Судың биологиялық рөлі және биологиялық маңызы

Кіріспе

Адам ағзасы шамамен 70% судан тұрады. Су — ең алдымен еріткіш, ортада ағады, оның барлық қарапайым актілер тіршілік. Оның үстіне су — өнім және субстрат энергетикалық метаболизм тірі клеткадағы. Бейнелеп айтқанда, су — арена, ойнатылады қолданысқа өмірі мен қатысушы негізгі биохимиялық түрлендірулер.

Бәрімізге белгілі, су бар барлық бөліктерінде, біздің ағзаның дегенмен мысалы қыртысының ми, оның 85%, теріде 72% — ға, тіс эмаль барлығы лишь3%. Бұл дәлелдейді, неғұрлым қарқынды жұмыс істейтін органдарында бар саны көп су.

Кейбір бөлігі ағзадағы су болуы мүмкін немесе одан кем берік байланыса отырып, ерітілген онда заттармен және беті биополимерных макромолекулалардың көмегімен сутекті байланыстар, сондай-ақ күштер ион-дипольного өзара іс-қимыл. Бұл әкелуі мүмкін заметному өзгерту конфигурация, тиімді мөлшерлерін белгілеудің және таразының сол немесе өзге де бөлшектер қатысатын реакциялар, және кейбір жағдайларда елеулі түрлендіру, олардың қасиеттері. Мысалы, көрсетіледі, натрийлік арналар жүйке жасушалары бар, диаметрі шамамен 0,5 нм, іс жүзінде қол жетімсіз өту үшін олар бойынша калий иондары, бірақ диаметрі ең ион K+ 0,26 тең нм. Шын мәнінде ион K+ гидратирован және, демек, есептеу үшін оның тиімді мөлшерін диаметріне K+ жөн қосуы диаметрі молекулалары су 0,28 нм. Нәтижесінде, кешенді ион [K· H2O]+ диаметрі шамамен 0,6 нм арқылы натриевый арна өтуі мүмкін емес, ал гидратированный ион [Na· H2O]+ диаметрі шамамен 0,47 нм еркін диффундирует арқылы бұл арна.

Басқа үлгі мөлшерлері өзгерген биологиялық субстрат болуы мүмкін ДНК молекуласы. Атап айтқанда, бұл әрбір нуклеотид макромолекулы шамамен 50 су молекуласы байланысты ДНК. Жалпы алғанда, су пленка ДНК арттырады тиімді диаметрі цилиндрлік макромолекулы ДНҚ-2 нм » безводном жай-күйі дейін 2,9 нм су ерітіндісінде, бұл өте маңызды болып табылады, мысалы, есептеудегі одан ақпарат.

Құрылысы су
Су — бірегей зат және оның барлық ұлы қасиеттері: жоғары қайнау температурасы, айтарлықтай растворяющая және диссоциирующая қабілеті, аз жылу өткізгіштігі, жоғары булану жылуы және басқа да негізделген құрылымы, оның молекулалары және кеңістіктік құрылымы.

Менің жеке алынған су молекулалары бар, сапасы, ол көрінеді қатысуымен ғана басқа да молекулалар: қабілеті құра алады сутегі көпіршелер арасындағы оттегі атомдарынан екі жанында қалған молекулалардың, бұл сутегі атомы орналасады, кесу, басқа атомдары оттегі. Қасиеті құруға мұндай көпірлер болуымен негізделген ерекше межмолекулярного өзара іс-қимыл, онда елеулі рөл атқарады сутегі атомы. Бұл өзара іс-қимыл деп аталады сутекті байланыспен.

Әрқайсысы қосылған осы молекулалардың судың өзі қабілетті қарай қосылуы алдағы молекулалардың. Бұл процесс деп атауға болады «полимеризацией». Егер бір ғана екі ықтимал байланыстарды қатысады қосылу келесі молекулалары, ал екіншісі бос, онда «полимерлеу» әкеледі білімі немесе ирек шетке тізбегі немесе тұйық сақина. Ең төменгі сақина, сірә, тұруы мүмкін төрт молекулалардың, бірақ бұрышының шамасы 90° жасайды сутекті байланыс өте напряженными. Іс жүзінде ненапряженными тиіс пятизвенные сақина (бұрышы 108° ), ал шестизвенные (бұрышы 120° ), сондай-ақ семизвенные — қиын.

Қарау нақты құрылымдардың гидратов көрсеткендей, шын мәнінде, неғұрлым тұрақты шестизвенное сақина, находимое құрылымдарында мұздықтарды. Жалпақ сақина болып табылады артықшылықты клатратных гидратов, әрі барлық белгілі құрылымдарда жиі кездеседі жалпақ пятизвенные сақина бірі су молекуласы. Олар, әдетте, кезектесіп орналасқан барлық құрылымдар клатратных гидратов с шестизвенными сақиналармен, өте сирек с четырехзвенными, ал бір жағдайда — жалпақ семизвенным.

Тұтастай алғанда құрылымы су ретінде ұсынылады қоспасы түрлі гидратных құрылымдар болуы мүмкін, онда пайда.

Қолданбалы аспектіде бұл, мысалы, маңызды болып табылады түсіну үшін дәрілік заттардың әсер ету. Көрсетілгендей, Л. Полингом құрылымдалған клатратная нысаны судың межсинаптических құрылымдар ми қамтамасыз етеді, бір жағынан, беру импульстер нейрон с » нейрон, ал екінші жағынан түскенде осы учаскелер наркоз заттары мұндай беру бұзылады, яғни, байқалады құбылыс наркоз. Цементтің гидратациялануы кейбір құрылымдар ми негіздерінің бірі болып табылады іс-қимылды іске асыруға есірткі анальгетиктер (морфин).

Судың биологиялық маңызы
Су еріткіш ретінде. Су — тамаша еріткіш полярлық заттар. Оларға мыналар жатады ионды қосылыстар сияқты тұздары, зарядталған бөлшектер (иондар) диссоцииируют суда болған зат ериді, сондай-ақ кейбір неионные қосылыстар, мысалы, қант және қарапайым спирттер, молекуласындағы жасайтын зарядталған (полярлық) топтары (-OH).

Нәтижелер көптеген зерттеулер, құрылыстар электролиттер куәландырады, бұл гидратациялау иондарының су ерітінділердегі негізгі рөл атқарады ближняя цементтің гидратациялануы — иондардың өзара іс-қимыл жақын оларға молекулалар су. Үлкен қызығушылық анықтау жеке сипаттамаларын алады, жақын гидратациялау түрлі иондар, қалай байланысу дәрежесі молекулалардың су гидратных қабығында, сондай-ақ дәрежесін бұрмалау осы қауыздан тетраэдрической льдоподобной құрылымын таза су — байланыс молекуласындағы өзгереді толық бұрышы. Бұрышының шамасы тәуелді ион.

Кезде зат ериді, оның молекулалары немесе иондары мүмкіндік алады жылжыту неғұрлым еркін және, тиісінше, оның реакцияға түсу қабілеті артады. Себебі бұл торда көп бөлігі химиялық реакциялардың ағып жатыр су ерітінділерінде. Полярсыз заттар, мысалы, липидтер, сумен араласады, сондықтан мүмкін бөлуге су ерітінділері жекелеген компартаменты, конденсаторы, олардың ортақ мембраналар. Полярсыз бөлігі молекулалардың итеріледі сумен және оның қатысуымен тартылады, бір-біріне қалай бұл, мысалы, тамшылар, май төгіледі ірі тамшылары; басқаша айтқанда, полярсыз молекулалар гидрофобны. Осындай гидрофобные өзара іс-қимылды қамтамасыз етуде маңызды рөл атқарады тұрақтылық мембраналар, сондай-ақ көптеген белок молекулаларының, нуклеин қышқылдарының және басқа жасушаға дейінгі структуралардың.

Тән суда қасиеттері еріткіш білдіреді, сондай-ақ, су қызмет етеді ортамен үшін көлік түрлі заттар. Бұл рөл атқаратынын қан, лимфа және экскреторных жүйелерінде, ас қорыту жолында және флоэме және ксилеме өсімдіктер.

Үлкен жылу сыйымдылық. Меншікті теплоемкостью су деп атайды жылу саны » джоулях, ол қажет, көтеру үшін температурасы 1 кг судың 1° C. Су үлкен теплоемкостью (4,184 Дж/г). Бұл айтарлықтай өсуі жылу энергиясын тудырады ғана салыстырмалы түрде шағын арттыру температура. Түсіндіріледі мұндай құбылыс, яғни басым бөлігі осы энергия жұмсалады алшақтық сутекті байланыстар шектейтін қозғалғыштығы су молекуласы.

Үлкен жылу сыйымдылық су төмендетеді болып, онда температуралық өзгерістер. Соның арқасында биохимиялық процестер ағады аз температуралар аралығында, неғұрлым тұрақты жылдамдықпен қауіп бұзу осы процестердің желтоқсандағы күрт ауытқуларды температурасының мүмкін емес соншалықты қатты. Су үшін қызмет етеді көптеген жасушалар мен ағзалардың тіршілік ортасы, оған тән едәуір тұрақтылығы.

Үлкен булану жылуы. Жасырын булану жылуы бар шара жылу энергиясының мөлшерін, оны хабарлау қажет сұйықтық үшін оның көшу жұп, яғни еңсеру үшін күш-молекулярлық ілінісу сұйықтық. Булануы су талап ететін өте елеулі мөлшерін энергиясын (2494 Дж/г). Бұл түсіндіріледі болғанымен сутекті байланыс молекулалар арасындағы су. Дәл осы қайнау температурасы су — заттар осынау шағын молекулалар — ерекше жоғары.

Энергия қажетті молекулам үшін су булану, черпается олардың қоршаған. Осылайша, булануы қатар жүреді салқындатылатын. Бұл құбылыс пайдаланылады жануарлардың кезінде потоотделении кезінде жылу ентігуге у сүтқоректілер немесе кейбір рептилиялар (мысалы, қолтырауын), солнцепеке сидят ашық ртом; мүмкін, ол маңызды рөлге ие және салқындату транспирирующих жапырақтары.

Үлкен балқу жылуы. Жасырын балқу жылуы бар шара жылу энергиясы үшін қажетті балқыту қатты заттар (мұз). Суда үшін балқу (еру) керек салыстырмалы үлкен саны энергия. Әділ және кері: қату кезінде су беруге тиіс үлкен жылу энергиясының саны. Бұл ықтималдығын азайтады қатып мазмұнды жасушаларының және оларды қоршаған сұйықтық. Кристалдар мұз әсіресе губительны үшін тірі, олар жасушалардың ішінде түзіледі.

Тығыздығы және мінез-су маңында қату нүктесінен. Судың тығыздығы (максималды +4° С) +4 до 0° С төмендейді, сондықтан мұз оңай су және суда батып бара жатыр. Су — жалғыз зат, тұлға сұйық күйде тығыздығы қарағанда қатты, өйткені мұздың құрылымы астам рыхлая қарағанда, құрылымы сұйық су.

Өйткені мұз жүзіп, судағы, ол құрылады қату кезінде алдымен оның бетінен, тек соңына » придонных қабаттарындағы. Егер қату тоғандар жүрді кері бағытта, төменнен жоғары қарай, яғни облыстарда біркелкі немесе суық климатты өмірі тұщы су айдындарында мүлдем өмір сүре алар еді. , Бұл жағдай қабаттарына судың температурасы олардың упала ниже 4° С, жоғары өрлеп, негіздейді араластыру су үлкен су қоймаларында. Бірге сумен айналыста жүрген онда қоректік заттар, соның арқасында су қоймалары орналасады тірі организмдермен үлкен тереңдікке.

Бірқатар эксперименттер болғандай, байланысты су төмен температурада қату нүктесінен емес ауысады кристаллическую өтіп жатыр мұз. Бұл энергетикалық тиімсіз, өйткені су жеткілікті тығыз байланысты гидрофильными учаскелерін ерітілген молекулалардың. Бұл табады қолдану криомедицине.

Судың бтологиялық рөлі

Су – бұл біздің өміріміздің ажырамас бөлігі. Үштен екі бөлігін, бүкіл Жер бетінің алады теңіздер мен мұхиттар. Барлық, бұл бізді қоршап, емес еді өмір сүре алмай, молекулалар Н2О. Тіпті адам 70 пайызы тұрады, бұл заттар. Биологиялық судың ролі өте зор. Сіз бұл екеніне көз жеткізіңіз, егер прочтете осы мақаланы соңына дейін. Қарап терезеге. Не көріп тұрсың? Адамдар, жануарлар, өсімдіктер, үй, машина. Бұл судан тұрады, бірақ, оның пайыздық мазмұны барлық жерде әр түрлі. Неге алыс жүруге болады? Қалай ойлайсыз, тіс эмаль және сүйекте бар сол ең таңғажайып молекулалар Н2О? Әрине, тек олардың пайыздық мазмұны өте кішкентай. Біздің технологиялық уақыт сусыз адамдарға тура келеді.

Судың молоекуласы

Бұл мақалада қарастырылады судың қасиеті, оның биологиялық ролі. Біз қазірдің өзінде айтып, функциялары, бұл заттар өте көп және алуан түрлі. Қане, сәл де орнатылуы молекуласы, сонда түсінікті болады, неге бұл қосылыс сондай многофункционально және жан-жақты. Бастайық. Молекуласы судың қамтиды 3 атомы: 2 – сутегі мен 1 – оттегі. Нысаны еске түсіреді тең бұрышты үшбұрыш. Мұндай зат болып табылады диполем, өйткені ие полярностью. Су – бұл ғажайып қосылыс, өйткені ол болуы мүмкін үш күйде: қатты; сұйық; газ тәрізді. Биологиялық судың ролі өте зор. Қазір біз көшсек, қарауға функцияларын ғажайып молекулалар.

Еріткіш

Биологиялық рөлі су ерекшелігі, ол жақсы растворять өзіне әр түрлі заттар. Бірақ бұл функцияларының бірі. Өйткені іс жүзінде кез келген зат қабілетті растворяться суда болса, таза түрінде табу сұйықтықты іс жүзінде мүмкін емес, тек добыть зертханалық жағдайларда. Кез келген еріткіш қабілетті взять ғана белгілі бір заттар. Осылайша, бар қаныққан сулы ерітінділері, яғни, еріткіш болуы мүмкін емес көбірек қабылдауға және еріту керек, өзіне басқа да заттар. Бірақ егер суды қыздыру қажет болса, онда оның қабілеті ретінде еріткіш қатты артады. Эксперимент жүргізіңіз: растворите саны бірдей, қант немесе тұз ыстық және суық суға. Әрине, ыстық суда еріту жүреді әлдеқайда тез және тұнба қалады.

Терморегуляциясы

Биологиялық рөлі, сонымен қатар, су болып табылады қолдау қабілетін тұрақты дене температурасы. Яғни аязда және жылумен үй-жайдағы температура, біздің дене жағдайда, сонымен қатар, дені сау адам) болып қалады өзгеріссіз – 36,6 градус. Бұл түсіндіруге болады бұл су қабілетті ұшу-жылу және өте баяу остывать. Енді аздап бұл туралы жылу алмасу. Бұл алмасу жылумен арасындағы организм және қоршаған ортамен. Негізгі фактор – бұл дене температурасы тірі жанды нәрсе болғандықтан, ол алмасу процестерінің және қайтарым жылу. Екі түрі бар тірі жәндіктер біздің ғаламшарда: пойкилотермные; гомойотермные. Біз қараймыз екінші топқа, яғни болып табыламыз теплокровными. Біздің температурасы өзгермейді өзгеруіне қоршаған ортаның температурасы.