Jaka jest rola wody w ludzkiej komórce?

Dosłownie od dzieciństwa każda osoba wie, że woda odgrywa bardzo ważną rolę dla nas. Higiena, sprzątanie, picie – każdy z tych niezbywalnych elementów życia jest połączony z wodą. Stopniowo studiując świat, dziecko uczy się roli wody w komórce. Być może dopiero od tej chwili staje się jasne, jak wielkie znaczenie ma: bez życia wody jest nie do pomyślenia. Ze względu na swoje właściwości umożliwia funkcjonowanie kompleksowych organizmów.

Struktura cząsteczki

Rola wody w życiu komórki jest bezpośrednio związana z charakterystyką jego struktury. Wszyscy znają formułę głównego płynu naszego ciała. Każda cząsteczka wody składa się z jednego atomu tlenu i dwóch atomów wodoru. Są połączone w jedną całość z powodu polarnych wiązań kowalencyjnych, w oparciu o utworzenie wspólnej pary elektronów dla dwóch atomów. Cechą charakterystyczną cząsteczek wody jest jej asymetria elektryczna. Atom tlenu jest bardziej elektroujemny, przyciąga elektrony atomów wodoru. Konsekwencją tego jest wyparcie ogólnych par elektronów w kierunku atomu tlenu.

Dipole

Rola wody w komórce zależy od charakterystyki substancji. W wyniku przesunięcia całej pary elektronów uzyskuje polaryzację. W przypadku cząsteczki wody charakteryzuje się obecnością dwóch biegunów: każdy atom wodoru ma częściowo dodatni ładunek, a tlen – częściowo ujemny. Razem tworzą neutralną cząsteczkę.

Tak więc każda strukturalna jednostka wody jest dipolem. Specyfika struktury cząsteczki determinuje naturę zależności między sąsiednimi strukturami. Częściowo ujemny atom tlenu jest przyciągany przez atomy wodoru innych cząsteczek. Powstają pomiędzy nimi tak zwane wiązania wodorowe. Każda cząsteczka wody ma tendencję do kontaktu w ten sposób z czterema sąsiadami. Wszystkie niuanse wspomnianej struktury określają biologiczną rolę wody w komórce.

Funkcje

Wiązania wodorowe, charakterystyczne dla cząsteczek wody, określają wiele jego właściwości. Połączenia między atomami tlenu i wodoru są szczególnie silne, tzn. W celu ich złamania, konieczne jest wydobycie imponującej ilości energii. W rezultacie woda ma wysoką temperaturę wrzenia, jak również stopienie i odparowanie. Wśród podobnych substancji woda jest jedyną substancją obecną na Ziemi w trzech stanach agregacyjnych. Rola wody w komórce zależy od tej szczególnej cechy.

Interakcje z substancjami hydrofilowymi

Wrodzona zdolność cząstek wody do utworzenia wiązań wodorowych pozwala głównym płynom ustrojowym rozpuścić wiele związków. Takie substancje nazywają się hydrofilową, to znaczy "przyjazną" wodą. Należą do nich związki jonowe: sole, zasady i kwasy. Liczba substancji hydrofilowych obejmuje związki niejonowe o polarności. Ich cząsteczki zawierają naładowane grupy. Są to aminokwasy, cukry, proste alkohole i niektóre inne związki.
Rola wody w czynności życiowej komórki zmniejsza się do stworzenia środowiska niezbędnego do przyspieszenia wszystkich reakcji. Rozwiązaniem jest stan substancji, w której wszystkie molekuły mogą poruszać się znacznie swobodniej, tzn. Zdolność do reagowania jest znacznie wyższa niż w zwykłej postaci.

Dzięki takim właściwościom woda stała się głównym medium dla przepływu większości reakcji chemicznych. Ponadto na przykład hydroliza i cały zestaw procesów utleniania-redukcji prowadzone są tylko z bezpośrednim udziałem głównego płynu w komórce.

Odczynnik

Ogromna rola wody w życiu komórki jest niezaprzeczalna. Uczestniczy we wszystkich ważnych procesach. Na przykład woda potrzebna jest do fotosyntezy. Jednym z jej etapów, fotolizy wody, jest oddzielenie atomów wodoru i włączenie ich do powstałych związków organicznych. W tym samym czasie uwalnia się tlen do atmosfery.

Rola wody w komórkach ludzkich i zwierzęcych jest związana z już wspomnianą hydrolizą, niszczeniem substancji z dodatkiem wody. Jedną z najważniejszych tego rodzaju reakcji w komórce jest rozkład cząsteczki ATP, która następuje w wyniku uwalniania energii, która jest wykorzystywana do innych ważnych procesów.

Interakcje z substancjami hydrofobowymi

Niektóre białka, jak również tłuszcze i kwasy nukleinowe nie rozpuszczają się w wodzie, albo ten proces jest bardzo trudny. Takie substancje nazywają się hydrofobą, czyli "straszliwą" wodą. Rola wody w komórce i ciele jest również związana z jej interakcją z podobnymi związkami.

Cząsteczki wody są zdolne do oddzielania substancji hydrofobowych od samej cieczy. W rezultacie powstają tak zwane powierzchnie styków. Są przeprowadzane na nich wiele reakcji chemicznych. Więc dzięki oddziaływaniu fosfolipidów, tworzących membranę komórkową, forma dwuwarstwy lipidów tworzy wodę.

Wydajność cieplna

W biologicznej roli wody w komórce leży również jej udział w termoregulacji. Zdolność cieplna wody jest wystarczająco wysoka. Oznacza to, że gdy imponująca ilość energii cieplnej jest pochłonięta, temperatura wody zmienia się nieznacznie. Ta cecha pomaga utrzymać stałą temperaturę wewnątrz komórki, która jest konieczna dla normalnego przepływu wielu procesów i utrzymania stałości środowiska wewnętrznego.

Równomierna dystrybucja ciepła

Inną cechą charakterystyczną wody jest przewodność cieplna. Pomaga również utrzymać ciągłość środowiska wewnętrznego. Woda może przenosić imponującą ilość ciepła z miejsca, w którym znajduje się w nadmiarze, do tych komórek i tkanek, które go brakuje.

Ponadto, termoregulację prowadzi się również przez odparowanie wody. Chłodzenie polega na tym, że podczas przejścia z jednego stanu agregatów do innego, należy zniszczyć wiązania wodorowe. I w tym celu, jak już wspomniano, potrzeba więcej energii.

Szkielet hydrostatyczny

Rola wody w życiu komórki nie kończy się tam. Główny płyn ustrojowy ma jeszcze jedną właściwość: praktycznie nie jest związana. Ta cecha pozwala wodzie na odtworzenie roli szkieletu hydrostatycznego w komórce. Woda tworzy ciśnienie turgoru, określając w ten sposób właściwości komórek i tkanek, takich jak masa i elastyczność. Łatwo jest zrozumieć rolę wody w komórce w tym sensie, jeśli spojrzysz na drzewa. Zwykła forma liści powstaje dzięki zwiększonemu ciśnieniu w komórkach. W świecie organicznym istnieje wiele podobnych przykładów. Na przykład dobrze znaną formę meduzy lub okrągłego kręgu jest również szkielet hydrostatyczny. Utrata wody przez komórki, odpowiednio, prowadzi do odwrotnych procesów. Kształt zmienia się: liście zacierają się, zmarszczki owoce, skóra traci elastyczność.

Udział w transporcie substancji

Cząsteczki wody z wiązaniami wodorowymi mogą się łączyć nie tylko ze sobą, ale także z innymi substancjami. W wyniku tego oddziaływania pojawia się napięcie powierzchniowe, które odgrywa istotną rolę w transporcie substancji w ciele. Tak więc efekt spójności (adhezji cząsteczek pod wpływem siły przyciągania, aw przypadku wody przez wiązania wodorowe) jest ruch substancji odżywczych w kapilarach roślin. Dzięki tej samej wadze woda wchodzi do rośliny z gleby przez włosy korzeniowe.

Również wytrzymałość napięcia powierzchniowego umożliwia przepływ krwi i naczyń krwionośnych u zwierząt i ludzi. Woda uczestniczy w przemieszczaniu substancji i usuwa produkty rozkładu z organizmu.

Okazuje się, że odpowiedź na pytanie "jaka jest rola wody w komórce?" Jest dość jednoznaczna – jest ogromna. Ze względu na podstawowe właściwości struktury cząsteczkowej tej cieczy możliwe są wszystkie podstawowe procesy, bez których życie jest nie do pomyślenia. Woda przyczynia się do zwiększenia reaktywności substancji, wspiera kształt komórek i narządów, uczestniczy w ich dostarczaniu ze wszystkimi niezbędnymi, jest częścią wielu reakcji chemicznych. Woda jest źródłem życia i na pewno nie jest metaforą. Wszystkie te główne procesy metabolizmu są z tym związane, ale także stanowi podstawę interakcji różnych związków. To z powodu tych właściwości woda jest substancją, która jest poszukiwana przede wszystkim podczas poszukiwań innych planet w celu zrozumienia, czy są one odpowiednie dla życia.