Nuo vaikystės visi žinokad vanduo mums vaidina labai svarbų vaidmenį. Higiena, valymas, gėrimas - kiekvienas iš šių neatsiejamų gyvenimo elementų yra susijęs su vandeniu. Pamažu tyrinėdamas pasaulį, vaikas sužino apie vandens vaidmenį ląstelėje. Ko gero, tik nuo šio momento paaiškėja, kokia didžiulė jo reikšmė: pats gyvenimas neįsivaizduojamas be vandens. Dėl savo savybių jis leidžia veikti sudėtingiems organizmams.
Vandens vaidmuo ląstelių gyvenime yra tiesiogiai susijęs sujos struktūros ypatybes. Visi žino pagrindinio mūsų kūno skysčio formulę. Kiekvieną vandens molekulę sudaro vienas deguonies atomas ir du vandenilio atomai. Jie yra sujungti į vieną visumą dėl polinių kovalentinių ryšių, pagrįstų bendros elektronų poros tarp dviejų atomų susidarymu. Būdingas vandens molekulių bruožas yra jo elektrinė asimetrija. Deguonies atomas yra labiau elektroneigiamas, jis stipriau pritraukia vandenilio atomų elektronus. To pasekmė yra bendrųjų elektronų porų poslinkis deguonies atomo link.
Nuo ko priklauso vandens vaidmuo ląstelėješiai medžiagai būdingų bruožų. Dėl bendros elektronų poros poslinkio ji įgyja poliarizaciją. Vandens molekulė pasižymi dviem poliais: kiekvienas vandenilio atomas turi iš dalies teigiamą krūvį, o deguonis - iš dalies neigiamą. Kartu jie sukuria neutralią molekulę.
Taigi, kiekvienas vandens struktūrinis vienetasžymi dipolį. Struktūrinis molekulės bruožas taip pat lemia ryšio tarp gretimų struktūrų pobūdį. Iš dalies neigiamą deguonies atomą traukia kitų molekulių vandenilio atomai. Tarp jų susidaro vadinamieji vandenilio ryšiai. Kiekviena vandens molekulė stengiasi panašiai prisijungti prie savo keturių kaimynų. Visi šie struktūriniai niuansai lemia biologinį vandens vaidmenį ląstelėje.
Vandenilio jungtys, būdingos vandens molekulėms,nustatyti daugelį jo savybių. Ryšiai tarp deguonies ir vandenilio atomų yra ypač stiprūs, tai yra, norint juos nutraukti, reikia išleisti įspūdingą energijos kiekį. Dėl to vanduo turi aukštą virimo temperatūrą, taip pat lydosi ir išgaruoja. Tarp panašių medžiagų vanduo yra vienintelė medžiaga, esanti Žemėje vienu metu trijose agregacijos būsenose. Vandens vaidmuo ląstelėje grindžiamas šia savybe.
Būdingas vandens dalelių gebėjimas formuotisjungimasis vandeniliu leidžia pagrindiniam kūno skysčiui ištirpinti daug junginių. Tokios medžiagos vadinamos hidrofilinėmis, tai yra „draugiškomis“ vandeniui. Tai apima joninius junginius: druskas, bazes ir rūgštis. Hidrofilinės medžiagos taip pat apima nejoninius junginius, turinčius poliškumą. Jų molekulėse yra įkrautų grupių. Tai amino rūgštys, cukrus, paprasti alkoholiai ir kai kurie kiti junginiai.
Vandens vaidmuo ląstelės gyvenime yra sumažintas ikisukurti aplinką, reikalingą visoms reakcijoms pagreitinti. Sprendimas yra materijos būsena, kurioje visos jo molekulės gali judėti daug laisviau, tai yra, gebėjimas reaguoti tampa daug didesnis nei įprasta forma.
Dėl šių savybių vanduo tapopagrindinė terpė daugumai cheminių reakcijų. Be to, pavyzdžiui, hidrolizė ir visas redokso procesų rinkinys atliekamas tik tiesiogiai dalyvaujant pagrindiniam ląstelės skysčiui.
Didžiulis vandens vaidmuo ląstelės gyvenimenepaneigiamas. Ji dalyvauja visuose svarbiuose procesuose. Pavyzdžiui, vanduo yra būtinas fotosintezei. Vienas iš jo etapų - vandens fotolizė - susideda iš vandenilio atomų atskyrimo ir įtraukimo į gautus organinius junginius. Tokiu atveju išsiskyręs deguonis patenka į atmosferą.
Vandens vaidmuo žmonių ir gyvūnų ląstelėse yra susijęs sujau įvardyta hidrolizė, medžiagų naikinimas pridedant vandens. Viena iš svarbiausių tokio pobūdžio reakcijų ląstelėje yra ATP molekulės skilimas, kuris įvyksta išsiskiriant energijai, kuri naudojama kitiems gyvybiniams procesams.
Kai kurie baltymai, taip pat riebalai ir nukleorūgštysrūgštys visiškai netirpsta vandenyje, arba šis procesas yra labai sunkus. Tokios medžiagos vadinamos hidrofobinėmis, tai yra „bijo“ vandens. Vandens vaidmuo ląstelėje ir organizme yra susijęs su jo sąveika su tokiais junginiais.
Vandens molekulės gali atskirti hidrofobinesmedžiagos iš paties skysčio. Dėl to susidaro vadinamosios sąsajos. Su jais atliekama daug cheminių reakcijų. Taigi, dėl fosfolipidų, sudarančių ląstelių membraną, sąveikos su vandeniu susidaro dvigubas lipidų sluoksnis.
Biologinis vandens vaidmuo ląstelėje taip pat yrajo dalyvavimas termoreguliacijoje. Vandens šiluminė talpa yra gana didelė. Tai reiškia, kad absorbuojant įspūdingą šiluminės energijos kiekį, vandens temperatūra kinta nežymiai. Ši savybė padeda palaikyti pastovią temperatūrą ląstelės viduje, kuri būtina normaliai daugelio procesų eigai ir vidinės aplinkos pastovumui.
Kitas būdingas vandens bruožas yrašilumos laidumas. Tai taip pat padeda išlaikyti vienodą vidinę aplinką. Vanduo sugeba perduoti įspūdingą šilumos kiekį iš kūno vietos, kur jos yra perteklius, į tas ląsteles ir audinius, kuriems jos trūksta.
Be to, atliekamas termoreguliavimasatsižvelgiant į vandens išgarinimą. Aušinimas atsiranda dėl to, kad pereinant iš vienos agregacijos būsenos į kitą, vandenilio jungtys turi būti sunaikintos. Ir tam, kaip jau minėta, reikalingos didelės energijos sąnaudos.
Vandens vaidmuo ląstelių gyvenime tuo nesibaigia.Pagrindinis kūno skystis turi dar vieną savybę: jis praktiškai nėra suspaustas. Ši savybė leidžia vandeniui atlikti hidrostatinio skeleto vaidmenį ląstelėje. Vanduo sukuria turgoro slėgį, taip nustatydamas tokias ląstelių ir audinių savybes kaip tūris ir elastingumas. Žvelgiant į medžius, nesunku suprasti, koks yra vandens vaidmuo ląstelėje. Įprastą lapų formą sukuria padidėjęs spaudimas ląstelėse. Ekologiškame pasaulyje yra daug panašių pavyzdžių. Pavyzdžiui, pažįstamą medūzų ar apvaliųjų kirmėlių formą taip pat palaiko hidrostatinis skeletas.
Vandens molekulės, naudojant vandenilio jungtisgali derėti ne tik tarpusavyje, bet ir su kitomis medžiagomis. Dėl šios sąveikos atsiranda paviršiaus įtempimas, kuris vaidina svarbų vaidmenį transportuojant medžiagas organizme. Taigi, sanglaudos pasekmė (molekulių sukibimas veikiant traukos jėgai, o vandens atveju - vandenilio jungčių pagalba) yra maistinių medžiagų judėjimas augalų kapiliaruose. Dėl tos pačios savybės vanduo iš dirvožemio per šaknų plaukelius patenka į augalą.
Be to, paviršiaus įtempimo jėga leidžia kapiliariniam kraujui tekėti gyvūnams ir žmonėms. Vanduo dalyvauja medžiagų judėjime ir skilimo produktų pašalinime iš organizmo.
Pasirodo, kad atsakymas į klausimą „koks yra vandens vaidmuonarve? " gana nedviprasmiškas - jis yra didžiulis. Dėl pagrindinių šio skysčio molekulinės struktūros savybių yra įmanomi visi pagrindiniai procesai, be kurių gyvybė neįsivaizduojama. Vanduo padeda didinti medžiagų reaktyvumą, išlaiko ląstelių ir organų formą, dalyvauja aprūpinant jas viskuo, ko reikia, ir yra daugelio cheminių reakcijų dalis. Vanduo yra gyvybės šaltinis ir tikrai ne metafora. Visi pagrindiniai medžiagų apykaitos procesai yra susiję su juo, taip pat yra įvairių junginių sąveika.
