No bērnības visi zinaka ūdens mums ir ļoti nozīmīga loma. Higiēna, tīrīšana, dzeršana - katrs no šiem neatņemamajiem dzīves elementiem ir saistīts ar ūdeni. Pētot pasauli pakāpeniski, bērns uzzina ūdens lomu šūnā. Varbūt tikai no šī brīža kļūst skaidrs, cik liela ir tā nozīme: pati dzīve nav iedomājama bez ūdens. Pateicoties tā īpašībām, tas ļauj veikt sarežģītu organismu darbību.
Ūdens loma šūnu dzīvē ir tieši saistīta artās struktūras iezīmes. Ikviens zina mūsu ķermeņa galvenā šķidruma formulu. Katra ūdens molekula sastāv no viena skābekļa atoma un diviem ūdeņraža atomiem. Polāro kovalento saišu dēļ tie ir apvienoti vienā veselumā, pamatojoties uz kopīga elektronu pāra veidošanos divos atomos. Ūdens molekulu raksturīga iezīme ir tās elektriskā asimetrija. Skābekļa atoms ir elektronegatīvāks, tas spēcīgāk piesaista ūdeņraža atomu elektronus. Tā sekas ir parasto elektronu pāru nobīde uz skābekļa atomu.
No tā, kāda ir ūdens loma šūnā, ir atkarīgspazīmes, kas raksturīgas šai vielai. Kopējā elektronu pāra pārvietošanas rezultātā tas kļūst polarizēts. Ūdens molekulu raksturo divu polu klātbūtne: katram ūdeņraža atomam ir daļēji pozitīvs lādiņš, bet skābeklim - daļēji negatīvs lādiņš. Kopā tie rada neitrālu molekulu.
Tādējādi katra ūdens struktūrvienībaapzīmē dipolu. Molekulu strukturālās iezīmes nosaka arī saiknes raksturu starp blakus esošajām struktūrām. Daļēji negatīvu skābekļa atomu piesaista citu molekulu ūdeņraža atomi. Starp tiem veidojas tā saucamās ūdeņraža saites. Katra ūdens molekula mēģina līdzīgā veidā sazināties ar četriem kaimiņiem. Visas pieminētās struktūras nianses nosaka ūdens bioloģisko lomu šūnā.
Ūdens molekulām raksturīgās ūdeņraža saites,noteikt daudzas tā īpašības. Savienojumi starp skābekļa un ūdeņraža atomiem ir īpaši spēcīgi, tas ir, lai tos sadalītu, jums jāpavada iespaidīgs enerģijas daudzums. Tā rezultātā ūdenim ir augsts viršanas punkts, kā arī kušana un iztvaikošana. Starp līdzīgām vielām ūdens ir vienīgā viela, kas atrodas uz Zemes vienlaicīgi trīs agregācijas stāvokļos. Ūdens loma šūnā ir atkarīga no tā īpatnībām.
Ūdens daļiņu raksturīgā spēja veidotiesūdeņraža saites ļauj ķermeņa galvenajam ķermeņa šķidrumam izšķīdināt daudzus savienojumus. Šādas vielas sauc par hidrofilām, tas ir, "draudzīgām" ūdenim. Tajos ietilpst jonu savienojumi: sāļi, bāzes un skābes. Starp hidrofilām vielām ir nejoni savienojumi ar polaritāti. Viņu molekulas satur uzlādētas grupas. Tās ir aminoskābes, cukuri, vienkārši spirti un daži citi savienojumi.
Ūdens loma šūnas dzīvē ir samazināta līdzradot vidi, kas nepieciešama visu reakciju paātrināšanai. Risinājums ir matērijas stāvoklis, kurā visas tā molekulas var kustēties daudz brīvāk, tas ir, spēja iekļūt reakcijā kļūst daudz augstāka nekā tā parastajā formā.
Pateicoties šīm īpašībām, ūdens ir kļuvisgalvenā barotne lielākajai daļai ķīmisko reakciju. Turklāt, piemēram, hidrolīze un viss redoksprocesu kopums tiek veikts tikai tieši piedaloties šūnas galvenajam šķidrumam.
Ūdens milzīgā loma šūnas dzīvēnenoliedzami. Viņa piedalās visos svarīgos procesos. Piemēram, ūdens ir būtisks fotosintēzei. Viens no tā posmiem, ūdens fotolīze, sastāv no ūdeņraža atomu atdalīšanas un iekļaušanas iegūtajos organiskajos savienojumos. Šajā gadījumā atbrīvotais skābeklis tiek izvadīts atmosfērā.
Ūdens loma cilvēku un dzīvnieku šūnā ir saistīta arjau nosaukta hidrolīze, vielu iznīcināšana, pievienojot ūdeni. Viena no svarīgākajām šāda veida reakcijām šūnā ir ATP molekulas sadalīšanās, kas notiek, atbrīvojoties enerģijai, ko izmanto citiem dzīvībai svarīgiem procesiem.
Daži proteīni, kā arī tauki un nukleīnskābesskābes vispār nešķīst ūdenī, vai arī šis process ir ļoti grūts. Šādas vielas sauc par hidrofobām, tas ir, "baidās" no ūdens. Ūdens loma šūnā un ķermenī ir saistīta ar tā mijiedarbību ar šādiem savienojumiem.
Ūdens molekulas spēj atdalīt hidrofobāsvielas no paša šķidruma. Tā rezultātā veidojas tā saucamās saskarnes. Uz tiem tiek veiktas daudzas ķīmiskas reakcijas. Tātad, pateicoties fosfolipīdu mijiedarbībai, kas veido šūnu membrānu, ar ūdeni veidojas lipīdu divslānis.
Arī ūdens bioloģiskā loma šūnā irtā līdzdalība termoregulācijā. Ūdens siltuma jauda ir diezgan augsta. Tas nozīmē, ka, absorbējot iespaidīgu siltumenerģijas daudzumu, ūdens temperatūra mainās nenozīmīgi. Šī īpašība veicina nemainīgas temperatūras uzturēšanu šūnas iekšienē, kas nepieciešama daudzu procesu normālai norisei un iekšējās vides noturības saglabāšanai.
Vēl viena raksturīga ūdens iezīme irsiltumvadītspēja. Tas arī palīdz saglabāt konsekventu iekšējo vidi. Ūdens spēj pārnest iespaidīgu siltuma daudzumu no ķermeņa zonas, kurā tas ir pārmērīgs, uz šūnām un audiem, kuriem tā trūkst.
Turklāt tiek veikta termoregulācijaņemot vērā ūdens iztvaikošanu. Atdzesēšana notiek tāpēc, ka, pārejot no viena agregācijas stāvokļa uz citu, ūdeņraža saites ir jāiznīcina. Un tam, kā jau minēts, ir vajadzīgas lielas enerģijas izmaksas.
Ūdens loma šūnu dzīvē nebeidzas.Galvenajam ķermeņa šķidrumam ir vēl viena īpašība: tas praktiski nav saspiests. Šī īpašība ļauj ūdenim šūnā spēlēt hidrostatiskā skeleta lomu. Ūdens rada turgora spiedienu, tādējādi nosakot tādas šūnu un audu īpašības kā beztaras un elastība. Ja paskatās uz kokiem, ir viegli saprast, kāda ir ūdens loma šūnā. Lapu parasto formu rada paaugstināts spiediens šūnās. Bioloģiskajā pasaulē ir daudz līdzīgu piemēru. Piemēram, pazīstamo medūzu vai apaļo tārpu formu atbalsta arī hidrostatiskais skelets.
Ūdens molekulas, izmantojot ūdeņraža saitesspēj kombinēt ne tikai savā starpā, bet arī ar citām vielām. Šīs mijiedarbības rezultātā parādās virsmas spraigums, kam ir būtiska loma vielu transportēšanā organismā. Tātad kohēzijas sekas (molekulu saķere pievilkšanās spēka iedarbībā, bet ūdens gadījumā - ar ūdeņraža saišu palīdzību) ir barības vielu kustība augu kapilāros. Pateicoties šim pašam īpašumam, ūdens no augsnes caur sakņu matiem nokļūst augā.
Arī virsmas spraiguma spēks ļauj kapilārajai asins plūsmai dzīvniekiem un cilvēkiem. Ūdens ir iesaistīts vielu kustībā un sabrukšanas produktu izvadīšanā no ķermeņa.
Izrādās, ka atbilde uz jautājumu “kāda ir ūdens lomabūrī? " diezgan viennozīmīgi - tas ir milzīgs. Sakarā ar šī šķidruma molekulārās struktūras pamatīpašībām ir iespējami visi pamatprocesi, bez kuriem dzīvība nav iedomājama. Ūdens palīdz palielināt vielu reaktivitāti, saglabā šūnu un orgānu formu, piedalās visu nepieciešamo nodrošināšanā un ir daļa no daudzām ķīmiskām reakcijām. Ūdens ir dzīvības avots, un tā noteikti nav metafora. Ar to ir saistīti visi galvenie vielmaiņas procesi, tā ir arī dažādu savienojumu mijiedarbības pamatā.
