Literal din copilărie, toată lumea știecă apa joacă un rol foarte important pentru noi. Igienă, curățare, băutură - fiecare dintre aceste elemente esențiale ale vieții este asociat cu apa. Studiind treptat lumea, copilul învață despre rolul apei în celulă. Poate că abia din acest moment devine clar cât de mare este semnificația ei: viața însăși este de neconceput fără apă. Datorită proprietăților sale, face posibilă funcționarea organismelor complexe.
Rolul apei în viața celulară este direct legat decaracteristicile structurii sale. Toată lumea știe formula principalului fluid al corpului nostru. Fiecare moleculă de apă este formată dintr-un atom de oxigen și doi atomi de hidrogen. Ele sunt conectate într-un singur întreg datorită legăturilor covalente polare bazate pe formarea unei perechi de electroni comune în doi atomi. O trăsătură caracteristică a moleculelor de apă este asimetria sa electrică. Atomul de oxigen este mai electronegativ, atrage mai puternic electronii atomilor de hidrogen. Consecința acestui lucru este deplasarea perechilor comune de electroni către atomul de oxigen.
Care este rolul apei în celulă depindeproprietățile acestei substanțe. Ca urmare a deplasării unei perechi comune de electroni, capătă polarizare. Molecula de apă se caracterizează prin prezența a doi poli: fiecare atom de hidrogen are o sarcină parțial pozitivă, iar oxigenul are o sarcină parțial negativă. Împreună creează o moleculă neutră.
Astfel, fiecare unitate structurală de apăeste un dipol. Particularitatea structurii moleculei determină și natura legăturii dintre structurile învecinate. Atomul de oxigen parțial negativ este atras de atomii de hidrogen ai altor molecule. Între ele se formează așa-numitele legături de hidrogen. Fiecare moleculă de apă tinde să se conecteze în acest fel cu patru dintre vecinii săi. Toate aceste nuanțe ale structurii determină rolul biologic al apei în celulă.
Legături de hidrogen caracteristice moleculelor de apă,determina multe dintre proprietățile sale. Legăturile dintre atomii de oxigen și hidrogen sunt deosebit de puternice, adică pentru a le rupe, este necesar să cheltuiești o cantitate impresionantă de energie. Ca urmare, apa are un punct de fierbere ridicat, precum și topire și vaporizare. Dintre substanțele similare, apa este singura substanță prezentă pe Pământ simultan în trei stări de agregare. Care este rolul apei în celulă se bazează pe această caracteristică.
Capacitatea inerentă a particulelor de apă de a se formaLegăturile de hidrogen permit fluidului de bază al corpului să dizolve mulți compuși. Astfel de substanțe sunt numite hidrofile, adică „prietenoase” cu apa. Acestea includ compuși ionici: săruri, baze și acizi. Substanțele hidrofile includ și compuși neionici cu polaritate. Moleculele lor conțin grupuri încărcate. Aceștia sunt aminoacizi, zaharuri, alcooli simpli și alți compuși.
Rolul apei în viața celulei se reduce lacreând mediul necesar pentru a accelera toate reacţiile. O soluție este o stare a materiei în care toate moleculele sale se pot mișca mult mai liber, adică capacitatea de reacție devine mult mai mare decât în forma ei obișnuită.
Datorită acestor proprietăți, apa a devenitmijlocul principal pentru marea majoritate a reacţiilor chimice. Mai mult, de exemplu, hidroliza și întregul set de procese redox sunt efectuate numai cu participarea directă a fluidului celular principal.
Rolul imens al apei în viața celuleinetăgăduit. Ea participă la toate procesele importante. De exemplu, apa este esențială pentru fotosinteză. Una dintre etapele sale, fotoliza apei, constă în separarea atomilor de hidrogen și încorporarea acestora în compușii organici rezultați. În acest caz, oxigenul eliberat este eliberat în atmosferă.
Rolul apei în celulele oamenilor și animalelor este asociat cunumită deja hidroliză, distrugerea substanțelor cu adaos de apă. Una dintre cele mai importante reacții de acest fel într-o celulă este descompunerea moleculei de ATP, care are loc odată cu eliberarea de energie, care este folosită pentru alte procese vitale.
Unele proteine, precum și grăsimi și acizi nucleiciacizii nu se dizolvă deloc în apă, sau acest proces este foarte dificil. Astfel de substanțe se numesc hidrofobe, adică „de frică” de apă. Rolul apei în celulă și organism este, de asemenea, asociat cu interacțiunea acesteia cu compuși similari.
Moleculele de apă sunt capabile să se separe hidrofobesubstanțe din lichidul însuși. Ca rezultat, se formează așa-numitele interfețe. Ei desfășoară multe reacții chimice. Deci, datorită interacțiunii fosfolipidelor care alcătuiesc membrana celulară, se formează un dublu strat lipidic cu apă.
Rolul biologic al apei în celulă este de asemeneaimplicarea sa în termoreglare. Capacitatea termică a apei este destul de mare. Aceasta înseamnă că atunci când este absorbită o cantitate impresionantă de energie termică, temperatura apei se modifică ușor. Această caracteristică contribuie la menținerea unei temperaturi constante în interiorul celulei, care este necesară pentru desfășurarea normală a multor procese și la menținerea constantă a mediului intern.
O altă trăsătură caracteristică a apei esteconductivitate termică. De asemenea, ajută la menținerea constantă a mediului intern. Apa este capabilă să transfere o cantitate impresionantă de căldură din partea corpului în care este în exces către acele celule și țesuturi cărora le lipsește.
În plus, se efectuează termoreglarea ptcont de evaporare a apei. Răcirea are loc datorită faptului că în timpul trecerii de la o stare de agregare la alta, legăturile de hidrogen trebuie distruse. Și pentru aceasta, după cum am menționat deja, este necesară o cheltuială mare de energie.
Rolul apei în viața celulei nu se oprește aici.Lichidul corporal principal are o altă proprietate: practic nu se comprimă. Această caracteristică permite apei să joace rolul unui schelet hidrostatic în celulă. Apa creează o presiune de turgescență, determinând astfel proprietăți ale celulelor și țesuturilor precum volumul și elasticitatea. Este ușor de înțeles care este rolul apei în celulă în acest sens, dacă te uiți la copaci. Forma obișnuită a frunzelor este creată din cauza presiunii crescute în celule. Există multe exemple similare în lumea organică. De exemplu, forma familiară a meduzei sau a viermilor rotunzi este susținută și de scheletul hidrostatic.
Molecule de apă folosind legături de hidrogencapabile să se combine nu numai între ele, ci și cu alte substanțe. În urma acestei interacțiuni, apare tensiunea superficială, care joacă un rol semnificativ în transportul substanțelor în organism. Deci, consecința coeziunii (coeziunea moleculelor sub acțiunea gravitației, iar în cazul apei - cu ajutorul legăturilor de hidrogen) este mișcarea nutrienților în capilarele plantelor. Datorită aceleiași proprietăți, apa pătrunde în plantă din sol prin firele de păr din rădăcină.
De asemenea, forța tensiunii superficiale face posibilă fluxul sanguin capilar la animale și la oameni. Apa este implicată în mișcarea substanțelor și în îndepărtarea produselor de degradare din organism.
Se pare că răspunsul la întrebarea „care este rolul apeiintr-o cusca?" destul de clar - este imens. Datorită proprietăților de bază ale structurii moleculare a acestui lichid, toate procesele principale sunt posibile, fără de care viața este de neconceput. Apa ajută la creșterea reactivității substanțelor, menține forma celulelor și organelor, participă la furnizarea lor cu tot ce este necesar și face parte din multe reacții chimice. Apa este sursa vieții și aceasta nu este cu siguranță o metaforă. Toate procesele metabolice majore sunt asociate cu acesta, de asemenea, stă la baza interacțiunii diferiților compuși.
