Filter za vodu u domaćinstvu. Domaći membranski filteri - prednosti i nedostaci

Svojstva vode i njena uloga u ćeliji:

Na prvom mjestu među supstancama ćelije je voda. On čini oko 80% mase ćelije. Voda je dvostruko važna za žive organizme, jer je neophodna ne samo kao komponenta ćelija, već mnogima i kao stanište.

1. Voda određuje fizička svojstvaćelije - njen volumen, elastičnost.

2. Mnogi hemijski procesi se dešavaju samo u vodeni rastvor.

3. Voda je dobar rastvarač: mnoge supstance ulaze u ćeliju iz spoljašnje okruženje u vodenom rastvoru, au vodenom rastvoru otpadni proizvodi se uklanjaju iz ćelije.

4. Voda ima visok toplotni kapacitet i toplotnu provodljivost.

5. Voda ima jedinstveno svojstvo: kada se ohladi od +4 do 0 stepeni, širi se. Stoga se ispostavlja da je led lakši od tekuće vode i ostaje na njegovoj površini. Ovo je veoma važno za organizme koji žive u njima vodena sredina.

6. Voda može biti dobra lubrikant.

Biološka uloga vode određena je malom veličinom njenih molekula, njihovim polaritetom i sposobnošću da se međusobno povezuju vodoničnim vezama.

Biološke funkcije vode:

transport. Voda osigurava kretanje tvari u ćeliji i tijelu, apsorpciju tvari i uklanjanje metaboličkih produkata. U prirodi voda prenosi otpadne proizvode u tlo i vodena tijela.

metabolički. Voda je medij za sve biohemijske reakcije, donor elektrona tokom fotosinteze; neophodan je za hidrolizu makromolekula do njihovih monomera.

Voda učestvuje u stvaranju mazivih tečnosti i sluzi, sekreta i sokova u organizmu.

Uz vrlo malo izuzetaka (kosti i zubna caklina), voda je dominantna komponenta ćelije. Voda je neophodna za ćelijski metabolizam (razmjenu), budući da se fiziološki procesi odvijaju isključivo u vodenoj sredini. Molekuli vode sudjeluju u mnogim enzimskim reakcijama ćelije. Na primjer, razgradnja proteina, ugljikohidrata i drugih supstanci nastaje kao rezultat njihove interakcije s vodom koju kataliziraju enzimi. Takve reakcije se nazivaju reakcije hidrolize.

Voda služi kao izvor vodonikovih jona tokom fotosinteze. Voda u ćeliji je u dva oblika: slobodna i vezana. Slobodna voda čini 95% sve vode u ćeliji i koristi se uglavnom kao rastvarač i kao disperzioni medij za koloidni sistem protoplazme. Vezana voda, koji čini samo 4% ukupne ćelijske vode, labavo je povezan sa proteinima vodoničnim vezama.

Zbog asimetrične raspodjele naboja, molekula vode djeluje kao dipol i stoga može biti vezana i pozitivno i negativno nabijenim proteinskim grupama. Svojstvo dipola molekule vode objašnjava njenu sposobnost da se orijentiše električno polje, vezuju se za različite molekule i dijelove molekula koji nose naboj. Kao rezultat, nastaju hidrati

Zbog svog velikog toplotnog kapaciteta, voda apsorbuje toplotu i na taj način sprečava nagle temperaturne fluktuacije u ćeliji. Sadržaj vode u tijelu ovisi o njegovoj starosti i metabolička aktivnost. Najveći je u embrionu (90%) i postepeno se smanjuje s godinama. Sadržaj vode u različitim tkivima varira u zavisnosti od njihove metaboličke aktivnosti. Na primjer, u sivoj tvari mozga ima do 80% vode, a u kostima do 20%. Voda je glavno sredstvo kretanja tvari u tijelu (krvotok, limfa, uzlazne i silazne struje rastvora kroz sudove biljaka) i u ćeliji. Voda služi kao „mazivo“, neophodno svuda gde se trljaju površine (na primer, u zglobovima). Voda ima najveću gustinu na 4°C. Stoga je led, koji ima manju gustoću, lakši od vode i pluta na njenoj površini, što štiti rezervoar od smrzavanja. Ovo svojstvo vode spašava živote mnogih vodenih organizama.

Bukvalno od detinjstva svaka osoba zna da voda igra veoma važnu ulogu za nas. Higijena, čišćenje, piće - svaki od ovih sastavnih elemenata života povezan je s vodom. Postepeno istražujući svijet, dijete uči o ulozi vode u ćeliji. Možda tek od ovog trenutka postaje jasno koliki je njegov značaj: sam život je nezamisliv bez vode. Zahvaljujući svojim svojstvima, omogućava funkcionisanje složenih organizama.

Struktura molekula

Uloga vode u životu ćelije direktno je povezana sa karakteristikama njene strukture. Svi znaju formulu glavne tečnosti našeg tijela. Svaki molekul vode sastoji se od jednog atoma kisika i dva atoma vodika. Oni su povezani u jedinstvenu celinu zahvaljujući polarnim kovalentnim vezama, zasnovanim na formiranju zajedničkog elektronskog para između dva atoma. Karakteristična karakteristika molekula vode je njena električna asimetrija. Atom kisika je elektronegativniji i jače privlači elektrone iz atoma vodika. Posljedica toga je pomicanje uobičajenih parova elektrona prema atomu kisika.

Dipole

Uloga vode u ćeliji ovisi o karakteristikama svojstvenim ovoj tvari. Kao rezultat pomicanja uobičajenog para elektrona, on postaje polariziran. Molekul vode karakterizira prisustvo dva pola: svaki atom vodika ima parcijalni pozitivan naboj, a kisik - djelomično negativan. Zajedno stvaraju neutralni molekul.

Dakle, svaka strukturna jedinica vode je dipol. Strukturne karakteristike molekula također određuju prirodu veze između susjednih struktura. Djelomično negativni atom kisika privučen je atomima vodika drugih molekula. Između njih nastaju takozvane vodikove veze. Svaki molekul vode nastoji komunicirati na sličan način sa svoja četiri susjeda. Sve ove strukturne nijanse određuju biološku ulogu vode u ćeliji.

Posebnosti

Vodikove veze, karakteristične za molekule vode, određuju mnoga njena svojstva. Veze između atoma kiseonika i vodonika su posebno jake, što znači da je za njihovo razbijanje potrebna impresivna količina energije. Kao rezultat toga, voda ima visoka temperatura ključanja, kao i topljenja i isparavanja. Među sličnim supstancama, voda je jedina supstanca prisutna na Zemlji istovremeno u tri agregatna stanja. Uloga vode u ćeliji takođe se zasniva na ovoj osobini.

Interakcija sa hidrofilnim supstancama

Inherentna sposobnost čestica vode da formiraju vodonične veze omogućava glavnoj tjelesnoj tekućini da otapa mnoga jedinjenja. Takve tvari nazivaju se hidrofilnim, odnosno "prijateljskim" prema vodi. To uključuje jonska jedinjenja: soli, baze i kiseline. Hidrofilne supstance takođe uključuju nejonska jedinjenja koja imaju polaritet. Njihovi molekuli sadrže nabijene grupe. To su aminokiseline, šećeri, jednostavni alkoholi i neka druga jedinjenja.
Uloga vode u životu ćelije svodi se na stvaranje okruženja neophodnog za ubrzavanje svih reakcija. Otopina je stanje tvari u kojem se svi njeni molekuli mogu kretati mnogo slobodnije, odnosno sposobnost reagiranja postaje mnogo veća nego u njihovom uobičajenom obliku.

Zahvaljujući ovim svojstvima, voda je postala glavni medij za veliku većinu hemijskih reakcija. Štoviše, na primjer, hidroliza i cijeli niz redoks procesa provode se samo uz direktno sudjelovanje glavne ćelijske tekućine.

Reagens

Ogromna uloga vode u životu ćelije je nesporna. Ona učestvuje u svim važnim procesima. Na primjer, voda je neophodna za fotosintezu. Jedna od njegovih faza, fotoliza vode, uključuje odvajanje atoma vodika i njihovo uključivanje u nastali organska jedinjenja. U tom slučaju se oslobođeni kisik oslobađa u atmosferu.

Uloga vode u ljudskim i životinjskim stanicama povezana je sa već spomenutom hidrolizom, uništavanjem tvari dodatkom vode. Jedna od najvažnijih reakcija ove vrste u ćeliji je razgradnja molekula ATP-a, do koje dolazi oslobađanjem energije koja se koristi za druge vitalne procese.

Interakcija sa hidrofobnim supstancama

Neki proteini, kao i masti i nukleinske kiseline uopšte se ne otapaju u vodi ili je ovaj proces veoma težak. Takve tvari se nazivaju hidrofobne, odnosno "bojeće se" vode. Uloga vode u ćeliji i tijelu također je povezana s njenom interakcijom sa sličnim spojevima.

Molekuli vode su u stanju da odvoje hidrofobne supstance od same tečnosti. Kao rezultat, formiraju se tzv. interfejsi. Mnogi se izvode na njima hemijske reakcije. Dakle, upravo zahvaljujući interakciji fosfolipida koji čine ćelijska membrana, sa vodom se formira lipidni dvosloj.

Toplotni kapacitet

Biološka uloga vode u ćeliji leži u njenom učešću u termoregulaciji. Toplotni kapacitet vode je prilično visok. To znači da se, dok apsorbira impresivnu količinu toplinske energije, temperatura vode samo neznatno mijenja. Ova karakteristika pomaže u održavanju konstantne temperature unutar ćelije, koja je neophodna za normalan tok mnogih procesa i održavanje konstantnog unutrašnjeg okruženja.

Ravnomjerna raspodjela topline

Još jedan karakteristična karakteristika voda - toplotna provodljivost. Takođe pomaže u održavanju konstantnog unutrašnjeg okruženja. Voda je sposobna prenijeti impresivnu količinu topline iz dijela tijela gdje je ima u višku na one ćelije i tkiva kojima je nedostaje.

Osim toga, termoregulacija se provodi i zbog isparavanja vode. Do hlađenja dolazi zbog činjenice da kada se krećete od jednog stanje agregacije u drugom, vodonične veze moraju biti uništene. A to, kao što je već spomenuto, zahtijeva velike količine energije.

Hidrostatički skelet

Uloga vode u životu ćelije se tu ne završava. Glavna tjelesna tekućina ima još jedno svojstvo: praktički se ne komprimira. Ova karakteristika omogućava vodi da igra ulogu hidrostatskog skeleta u ćeliji. Voda stvara turgor pritisak, određujući tako svojstva ćelija i tkiva kao što su volumen i elastičnost. Lako je razumjeti ulogu vode u ćeliji u tom smislu ako pogledate drveće. Uobičajeni oblik lista nastaje zbog povećanog pritiska u ćelijama. Slični primjeri u organski svijet težina. Na primjer, poznati oblik meduze ili okrugli crvi također je podržan hidrostatskim skeletom.
Gubitak vode ćelijama, prema tome, dovodi do obrnutih procesa. Počinje promjena oblika: listovi venu, plodovi se naboraju, koža gubi elastičnost.

Učešće u transportu materija

Koristeći vodikove veze, molekule vode mogu se povezati ne samo jedni s drugima, već i s drugim tvarima. Kao rezultat ove interakcije pojavljuje se površinska napetost, koja igra značajnu ulogu u transportu tvari u tijelu. Dakle, posljedica kohezije (adhezije molekula pod utjecajem privlačenja, a u slučaju vode - uz pomoć vodikovih veza) je kretanje hranjivih tvari u kapilarama biljaka. Zahvaljujući ovoj istoj osobini, voda se kreće iz tla kroz korijenske dlačice u biljku.

Također, sila površinske napetosti omogućava kapilarni protok krvi kod životinja i ljudi. Voda je uključena u kretanje tvari i uklanjanje produkata raspadanja iz tijela.

Ispostavilo se da je odgovor na pitanje "koja je uloga vode u ćeliji?" sasvim nedvosmisleno - ogroman je. Zahvaljujući osnovnim svojstvima molekularne strukture ove tečnosti, mogući su svi osnovni procesi bez kojih je život nezamisliv. Voda pomaže u povećanju reaktivnosti supstanci, održava oblik ćelija i organa, učestvuje u obezbeđivanju svega što im je potrebno i deo je mnogih hemijskih reakcija. Voda je izvor života i to definitivno nije metafora. Uz njega su povezani svi važni metabolički procesi, a u osnovi je i interakcija različitih jedinjenja.
Upravo zbog ovih svojstava voda je supstanca koja se prvo traži kada se istražuju druge planete u pokušaju da se shvati da li su pogodne za život.

Odavno je utvrđeno i opšte je poznato da 40-98 posto mase ćelije čini voda. Voda u ćeliji ima sljedeću ulogu:

• održavanje elastičnosti ćelije. Kada ćelija izgubi vodu, listovi venu i plodovi se suše;
• osiguravanje kretanja tvari: ulazak najveće količine tvari u ćeliju i uklanjanje nepotrebnih elemenata iz ćelije u obliku otopina;
• kemijske reakcije se ubrzavaju upravo zbog rastvaranja tvari u vodi;
• učešće u mnogim hemijskim reakcijama;
• osiguravajući raspad velikog broja hemikalije(to uključuje soli, šećere);
• učešće u procesu termoregulacije kroz sposobnost laganog hlađenja i laganog zagrijavanja.

Uloga vode u životu ćelije

Voda na površini naše planete je možda najrasprostranjenija tvar. I, začudo. U ćeliji zauzima najvažniju poziciju u smislu zapremine. Što je veći intenzitet metabolizma u ćeliji, ona sadrži više vode.

U ćeliji se voda javlja u dva oblika - slobodna i vezana. Slobodna voda se nalazi u međućelijskim prostorima, vakuolama, sudovima i šupljinama organa. Potreban za transport supstanci iz spoljašnje sredine u ćeliju i obrnuto. Vezana voda je dio nekih ćelijskih struktura, nalazi se između membrana, proteinskih molekula, vlakana i povezana je s nekim proteinima.

Funkcije vode u ćeliji: elastičnost ćelije, očuvanje volumena, otapanje razne supstance. Štaviše, u životnim sistemima glavni deo hemikalija. reakcije se odvijaju u vodi.

Voda ima mnoga važna svojstva, po svojoj ekskluzivnosti, nije inferiorna u odnosu na bilo koju drugu supstancu.

Jedinstvena svojstva

Voda zaista ima jedinstvena svojstva, koje su određene strukturom njegove molekule. Jedan molekul vode sadrži O atom i dva H atoma povezana s kisikom polarnim kovalentnim vezama. Zbog karakterističnog rasporeda elektrona u ovoj molekuli postoji posebna električna asimetrija. Atom kisika je elektronegativniji i jače privlači atome vodika; zbog toga se uobičajeni parovi elektrona u molekuli vode pomjeraju prema njoj.

Voda je idealan rastvarač

Koristeći polaritet molekula i sposobnost stvaranja vodoničnih veza, voda lako i brzo otapa ionska jedinjenja (kiseline, soli, baze). Nejonska, ali polarna jedinjenja su takođe veoma rastvorljiva u vodi. Riječ je o spojevima čiji molekuli sadrže polarne (nabijene) grupe, na primjer, šećere, aminokiseline i jednostavne alkohole.

Voda i njena uloga u životu ćelije

1. Kakvu strukturu ima? vode?
2. Koju količinu vode (u%) sadrže različite ćelije?
3. Koja je uloga vode u živim organizmima?

Uloga vode u ćeliji.

Voda je jedna od najčešćih supstanci na našoj planeti. U ćeliji, kvantitativno, zauzima prvo mjesto među ostalim hemijskim jedinjenjima. Što je veći intenzitet metabolizam u datoj ćeliji, sadrži više vode.

Voda u ćeliji je u dva oblika: slobodna i vezana. Slobodna voda se nalazi u međućelijskim prostorima, sudovima, vakuolama i šupljinama organa. Služi za transport materija iz okruženje u ćeliju i obrnuto. Vezana voda je dio nekih ćelijskih struktura, nalazi se između proteinskih molekula, membrana, vlakana, a povezana je s nekim proteini.

Voda obavlja različite funkcije: održavanje volumena, elastičnost ćelije, rastvaranje raznih supstanci. Štaviše, u živim sistemima većina hemijske reakcije se dešavaju u vodenim rastvorima.

Voda ima niz svojstava koja su isključivo važno za žive organizme.

Svojstva vode.

Jedinstvena svojstva vode određena su strukturom njene molekule. Molekul vode sastoji se od atoma O koji je povezan sa dva H atoma polarnim kovalentnim vezama. Karakterističan raspored elektrona u molekuli vode daje joj električnu asimetriju. Elektronegativniji atom kisika jače privlači elektrone atoma vodika, što rezultira zajedničkim parovima elektrona su pomjereni u molekuli vode u njegovom smjeru.

Stoga, iako je molekula vode kao cjelina nenabijena, svaki od dva atoma vodika nosi djelomično pozitivan naboj (označen δ+), a atom kisika nosi djelomično negativan naboj (δ-). Molekul vode je polarizovan i predstavlja dipol (ima dva pola) (slika 6).

Djelomično negativni naboj atoma kisika jedne molekule vode privlače djelomično pozitivni atomi vodika drugih molekula. Dakle, svaki molekul vode teži da formira vodikovu vezu sa četiri susjedna molekula vode (slika 7).

Voda je dobar rastvarač.

Zbog polariteta molekula i sposobnosti stvaranja vodoničnih veza, voda lako otapa jonska jedinjenja (soli, kiseline, baze). Neka nejonska, ali polarna jedinjenja su takođe rastvorljiva u vodi, tj. čija molekula sadrži naelektrisane (polarne) grupe, na primer šećere, jednostavne alkohole, aminokiseline. Supstance koje su visoko rastvorljive u vodi nazivaju se hidrofilnim (od grčkog hygros - mokar i philia - prijateljstvo, sklonost). Kada supstanca pređe u rastvor, njeni molekuli ili ioni mogu se slobodnije kretati i samim tim se povećava reaktivnost supstance.

To objašnjava zašto je voda glavni medij u kojem se odvija većina kemijskih reakcija, a sve reakcije hidrolize i brojne redoks reakcije odvijaju se uz direktno sudjelovanje vode.

Tvari koje su slabo ili potpuno netopive u vodi nazivaju se hidrofobne (od grčkog phobos - strah). To uključuje masti, nukleinske kiseline, neki proteini. Takve tvari mogu formirati međusklopove s vodom na kojima se odvijaju mnoge kemijske reakcije. Stoga je i činjenica da voda ne otapa nepolarne tvari vrlo važna za žive organizme. Među fiziološki važnim svojstvima vode je njena sposobnost da rastvara gasove (O2, C, itd.).

Voda ima veliki toplotni kapacitet, odnosno sposobnost apsorpcije toplotnu energiju uz minimalno povećanje vlastite temperature. Veliki toplotni kapacitet vode štiti tjelesna tkiva od brzog i snažnog porasta temperature. Mnogi organizmi se hlade isparavanjem vode (transpiracija kod biljaka, znojenje kod životinja).

Voda takođe ima visoku toplotnu provodljivost, obezbeđujući ravnomernu distribuciju toplote po celom telu. Posljedično, visoki specifični toplinski kapacitet i visoka toplinska provodljivost čine vodu idealnom tekućinom za održavanje toplinske ravnoteže ćelije i organizma.

Voda se praktički ne komprimira, stvarajući turgorski pritisak, određujući volumen i elastičnost stanica i tkiva. Dakle, hidrostatski skelet održava oblik okruglih crva, meduza i drugih organizama.

Vodu karakteriše optimalna sila površinskog napona za biološke sisteme, koja nastaje stvaranjem vodoničnih veza između molekula vode i molekula drugih supstanci. Zbog sile površinske napetosti dolazi do kapilarnog protoka krvi, uzlaznih i silaznih strujanja otopina u biljkama.

Hidrofilne i hidrofobne supstance.

1. Koja je posebnost strukture molekula vode?
2. Kakav je značaj vode kao rastvarača?
3. Šta je toplotna provodljivost i toplotni kapacitet vode?
4. Zašto se veruje da je voda idealna tečnost za ćeliju?
5. Koja je uloga vode u ćeliji?
6. Koje strukturne i fizička i hemijska svojstva vode ga definišu biološka uloga u kavezu?

Formiranje kristala leda u ćelijama može dovesti do njihovog oštećenja i smrti. Poznato je da rješenja različite supstance zamrznuti na nižoj temperaturi od čista voda. Stoga neki organizmi nakupljaju tvari u svojim tkivima koje sprječavaju smrzavanje i stvaranje kristala leda. Tako žabe mogu oživjeti nakon što se smrznu u led. To se osigurava povećanim sadržajem glukoze i nekih drugih tvari u njihovim stanicama.

Kamensky A. A., Kriksunov E. V., Pasechnik V. V. Biologija 10. razred
Poslali čitatelji sa web stranice

Neki učenici u školi moraju napisati esej na temu: „Koju ulogu igra voda u ćeliji?“ A svaki vredni student opšteg kursa biologije zna da je bez njega život čovečanstva nemoguć. Ako osoba izgubi do 3% tečnosti, počinje da oseća žeđ. Sa gubitkom od oko 20% tečnosti, ćelije u živom organizmu počinju da umiru, što na kraju dovodi do smrti.

Važnost vode za život ćelije

Na našoj planeti ova supstanca je najčešći. Svaka ćelija živog organizma sadrži više toga, što intenzivnije učestvuje u metaboličkim procesima.

Ova supstanca se nalazi u tijelu iu vezanom iu slobodnom obliku. Slobodna tečnost učestvuje u transportu iz spoljašnje sredine u ćeliju i obrnuto. Slobodna tečnost djeluje kao rastvarač i sadržana je u količini od 95% ukupne mase. Sadrži ga u šupljinama organa, vakuolama, međućelijskom prostoru i krvnim sudovima.

Vezana tečnost se može naći između vlakana, proteinskih molekula, membrana, u ćelijskim strukturama i formira spojeve sa određenim proteinima. Vezana tečnost u svakoj ćeliji ne sadrži više od 4% ukupne količine.

Svojstva

Ova supstanca je važnija za ljude, kao i svaki drugi živi organizam, od hrane. . Glavni je element života tijela i obezbjeđuje:

Kao dio bilo koje ćelije, kao što se može vidjeti u tabeli ispod, voda zauzima prvo mjesto po kvantitativnom sastavu.

Funkcije

Kao što znate sa kursa skolska hemija, voda služi kao katalizator raznih procesa u tijelu. Različite hemijske reakcije se dešavaju unutar ćelija bilo kog živog organizma, gde voda učestvuje kao reaktant.

U procesu probave nastaju proteini, ugljikohidrati i masti uz učešće molekula vode i oslobađa se energija koja može podržati vitalne procese.

Učešće u hidrolizi soli omogućava joj da služi kao izvor za protone i elektrone. Glavni pokazatelj intracelularnih procesa je sposobnost tečne supstance da učestvuje u reverzibilnoj ionizaciji i formira veze sa vodonikom.

Transportna funkcija Ova tvar također obavlja funkcije unutar organa živog organizma. Svi otpadni proizvodi ćelije izlučuju se tečnim molekulima. Nutrienti molekule tekuće tvari se isporučuju u stanice, prodiru u međućelijski prostor.

Glavna komponenta za limfu i krv je tečnost. Njegov nedostatak u organizmu dovodi do zgušnjavanja krvi i krhkosti krvnih sudova. Lokalno se to izražava u obliku tromboze i krvarenja.

Konstantnost strukture organa i tkiva osigurava se činjenicom da se ne sabija u tečnom obliku, stvarajući optimalni unutarćelijski tlak i održavajući strukturu ćelije.

Konstantna temperatura unutar tijela se održava zahvaljujući činjenici da je molekul tekućine toplotno intenzivna struktura. Velika količina energija se stvara i tokom razgradnje masti, što takođe služi za održavanje optimalne temperature.

Ova supstanca ima male veličine molekule, polaritet i sposobnost molekula da se međusobno povezuju pomoću vodikovih veza, što određuje njihovu biološku ulogu.

Postoje dvije funkcije vode: sa stanovišta bioloških procesa:

Fotoliza

Tokom fotosinteze ova supstanca je izvor vodonikovih jona. Fotoliza se javlja tokom fotosinteze. U prijevodu s grčkog, ovaj fenomen znači otapanje, dezintegraciju ili raspadanje uz učešće svjetlosti. Fotoliza se javlja u svjetlosnoj fazi fotosinteze, gdje se pod utjecajem svjetlosti molekul ove supstance raspada na jone.

Fotoliza razlaže molekulu vode na protone i elektrone i oslobađa kisik kao nusprodukt. To je kiseonik koji udišu sva živa bića na planeti.