate asupra lor. Deci, se datorează interacțiunii fosfolipidelor, care alcătuiesc membrana celulară, cu apă formată din două straturi lipidice.

Capacitatea de căldură

Rolul biologic al apei în celulă, de asemenea, constă în participarea sa la termoreglarea. Capacitatea de căldură a apei este destul de mare. Acest lucru înseamnă că atunci când absorbi o sumă impresionantă energia termică temperatura apei se modifică ușor. Această caracteristică ajută la menținerea unei temperaturi constante în interiorul celulei, care este necesară pentru fluxul normal al multor procese și pentru a menține constanța mediului intern.

Distribuția uniformă a căldurii

O altă caracteristică caracteristică a apei este conductivitatea termică. De asemenea, ajută la menținerea continuității mediului intern. Apa poate transporta o cantitate impresionantă de căldură de la locul corpului, în cazul în care se află într-o suprasolicitare, la acele celule și țesuturi care îi lipsesc.

În plus, termoreglarea este efectuată în detrimentul evaporarea apei. Răcirea se datorează faptului că în timpul tranziției de la o stare agregată la alta, legăturile de hidrogen trebuie distruse. Și pentru aceasta, așa cum am menționat deja, este nevoie de mai multă energie.

Scheletul hidrostatic

Rolul apei în viața celulei nu se termină acolo. Fluidul principal al corpului are încă o proprietate: practic nu se contractă. Această caracteristică permite ca apa să joace rolul unui schelet hidrostatic într-o celulă. Apa creează presiune de turgor, determinând astfel proprietățile celulelor și țesuturilor, cum ar fi volumul și elasticitatea. Este ușor de înțeles rolul apei în celulă în acest sens, dacă vă uitați la copaci. Forma obișnuită a frunzelor este creată datorită presiunii crescute în celule. Există o mulțime de exemple similare în lumea organică. De exemplu, forma cunoscută de meduze sau viermi rotunzi este de asemenea susținută de un schelet hidrostatic. Pierderea de apă de către celule, respectiv, duce la procese inverse. Forma se schimbă: frunzele se estompează, ridurile de fructe, pielea își pierde elasticitatea.

Participarea la transportul substanțelor

Moleculele de apă cu legături de hidrogen sunt capabile să se conecteze nu numai una cu cealaltă, ci și cu alte substanțe. Ca urmare a acestei interacțiuni, tensiunea de suprafață, joacă un rol semnificativ în transportul de substanțe în organism. Astfel, efectul coeziunii (adeziunea moleculelor sub acțiunea lui forța de atracție, iar în cazul apei - prin legături de hidrogen) este mișcarea nutrienților în capilarele plantelor. Datorită acestei proprietăți, apa intră în plante din sol prin firele de păr.

De asemenea, rezistența tensiunii superficiale face ca fluxul de sânge capilar să fie posibil la animale și la oameni. Apa participă la mișcarea substanțelor și la îndepărtarea produselor de dezintegrare din organism.

Se pare că răspunsul la întrebarea "Care este rolul apei în celulă?" Este destul de neechivoc - este imens. Datorită proprietăților de bază ale structurii moleculare a acestui lichid, toate procesele de bază sunt posibile, fără care viața este de neconceput. Apa contribuie la cresterea reactivitatii substantelor, sustine forma celulelor si organelor, participa la furnizarea lor cu toate cele necesare, face parte din multe reactii chimice. Apa este sursa vieții și cu siguranță nu este o metaforă. Toate procesele principale ale metabolismului sunt legate de acesta, ele stau la baza interacțiunii diverșilor compuși. Din cauza acestor proprietăți, apa este substanța căutată mai întâi în timpul explorării altor planete, în încercarea de a înțelege dacă sunt potrivite pentru viață.