Материалы » Интересные концепции современного естествознания » Какие неорганические вещества принимают участие в функционировании живых организмов. Их роль. Вода, ее роль в биофункциях

Какие неорганические вещества принимают участие в функционировании живых организмов. Их роль. Вода, ее роль в биофункциях
Страница 2

Химические и физические свойства воды довольно необычны и связаны главным образом с малыми размерами ее молекул, с полярностью ее молекул и с их способностью соединяться друг с другом водородными связями.

Рассмотрим биологическое значение воды. Вода - превосходный растворитель для полярных веществ. К ним относятся ионные соединения, такие, как соли, у которых заряженные частицы (ионы) диссоциируют (отделяются друг от друга) в воде, когда вещество растворяется, а также некоторые не ионные соединения, например сахара и простые спирты, в молекуле которых присутствуют заряженные (полярные) группы (у сахаров и спиртов это ОН-группы). Когда вещество переходит в раствор, его молекулы или ионы получают возможность двигаться более свободно и, соответственно, его реакционная способность возрастает. По этой причине в клетке большая часть химических реакций протекает в водных растворах. Неполярные вещества, например липиды, не смешиваются с водой и потому могут разделять водные растворы на отдельные компартменты, подобно тому, как их разделяют мембраны. Неполярные части молекул отталкиваются водой и в ее присутствии притягиваются друг к другу, как это бывает, например, когда капельки масла сливаются в более крупные капли; иначе говоря, неполярные молекулы гидрофобны. Подобные гидрофобные взаимодействия играют важную роль в обеспечении стабильности мембран, а также многих белковых молекул, нуклеиновых кислот. Присущие воде свойства растворителя означают также, что вода служит средой для транспорта различных веществ. Эту роль она выполняет в крови, в лимфатической и экскреторной системах, в пищеварительном тракте и во флоэме и ксилеме растений.

Вода обладает большой теплоемкостью. Это значит, что существенное увеличение тепловой энергии вызывает лишь сравнительно небольшое повышение ее температуры. Объясняется такое явление тем, что значительная часть этой энергии расходуется на разрыв водородных связей, ограничивающих подвижность молекул воды, т. е. на преодоление ее клейкости. Большая теплоемкость воды сводит к минимуму происходящие в ней температурные изменения. Благодаря этому биохимические процессы протекают в меньшем интервале температур, с более постоянной скоростью, и опасность нарушения этих процессов от резких отклонений температуры грозит им не столь сильно. Вода служит для многих клеток и организмов средой обитания, для которой характерно довольно значительное постоянство условий.

Для воды характерна большая теплота испарения. Скрытая теплота испарения (или относительная скрытая теплота испарения) есть мера количества тепловой энергии, которую необходимо сообщить жидкости для ее перехода в пар, т. е. для преодоления сил молекулярного сцепления в жидкости. Испарение воды требует довольно значительных количеств энергии. Это объясняется существованием водородных связей между молекулами воды. Именно в силу этого температура кипения воды - вещества со столь малыми молекулами - необычно высока.

Энергия, необходимая молекулам воды для испарения, черпается из их окружения. Таким образом, испарение сопровождается охлаждением. Это явление используется у животных при потоотделении, при тепловой одышке у млекопитающих или у некоторых рептилий (например, у крокодилов), которые на солнцепеке сидят с открытым ртом; возможно, оно играет заметную роль и в охлаждении транспирирующих листьев. Скрытая теплота плавления (или относительная скрытая теплота плавления) есть мера тепловой энергии, необходимой для расплавления твердого вещества (льда). Воде для плавления (таяния) необходимо сравнительно большое количество энергии. Справедливо и обратное: при замерзании вода должна отдать большое количество тепловой энергии. Это уменьшает вероятность замерзания содержимого клеток и окружающей их жидкости. Кристаллы льда особенно губительны для живого, когда они образуются внутри клеток.

Страницы: 1 2 3


Экономическая и энергетическая эффективность применения удобрений. Энергетическая эффективность применения удобрений
Эффективность применения удобрений в севообороте можно рассчитать по содержанию в сельскохозяйственной продукции энергии. Энергия накопленная в сельскохозяйственной продукции вычисляется по формуле: где Vfo – содержание энергии в прибавке урожая, МДж/га; Yn – прибавка урожая основной продукции от удобрений, т/га; Ri – коэффициент п ...

Рост грибов и влияние внешних факторов на ростовые процессы
Рост грибов . Процесс увеличения размеров клеток, а следовательно, и общей массы характеризуется понятием «рост». Он осуществляется у мицелиальных грибов путем растяжения внутренней оболочки верхушечной клетки. Необходимое условие роста — наличие питательных веществ и поступление к растущей клетке цитоплазмы из соседних предверхушечных ...

Эмбриональное развитие
Через 3-5 мин. после оплодотворения и пребывания в воде между яйцом и его оболочками проявляется узкая щель, начинается образование периветелинового пространства – «набухание» икры (рис. 2 а, б). Диаметр набухания икры достигает 1,5-2,2 мм. По мере роста большого периветелинового пространства в яйце заметно уплощается анимальная область ...