Филтърна мембрана за битова вода. Битови мембранни филтри - плюсове и минуси

Свойства на водата и нейната роля в клетката:

На първо място сред веществата на клетката е водата. Той представлява около 80% от масата на клетката. Водата е двойно по-важна за живите организми, тъй като е необходима не само като компонент на клетките, но за мнозина и като местообитание.

1. Водата определя физични свойстваклетки - нейният обем, еластичност.

2. Много химични процеси протичат само в воден разтвор.

3. Водата е добър разтворител: много вещества влизат в клетката от външна средавъв воден разтвор, а във воден разтвор отпадъчните продукти се отстраняват от клетката.

4. Водата има висок топлинен капацитет и топлопроводимост.

5. Водата има уникално свойство: когато се охлади от +4 до 0 градуса, тя се разширява. Следователно ледът се оказва по-лек от течната вода и остава на повърхността му. Това е много важно за организмите, живеещи в водна среда.

6. Водата може да бъде полезна лубрикант.

Биологичната роля на водата се определя от малкия размер на нейните молекули, тяхната полярност и способността да се свързват помежду си чрез водородни връзки.

Биологични функции на водата:

транспорт. Водата осигурява движението на веществата в клетката и тялото, усвояването на веществата и отстраняването на метаболитните продукти. В природата водата пренася отпадъчни продукти в почвите и водните тела.

метаболитни. Водата е среда за всички биохимични реакции, донор на електрони по време на фотосинтезата; той е необходим за хидролизата на макромолекулите до техните мономери.

Водата участва в образуването на смазочни течности и слуз, секрети и сокове в тялото.

С много малко изключения (кости и зъбен емайл), водата е преобладаващият компонент на клетката. Водата е необходима за клетъчния метаболизъм (обмяна), тъй като физиологичните процеси протичат изключително във водна среда. Молекулите на водата участват в много ензимни реакции на клетката. Например, разграждането на протеини, въглехидрати и други вещества става в резултат на тяхното взаимодействие с вода, катализирано от ензими. Такива реакции се наричат ​​реакции на хидролиза.

Водата служи като източник на водородни йони по време на фотосинтезата. Водата в клетката е в две форми: свободна и свързана. Свободната вода съставлява 95% от цялата вода в клетката и се използва главно като разтворител и като дисперсионна среда за колоидната система на протоплазмата. Свързана вода, който представлява само 4% от общата клетъчна вода, е хлабаво свързан с протеините чрез водородни връзки.

Поради асиметричното разпределение на зарядите, водната молекула действа като дипол и следователно може да бъде свързана както от положително, така и от отрицателно заредени протеинови групи. Диполното свойство на водната молекула обяснява нейната способност да се ориентира електрическо поле, се прикрепят към различни молекули и участъци от молекули, които носят заряд. В резултат на това се образуват хидрати

Поради високия си топлинен капацитет, водата абсорбира топлината и по този начин предотвратява внезапните температурни колебания в клетката. Съдържанието на вода в тялото зависи от неговата възраст и метаболитна активност. Той е най-висок в ембриона (90%) и постепенно намалява с възрастта. Съдържанието на вода в различните тъкани варира в зависимост от тяхната метаболитна активност. Например в сивото вещество на мозъка има до 80% вода, а в костите до 20%. Водата е основното средство за движение на веществата в тялото (кръвоток, лимфа, възходящи и низходящи потоци на разтвори през съдовете на растенията) и в клетката. Водата служи като „смазка“, необходима навсякъде, където има триещи се повърхности (например в ставите). Водата има максимална плътност при 4°C. Следователно ледът, който има по-ниска плътност, е по-лек от водата и плува на повърхността й, което предпазва резервоара от замръзване. Това свойство на водата спасява живота на много водни организми.

Буквално от детството всеки човек знае, че водата играе много важна роля за нас. Хигиена, почистване, пиене - всеки от тези неразделни елементи на живота е свързан с водата. Постепенно опознавайки света, детето научава за ролята на водата в клетката. Може би едва от този момент става ясно колко голямо е нейното значение: самият живот е немислим без вода. Благодарение на своите свойства, той прави възможно функционирането на сложни организми.

Структура на молекулата

Ролята на водата в живота на клетката е пряко свързана с характеристиките на нейната структура. Всеки знае формулата на основната течност на нашето тяло. Всяка водна молекула се състои от един кислороден атом и два водородни атома. Те са свързани в едно цяло благодарение на полярни ковалентни връзки, основани на образуването на обща електронна двойка между два атома. Характерна особеност на водните молекули е тяхната електрическа асиметрия. Кислородният атом е по-електроотрицателен и привлича по-силно електрони от водородни атоми. Последствието от това е изместване на общи двойки електрони към кислородния атом.

Дипол

Ролята на водата в клетката зависи от характеристиките, присъщи на това вещество. В резултат на изместването на обща двойка електрони тя се поляризира. Водната молекула се характеризира с наличието на два полюса: всеки водороден атом има частичен положителен заряд, а кислородът - частично отрицателен. Заедно те създават неутрална молекула.

Така всяка структурна единица на водата е дипол. Структурните особености на молекулата определят и характера на връзката между съседните структури. Частично отрицателният кислороден атом се привлича от водородните атоми на други молекули. Между тях се образуват така наречените водородни връзки. Всяка водна молекула се стреми да комуникира по подобен начин с четирите си съседа. Всички тези структурни нюанси определят биологичната роля на водата в клетката.

Особености

Водородните връзки, характерни за водните молекули, определят много от нейните свойства. Връзките между кислородните и водородните атоми са особено силни, което означава, че разрушаването им изисква впечатляващо количество енергия. В резултат на това водата има висока температуракипене, както и топене и изпаряване. Сред подобни вещества, водата е единственото вещество, присъстващо на Земята едновременно в три агрегатни състояния. Ролята на водата в клетката също се основава на тази характеристика.

Взаимодействие с хидрофилни вещества

Присъщата способност на водните частици да образуват водородни връзки позволява на основната телесна течност да разтваря много съединения. Такива вещества се наричат ​​хидрофилни, тоест „приятелски“ към водата. Те включват йонни съединения: соли, основи и киселини. Хидрофилните вещества също включват нейонни съединения, които имат полярност. Молекулите им съдържат заредени групи. Това са аминокиселини, захари, прости алкохоли и някои други съединения.
Ролята на водата в живота на клетката се свежда до създаването на необходимата среда за ускоряване на всички реакции. Разтворът е състояние на вещество, при което всички негови молекули могат да се движат много по-свободно, тоест способността за реакция става много по-висока, отколкото в обичайната им форма.

Благодарение на тези свойства водата се е превърнала в основна среда за по-голямата част от химичните реакции. Освен това, например, хидролизата и целият набор от редокс процеси се извършват само с прякото участие на основната клетъчна течност.

реагент

Огромната роля на водата в живота на клетката е неоспорима. Тя участва във всички важни процеси. Например водата е необходима за фотосинтезата. Един от неговите етапи, фотолизата на водата, включва отделянето на водородните атоми и включването им в получения органични съединения. В този случай освободеният кислород се освобождава в атмосферата.

Ролята на водата в клетките на човека и животните се свързва с вече споменатата хидролиза, разрушаването на веществата с добавяне на вода. Една от най-важните реакции от този вид в клетката е разграждането на АТФ молекулата, което се случва с освобождаване на енергия, която се използва за други жизненоважни процеси.

Взаимодействие с хидрофобни вещества

Някои протеини, както и мазнини и нуклеинова киселинаизобщо не се разтварят във вода или този процес е много труден. Такива вещества се наричат ​​хидрофобни, тоест „страхуващи се“ от вода. Ролята на водата в клетката и тялото също е свързана с нейното взаимодействие с подобни съединения.

Водните молекули са в състояние да отделят хидрофобни вещества от самата течност. В резултат на това се образуват така наречените интерфейси. На тях се извършват много химична реакция. По този начин именно благодарение на взаимодействието на фосфолипидите, които изграждат клетъчната мембрана, с вода се образува липиден бислой.

Топлинен капацитет

Биологичната роля на водата в клетката се състои в нейното участие в терморегулацията. Топлинният капацитет на водата е доста висок. Това означава, че докато абсорбира внушително количество топлинна енергия, температурата на водата се променя съвсем леко. Тази характеристика спомага за поддържането на постоянна температура вътре в клетката, което е необходимо за нормалното протичане на много процеси и поддържането на постоянна вътрешна среда.

Равномерно разпределение на топлината

Друг характерна особеноствода - топлопроводимост. Освен това помага за поддържане на постоянна вътрешна среда. Водата е способна да пренася впечатляващо количество топлина от област на тялото, където е в излишък, към онези клетки и тъкани, на които липсва.

В допълнение, терморегулацията се извършва и поради изпаряването на водата. Охлаждането се получава поради факта, че при движение от един агрегатно състояниев друг, водородните връзки трябва да бъдат разрушени. А това, както вече споменахме, изисква големи количества енергия.

Хидростатичен скелет

Ролята на водата в живота на клетката не свършва дотук. Основната телесна течност има друго свойство: тя практически не се компресира. Тази характеристика позволява на водата да играе ролята на хидростатичен скелет в клетката. Водата създава тургорно налягане, като по този начин определя такива свойства на клетките и тъканите като обем и еластичност. Лесно е да разберете ролята на водата в клетката в този смисъл, ако погледнете дърветата. Обичайната форма на листа се създава поради повишено налягане в клетките. Подобни примери в органичен святтегло. Например познатата форма на медуза или кръгли червеисъщо се поддържа от хидростатичния скелет.
Загубата на вода от клетките, съответно, води до обратни процеси. Започва промяна във формата: листата изсъхват, плодовете се набръчкват, кожата губи своята еластичност.

Участие в транспортирането на вещества

Използвайки водородни връзки, водните молекули могат да се свързват не само една с друга, но и с други вещества. В резултат на това взаимодействие се появява повърхностно напрежение, което играе важна роля в транспорта на веществата в тялото. По този начин следствието от кохезията (сцеплението на молекулите под въздействието на привличане, а в случая на водата - с помощта на водородни връзки) е движението на хранителни вещества в капилярите на растенията. Благодарение на същото това свойство водата преминава от почвата през кореновите власинки в растението.

Освен това силата на повърхностното напрежение прави възможен капилярния кръвен поток при животни и хора. Водата участва в движението на веществата и отстраняването на разпадните продукти от тялото.

Оказва се, че отговорът на въпроса "каква е ролята на водата в клетката?" съвсем недвусмислено - огромен е. Благодарение на основните свойства на молекулярната структура на тази течност са възможни всички основни процеси, без които животът е немислим. Водата спомага за повишаване на реактивността на веществата, поддържа формата на клетките и органите, участва в осигуряването им на всичко необходимо и е част от много химични реакции. Водата е източникът на живот и това определено не е метафора. Всички основни метаболитни процеси са свързани с него, а също така е в основата на взаимодействието на различни съединения.
Именно поради тези свойства водата е веществото, което се търси първо при изследване на други планети в опит да се разбере дали са подходящи за живот.

Отдавна е установено и общоизвестно, че 40–98 процента от масата на клетката е вода. Водата в клетката има следната роля:

• поддържане на еластичността на клетките. Когато една клетка загуби вода, листата увяхват и плодовете изсъхват;
• осигуряване на движението на веществата: навлизането на по-голямата част от веществата в клетката и отстраняването на ненужните елементи от клетката под формата на разтвори;
• химичните реакции се ускоряват именно поради разтварянето на вещества във вода;
• участие в много химични реакции;
• осигуряване на разпадането на голям брой химически вещества(те включват соли, захари);
• участие в процеса на терморегулация чрез способността за бавно охлаждане и бавно затопляне.

Ролята на водата в живота на клетката

Водата на повърхността на нашата планета е може би най-разпространеното вещество. И, колкото и да е странно. В клетката той заема най-важното място по обем. Колкото по-висока е интензивността на метаболизма в клетката, толкова повече вода съдържа тя.

В клетката водата се среща в две форми – свободна и свързана. Свободната вода е в междуклетъчните пространства, вакуолите, съдовете и кухините на органите. Необходими за транспортиране на вещества от външната среда в клетката и обратно. Свързаната вода е част от някои клетъчни структури, намира се между мембрани, протеинови молекули, влакна и е свързана с някои протеини.

Функции на водата в клетката: еластичност на клетките, запазване на обема, разтваряне различни вещества. Освен това в жизнените системи основната част от химикалите. реакциите протичат във водата.

Водата има много важни свойства, по своята изключителност не отстъпва на никое друго вещество.

Уникални свойства

Водата наистина има уникални свойства, които се определят от структурата на неговата молекула. Една водна молекула съдържа О атом и два Н атома, свързани с кислород чрез полярни ковалентни връзки. Поради характерното разположение на електроните в тази молекула има специална електрическа асиметрия. Кислородният атом е по-електроотрицателен и привлича водородните атоми по-силно; поради това общите двойки електрони във водната молекула се изместват към него.

Водата е идеален разтворител

Използвайки полярността на молекулите и способността за създаване на водородни връзки, водата лесно и бързо разтваря йонни съединения (киселини, соли, основи). Нейонните, но полярни съединения също са много разтворими във вода. Говорим за съединения, чиито молекули съдържат полярни (заредени) групи, например захари, аминокиселини и прости алкохоли.

Водата и нейната роля в живота на клетката

1. Каква структура има? вода?
2. Какво количество вода (в%) се съдържа в различните клетки?
3. Каква е ролята на водата в живите организми?

Ролята на водата в клетката.

Водата е едно от най-разпространените вещества на нашата планета. В клетка, количествено, той също е на първо място сред другите химични съединения. Колкото по-висока е интензивността метаболизъмв дадена клетка, толкова повече вода съдържа.

Водата в клетката е в две форми: свободна и свързана. Свободната вода се намира в междуклетъчните пространства, съдовете, вакуолите и кухините на органите. Служи за транспортиране на вещества от заобикаляща средав клетката и обратно. Свързаната вода е част от някои клетъчни структури, разположена между протеинови молекули, мембрани, влакна и е свързана с някои протеини.

Водата изпълнява различни функции: поддържа обем, еластичност клетки, разтваряне на различни вещества. Освен това в живите системи повечето отхимичните реакции протичат във водни разтвори.

Водата има редица свойства, които са изключително важноза живите организми.

Свойства на водата.

Уникалните свойства на водата се определят от структурата на нейната молекула. Водната молекула се състои от О атом, свързан с два Н атома чрез полярни ковалентни връзки. Характерното разположение на електроните във водната молекула й придава електрическа асиметрия. По-електроотрицателният кислороден атом привлича по-силно електроните на водородните атоми, което води до споделени двойки електронисе изместват във водната молекула в нейната посока.

Следователно, въпреки че водната молекула като цяло е незаредена, всеки от двата водородни атома носи частично положителен заряд (означен като δ+), а кислородният атом носи частично отрицателен заряд (δ-). Молекулата на водата е поляризирана и е дипол (има два полюса) (фиг. 6).

Частично отрицателният заряд на кислородния атом на една водна молекула се привлича от частично положителните водородни атоми на други молекули. Така всяка водна молекула се стреми да образува водородна връзка с четири съседни водни молекули (фиг. 7).

Водата е добър разтворител.

Поради полярността на молекулите и способността да образуват водородни връзки, водата лесно разтваря йонни съединения (соли, киселини, основи). Някои нейонни, но полярни съединения също са разтворими във вода, т.е. чиято молекула съдържа заредени (полярни) групи, например захари, прости алкохоли, аминокиселини. Веществата, които са силно разтворими във вода, се наричат ​​хидрофилни (от гръцки hygros - мокър и philia - приятелство, склонност). Когато дадено вещество премине в разтвор, неговите молекули или йони могат да се движат по-свободно и следователно реактивоспособността на веществото се увеличава.

Това обяснява защо водата е основната среда, в която протичат повечето химични реакции, а всички реакции на хидролиза и множество окислително-редукционни реакции протичат с прякото участие на водата.

Веществата, които са слабо или напълно неразтворими във вода, се наричат ​​хидрофобни (от гръцки phobos - страх). Те включват мазнини, нуклеинова киселина, някои протеини. Такива вещества могат да образуват интерфейси с вода, при които протичат много химични реакции. Следователно фактът, че водата не разтваря неполярни вещества, също е много важен за живите организми. Сред физиологично важните свойства на водата е способността й да разтваря газове (О2, С и др.).

Водата има висок топлинен капацитет, т.е. способността да абсорбира Термална енергияс минимално повишаване на собствената температура. Големият топлинен капацитет на водата предпазва телесните тъкани от бързо и силно повишаване на температурата. Много организми се охлаждат чрез изпаряване на вода (транспирация при растенията, изпотяване при животните).

Водата има и висока топлопроводимост, осигуряваща равномерно разпределение на топлината в тялото. Следователно високият специфичен топлинен капацитет и високата топлопроводимост правят водата идеална течност за поддържане на топлинното равновесие на клетките и организмите.

Водата практически не се компресира, създавайки тургорно налягане, определящо обема и еластичността на клетките и тъканите. По този начин хидростатичният скелет поддържа формата на кръгли червеи, медузи и други организми.

Водата се характеризира с оптимална сила на повърхностно напрежение за биологичните системи, която възниква поради образуването на водородни връзки между водните молекули и молекулите на други вещества. Благодарение на силата на повърхностното напрежение възниква капилярен кръвен поток, възходящи и низходящи течения на разтвори в растенията.

Хидрофилни и хидрофобни вещества.

1. Каква е особеността на структурата на водната молекула?
2. Какво е значението на водата като разтворител?
3. Какво е топлопроводимост и топлинен капацитет на водата?
4. Защо се смята, че водата е идеална течност за клетката?
5. Каква е ролята на водата в клетката?
6. Какви структурни и физикохимични характеристикиводите го определят биологична роляв клетка?

Образуването на ледени кристали в клетките може да доведе до тяхното увреждане и смърт. Известно е, че решенията различни веществазамразява при по-ниска температура от чиста вода. Затова някои организми натрупват в тъканите си вещества, които предотвратяват замръзването и образуването на ледени кристали. Така жабите могат да оживеят, след като замръзнат в лед. Това се осигурява от повишеното съдържание на глюкоза и някои други вещества в техните клетки.

Каменски А. А., Криксунов Е. В., Пасечник В. В. Биология 10 клас
Изпратено от читатели от сайта

Някои ученици трябва да напишат есе в училище на тема: „Каква роля играе водата в клетката?“ И всеки прилежен ученик от курс по обща биология знае, че без него животът на човечеството е невъзможен. Ако човек загуби до 3% течност, той започва да изпитва жажда. При загуба на около 20% течност клетките в живия организъм започват да умират, което в крайна сметка води до смърт.

Във връзка с

Значението на водата за живота на клетките

На нашата планета това вещество е най-често. Всяка клетка на живия организъм съдържа повече от него, толкова по-интензивно участва в метаболитните процеси.

Това вещество се намира в тялото както в свързана, така и в свободна форма. Свободната течност участва в транспорта от външната среда към клетката и обратно. Свободната течност действа като разтворител и се съдържа в количество от 95% от общата маса. Съдържа се в органни кухини, вакуоли, междуклетъчно пространство и кръвоносни съдове.

Свързаната течност може да се намери между влакна, протеинови молекули, мембрани, в клетъчни структури и образува съединения с определени протеини. Свързаната течност във всяка клетка съдържа не повече от 4% от общото количество.

Имоти

Това вещество е по-важно за човека, както всеки друг жив организъм, отколкото храната. . Той е основният елемент от живота на тялото и осигурява:

Като част от всяка клетка, както може да се види в таблицата по-долу, водата заема първо място по количествен състав.

Функции

Както знаете от курса училищна химия, водата служи като катализатор за различни процеси в тялото. Вътре в клетките на всеки жив организъм протичат различни химични реакции, където водата участва като реагент.

По време на процеса на храносмилане протеините, въглехидратите и мазнините протичат с участието на водни молекули и се освобождава енергия, която може да поддържа жизненоважни процеси.

Участието в хидролизата на солите му позволява да служи като източник на протони и електрони. Основният показател за вътреклетъчните процеси е способността на течно вещество да участва в обратима йонизация и да образува връзки с водород.

Транспортна функцияТова вещество също изпълнява функции вътре в органите на живия организъм. Всички отпадъчни продукти на клетката се екскретират от течни молекули. хранителни веществамолекулите на течно вещество се доставят до клетките, прониквайки в междуклетъчното пространство.

Основният компонент за лимфата и кръвта е течност. Липсата му в организма води до сгъстяване на кръвта и крехкост на кръвоносните съдове. Локално това се изразява под формата на тромбоза и кръвоизлив.

Постоянството на структурата на органите и тъканите се осигурява от факта, че не се компресира в течна форма, образувайки оптимално вътреклетъчно налягане и поддържайки структурата на клетката.

Постоянна температура вътре в тялото се поддържа поради факта, че течната молекула е топлоинтензивна структура. Голям бройпри разграждането на мазнините се генерира и енергия, която също служи за поддържане на оптимална температура.

Това вещество има малък размермолекули, полярността и способността на молекулите да се свързват помежду си с помощта на водородни връзки, което определя нейната биологична роля.

Има две функции на водата:от гледна точка на биологичните процеси:

Фотолиза

По време на фотосинтезатова вещество е източник на водородни йони. Фотолизата възниква по време на фотосинтезата. В превод от гръцки това явление означава разтваряне, разпадане или разлагане с участието на светлина. Фотолизата възниква по време на светлинната фаза на фотосинтезата, където под въздействието на светлината молекулата на това вещество се разпада на йони.

Фотолизата разгражда водната молекула на протони и електрони и освобождава кислород като страничен продукт. Именно този кислород дишат всички живи същества на планетата.