Структура води в клітині

Размещено на http://www.allbest.ru/

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ «КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ»

Факультет біотехнології і біотехніки

Кафедра екобіотехнології та біоенергетики

Реферат

з дисципліни «Біофізика»

на тему «Біологічна роль води. Структура води в клітині»

Виконав:

студент ІІ курсу,

групи БТ-11, ФБТ

Буренко І. О.

Перевірила:

асистент Щурська К.О.

Київ - 2014



Зміст

Вступ

1. Будова води

1.1 Вода в трьох агрегатних станах

1.2 Водневі зв'язки

1.3 Стан води в клітині

2. Фізико-хімічні властивості води

2.1 Хімічні властивості води

2.2 Фізичні властивості води

3. Роль води в енергетичних та хімічних процесах організму

3.1 Роль води в людському організмі

3.2 Колообіг води в природі

4. Аномалії води

Висновок

Список літератури



Вступ

Вода - одна з найпоширеніших речовин на Землі; вона покриває більшу частину земної поверхні й майже всі живі істоти складаються в основному з неї. Ми щоденно п'ємо воду, використовуємо її в побуті, для позбавлення різноманітних відходів, але, по суті, ніколи серйозно не думаємо про неї. Якщо уважно придивитися, то ми побачимо безліч дивовижних властивостей води. Ці властивості настільки важливі для живих організмів, що неможливо уявити життя без води.

Актуальність дослідження води, її впливу на організм, взаємодії з іншими сполуками беззаперечна, оскільки усі біохімічні процеси народження, розвитку, енергетичного та інформаційного забезпечення відбувається безпосередньо за участі води.

Метою цього реферату є встановлення основних аспектів впливу води на живі організми, її біологічна роль у життєдіяльності живих організмів.

Об'єктом дослідження в цій роботі є вода, її взаємодія з іншими біологічними структурами. Розглядається роль води як однієї з найголовніших біологічних сполук.

Предмет роботи - безпосередньо біологічна роль води, особливості її структури в клітині, її унікальні властивості.

Завдання - визначити особливості будови молекули води, специфічність структури води в клітині, чим це зумовлено; розглянути фізико-хімічні властивості і як ці властивості впливають на роль води в клітині і її біологічне значення.



1. Будова води

Вода - складна сполука, основною структурною одиницею якої є молекула Н2О, яка складається з двох атомів водню й одного атома кисню. Схем взаємного розташування атомів Н і О в молекулі Н2О за увесь час її вивчення було запропоновано більше двох десятків; загальновизнана на теперішній час приведена на рисунку 1.1. [1]

Рисунок 1.1. Схема будови молекули води: геометрія молекули й електронні орбіти

Відносна молекулярна маса Н2О залежить від відносної атомної маси її складових і має різні значення, так як кисень і водень мають ізотопи. Кисень має шість ізотопів: 14О, 15О, … 19О, а водень - три: 1Н (протій), 2Н (дейтерій), 3Н (тритій).

Таким чином, зважаючи на ізотопи оксисену й гідрогену, можна скласти з них декілька видів молекул. Найпоширенішими серед них є 1Н216О і 2Н216О. [2]

1.1 Вода в трьох агрегатних станах

Існує дві узагальнені гіпотези щодо структури води. Одна з них говорить, що основна одиниця водяної пари - молекула Н2О, яку називають гідроль, або моногідроль. Основна структурна одиниця води є подвійна молекула води (Н2О)2 - дигідроль; лід складається з потрійних молекул (Н2О)3 - тригідроль.

На цих уявленнях заснована гідрольна теорія структури води.Водяна пара згідно цієї теорії складається зі скупчення молекул моногідроля і їх асоціацій, також з незначної кількості молекул дигідроля.

Вода в рідкому стані (рис. 1.2) являє собою суміш молекул моногідроля, дигідроля й тригідроля. Співвідношення числа цих молекул різне й залежить від температури. І ця гіпотеза пояснює одну з основних аномалій - навищу гістину води при температурі 4єС.

Рисунок 1.2. Вода в трьох агрегатних станах

У таблиці 1.1 показаний молекулярний склад льоду, води й водяної пари згідно різних літературних джерел.

Таблиця 1.1 - Молекулярний склад льоду, води й водяної пари, %

Друга теорія заснована на уявленні, що лід, вода й водяна пара складаються з молекул Н2О, об'єднаних в групи за допомогою водневих зв'язків. Ц я теорія є більш сучасною і загальновизнаною.[3]

1.2 Водневі зв'язки

Сама молекула Н2О електронейтральна, але заряд всередині молекули розподілений нерівномірно: в області атомів водню невеликий позитивний, а в області, де розташований атом кисню, невеликий негативний заряд. Завдяки цьому молекули води можуть взаємодіяти один з одним з утворенням так званих водневих зв'язків.[4]

Оскільки розташування електронів навколо атома кисню близьке до тетраедричного, кожна молекула вводи може утворювати водневі зв'язки максимально з чотирма з'єднаними молекулами води. Прийнято, що в будь-який момент в рідкій воді при кімнатній температурі кожна молекула води утворює водневі зв'язки в середньому з 3,4 інших молекул. Молекули в рідкій воді знаходяться в постійному русі й швидко розриваються й знову відновлюються. В льоді ж молекули води зафіксовані просторово, кожна з них виявляється зв'язаною водневими зв'язками з максимально можливим числом сусідніх молекул (тобто з чотирма), при цьому утворюється кристалічна структура (рис. 1.3).

Рисунок 1.3. Водневі зв'язки в льоді.

Водневі зв'язки слабші від ковалентних, їх енергія в рідкій воді складає всього лиш близько 4,5 ккал/моль, тоді як енергія ковалентних зв'язків рівна 110 ккал/моль. Але завдяки своїй чисельності водневі зв'язки забезпечують високу стійкість рідкої води. Хоча в будь-який момент більшість молекул рідкої води з'єднані між собою водневими зв'язками, час півжиття кожної з них складає менше, ніж 1•10-9 с. [1]

1.3 Стан води в клітині

Загальноприйнятим є погляд, що вода в клітині має структуру, відмінну від структури вільної води, і ця структура неоднорідна. Великого значення надається воді, зв'язаній з мембранами ліпопротеїнового характеру. Тут доречною є аналогія з утриманням води на поверхні міцелярних утворень жирних кислот. Припускається, що на поверхні і всередині мембран вода має структуру, подібну до льоду. Вода слугує важливим фактором при перенесенні речовин через мембрани, і деякі вчені пов'язують зміни проникності мембран з «таненням» структур води в певних місцях мембрани.[5]

Деякі вчені виділяють 2 стани води в клітинах організму:

1. Зв'язана з молекулами білка - 4 - 5%. Такі зв'язки називають сольватними, вони утворюють оболонку навколо білкових молекул, перешкоджаючи їх взаємодії. За своїм фізичним і хімічним складом соль ватована вода різко відрізняється від вільної. Вона не розчиняє солей, а температура замерзання складає близько -40єС.

2. Вільна вода. Складає 95% і приймає участь у всіх водопотребуючи процесах організму.[6]

Але поки що немає об'єктивних експериментальних даних про структуру води в органоїдах і між нуклеопротеїновими складовими ядра. [5]



2. Фізико-хімічні властивості води

Чиста вода -- безбарвна прозора рідина, без запаху і смаку. Існує в трьох агрегатних станах -- твердому, рідкому та газоподібному. За нормального атмосферного тиску при 0°С вона замерзає і перетворюється у лід, а при 100°С -- кипить, перетворюючись у пару. У газоподібному стані вода існує і за нижчої температури, навіть нижче 0°С. Тому лід і сніг теж поступово випаровуються.[7]

2.1 Хімічні властивості води

Молекули води мають слабку здатність до зворотної іонізації шляхом розпаду на протон H+ і гідроксид-іон OH-:

H2O = H+ + OH-

Молекули води дуже стійкі проти нагрівання. Онак при температураз, вищих за 1000єС, вода починає розкладатися:

2Н2О = 2Н2 + O2.

Процес розкладання речовин в результаті її нагрівання називається термічною дисоціацією. Термічна дисоціація води відбувається з поглинанням теплоти.

Вода дуже реакційно здатна речовина. Оксиди багатьох металів і неметалів сполучаються з водою, утворюючи основи й кислоти; деякі солі з водою - кристалогідрати; найактивніші метали взаємодіють з виділенням водню.

Вода також має кристалічні здатність. Якщо немає слідів вологи, то практично не відбуваються деякі звичайні реакції: наприклад, хлор не взаємодіє з металами, фтор оводень не роз'їдає скло, натрій не окислюється в атмосфері повітря.[8]

Вода здатна утворювати сполуки з рядом речовин, що перебувають за звичайних умов у газоподібному стані і звичайно не мають великої хімічної активності. Такі сполуки утворюються в результаті заповнення молекулами газу міжмолекулярних порожнин, які є в структурі води, і називаються сполуками включення.

Воду можна отримати в ході реакцій:

В ході реакцій нейтралізації:

Відновлення оксидів металів воднем:

Вода реагує при кімнатній температурі:

· з активними металами (барій, натрій, калій і т. д.);

· зі фтором і між галоїдними з'єднаннями



(при низьких температурах)

· з солями, утвореними слабкою кислотою і слабкою основою, викликаючи повний їх гідроліз:

[9]

2.2 Фізичні властивості води

1. Густина води. Ця властивість, як і будь-якої іншої речовини, є функцією температури й тиску:

с=f(t,P).

Таблиця 2.1 - Залежність густини води від температури ( при нормальному тиску)

Вода в інтервалі від 0 до 4 єС веде себе аномально. У цьому інтервалі з підвищенням температури щільність води збільшується, а при температурі вище 4єС - зменшується. Це пояснюється особливістю будови її молекули. При нагріванні води одночасно йдуть два протилежно спрямованих процеси: нормальне збільшення обсягу внаслідок посилення теплового руху молекул і зменшення обсягу при зміні кристалічної решітки за рахунок переміщення молекул в порожнечі упаковки. При температурі вище 4 ° С інтенсивніше йде процес збільшення об'єму і, відповідно, зменшення щільності води за рахунок збільшення відстані між її молекулами.

2. Здатність до стиснення. Відстані між молекулами в рідкому і твердому стані відрізняються мало, а в газах при нормальному тиску воно в десятки разів більше. В результаті в рідинах і твердих тілах молекули речовини щільно упаковані, тому вони стискаються слабкіше, ніж гази. З ростом тиску речовина стискається не тільки на молекулярному, але й на атомному рівні, його електронна оболонка як би ущільнюється, що призводить до істотної зміни властивостей. Прикладом можуть служити різні модифікації льоду з абсолютно незвичайними властивостями, що виникають при великих тисках.

3. Теплове розширення. Вода, як і всяк речовина в природі, розширюється при підвищенні температури і стискається при її зниженні. Це розширення (стиснення) характеризується коефіцієнтом об'ємного розширення, що дорівнює відношенню відносної зміни об'єму рідини V до зміни температури t.

Вода володіє особливими властивостями у плані теплового розширення. На відміну від інших рідин, об'єм води при нагрівання від 0 до 4єС не збільшується, а зменшується й тільки при подальшому нагріванні зростає. Тому при 4єС об'єм води мінімальний, а густина максимальна.

4. В'язкість. В'язкість - фізична властивість речовини чинити опір переміщенню однієї його частини відносно іншої. Розрізняють об'ємну й тангенціальну в'язкість. Об'ємна в'язкість - спосіб рідини сприймати розтягуючи зусилля. Тангенціальна в'язкість характеризує здатність рідини виявляти опір стискаючим зусиллям. Дослідження вчених показують, що опір рідини розтягуючим і стискаючим силам виявляється лише при різних швидкостях руху одного шару рідини по іншому.

5. Поверхневий натяг. Поверхневий натяг води (рис. 2.1) виникає на поверхні її контакту з повітрям, твердим тілом чи іншою рідиною. Він зумовлений силами притягання між молекулами.



Рисунок 2.1. Завдяки поверхневому натягу деякі організми можуть рухатися по воді

6. При доторканні твердого тіла до води змочування спостерігається в тому випадку, коли взаємодія між їх молекулами сильніша, ніж взаємодія між молекулами самої води. У цьому випадку вода буде прагнути збільшити поверхню взаємодії й розтечеться по твердому. Коли ж взаємодія між молекулами твердого тіла й води, що доторкається до нього, то вода буде прагнути скоротити поверхню взаємодії з твердим тілом.

Явище змочування має велике значення при вивченні пересування вологи по капілярам у ґрунтах і в снігу. Поверхня рідини, що змочує, приймає увігнуту форму (рис. 2.2). При увігнутому меніску тиск рідини (води) буде менше атмосферного на рівні горизонту підземних вод. [2]

Рис. 2. 2 Капілярний ефект у тонких трубках різного діаметру

Всередині води сили притягання між молекулами взаємно компенсуються, а на молекули, що знаходяться біля поверхні води, діж компенсована результуюча сила. Поверхневий натяг прагне зменшити поверхню рідини до мінімуму. Тому краплі рідини мають сферичну форму, а в невагомості - форму кульок.



3. Роль води в енергетичних та хімічних процесах організму

З точки зору хімії вода в клітинах є каталізатором, необхідним для протікання різноманітних процесів. У якості реагенту вода приймає участь у багатьох хімічних реакціях. водневий молекула прозорий рідина

Вода є чудовим розчинником. У воді розчиняється більше речовин, ніж у будь-якій іншій рідині. Коли яка-небудь речовина переходить в розчин, її молекули чи йони відділяються один від одного і змішуються з молекулами розчинника. Завдяки своїй полярній природі вода володіє здатністю розчиняти йонні речовини й інші полярні з'єднання. Неполярні з'єднання у воді не розчиняються, такі сполуки утворюють з водою поверхні розподілу. [3]

Вода в якості реагенту участує в багатьох хімічних реакціях:

· У ході фотосинтезу у рослин відбувається фотоліз води - водень зі складу води виходить у органічні речовини, а вільний кисень виділяється в атмосферу.

Рівняння фотосинтезу:

6Н2О+6СО2=6С6Н12О6+6О2.

· Вода приймає участь у гідролізі - руйнуванні речовин з приєднанням води. Наприклад, гідроліз жирів, білків і вуглеводів відбувається при перетравлюванні їжі, а при гідролізі АТФ виділяється енергія, яка забезпечує потреби клітини.

· При гідролізі солей вода є джерелом протонів і електронів.

Вода майже не стискається і тому служить гідростатичним скелетом клітини. За рахунок осмосу вода створює надлишковий тиск всередині вакуоль рослинних клітин, це тургорний тиск, який забезпечує пружність клітинної стінки і підтримання форми органів (наприклад, листя).

У рослин завдяки, зокрема, капілярному ефекту здійснюється підйом від кореня до інших частин рослини розчинених у воді мінеральних речовин по судинам. Також завдяки когезії вода в ґрунті доступна для всмоктування через кореневі волоски.

Транспорт продуктів фотосинтезу відбувається шляхом переміщення по ситовидним трубкам водного розчину сахарози. [10]

Виведення, переміщення продуктів обміну речовин у розчиненому вигляді у тварин також забезпечується водою.

Вода виконує також роль будівельного комплексу. Відомо, що істотна частина енергетичних процесів в клітинах будь-якого організму забезпечується молекулами АТФ. Молекули АТФ несуть в собі легко доступну енергію, і, розщеплюючись, віддають її. Для здійснення будь-якого акту життєдіяльності, наприклад, м'язового скорочення, молекула АТФ повинна розпастися на два фрагменти - молекулу АДФ і залишок фосфорної кислоти, а цей розпад - суть гідролізу. Значить, насправді, енергія звільняється при зв'язаному процесі розпаду молекули АТФ і молекули води. Щоб запасти енергію в молекулі АТФ, її необхідно синтезувати, з'єднавши молекулу АДФ із залишком фосфорної кислоти. І при цьому молекула води звільняється. Неважко здогадатися, що в тому місці, де АТФ синтезується і в тому місці, де вона розпадається, вода повинна бути по-різному зв'язаною. [11]

3.1 Роль води в людському організмі

Вода грає велику роль в розвитку, зростанні і фізіологічних функціях живого організму.

Всі життєво важливі процеси в організмі протікають у водних розчинах органічних і неорганічних, речовин.

Рідини організму (кров, лімфа, тканинна рідина), що омивають в складному тваринному організмі клітинні елементи, беруть безпосередню участь в процесах обміну речовин. Універсальним внутрішнім середовищем для всіх органів і тканин організму є кров.

Кров і лімфа нашого організму переважно складаються з води. Лімфа (від лат. - чиста вода, волога) - рідина, що міститься в лімфатичних судинах хребетних тварин і людини.

Завдяки властивостям води як розчинника кров і лімфа служать ідеальним середовищем для протікання в організмі найскладніших хімічних процесів. Здатність організму підтримувати постійну температуру тіла в значній мірі обумовлена трьома фізичними властивостями води:

1) вода володіє високою здатністю запасати тепло. Навіть холоднокровні тварини здатні підтримувати відносну постійність температури тіла при короткочасних коливаннях температури навколишнього середовища завдяки фізичним властивостям рідини, що міститься в їх організмі;

2) вода має високий ступінь теплопровідності. Завдяки цьому тепло легко відводиться з глибоко розташованих частин тіла;

3) вода постійно випаровується з поверхні легенів і шкіри. При випаровуванні втрачається значна кількість тепла, що має значення для процесів фізичної теплорегуляції.

Завдяки воді в організмі присутні у вигляді розчинів життєво важливі мінеральні речовини. У присутності води відбувається внутрішньоклітинний синтез, всмоктування в кров різних речовин і т.д.

Кількість води, що міститься в органах і тканинах, носить майже постійний характер, наприклад: кора великих півкуль головного мозку - 83,3%, сполучна тканина - 80, нирки - 82, шкіра - 72, кров - 79,3, жирова тканина - 29, скелет - 22, зубна емаль - 0,2%'.

З вживаної нами їжі можуть пройти через стінки кишкового каналу тільки розчинні речовини. Нерозчинні компоненти їжі для нас даремні, оскільки вони не можуть проникнути через стінки кишечника в кров. [11]

В процесі життєдіяльності організм виділяє воду через легені, шкіру і нирки. Водний обмін має виключно велике значення для людини, оскільки разом з водою з організму віддаляються шкідливі речовини або продукти обміну. Затримка цих речовин або невчасне їх видалення приводять до важких форм отруєння, а іноді навіть і до загибелі організму. Дослідами встановлено, що тварини, коли всю їх шкіру покривали лаком, гинули через закупорку пітних залоз. Їх організм перенасичувався токсичними речовинами, які повинні були виділятися пітними залозами.

Складова частина водного обміну - водний баланс. Він визначає співвідношення між кількостями води, що поступила і виділилася, в організмі. Постійний процентний вміст води в тканинах тіла є вельми важливою умовою його існування і нормальної життєдіяльності. Порушення цієї постійності може викликати значні зміни у функціональному стані організму.

Водне голодування швидше приводить до смерті, ніж повне харчове. Тому збереження водного балансу на відповідному рівні є важливою стороною загального обміну організму.

Для збереження нормального водного балансу необхідно, щоб кількість води, що поступає в організм за певний відрізок часу (наприклад, за добу), повністю відповідали кількості води, що виділилася.

Виділяється вода з організму з сечею нирками (близько 1400 мл в добу); у вигляді калових мас (200 мл); у вигляді водяної пари з легких (близько 400 мл) і з поверхні шкіри у вигляді поту (близько 500 мл). Рідина, що виділилася, складає витратну частину водного балансу. Вода, грає важливу роль в регуляції температури тіла. Терморегуляція - це, здатність організму підтримувати майже постійну температуру тіла, не дивлячись на різні температурні умови зовнішнього середовища. Тепло утворюється в організмі безперервно в результаті окислювальних процесів, що відбуваються у всіх органах і тканинах. При дії на організм холодних подразників ці процеси посилюються, зростає утворення тепла, що оберігає тіло від охолоджування. Інший, протилежний процес, в якому вода грає основну роль, полягає в регуляції тепловіддачі. Основна частина всього що утворюється в організмі тепла віддається з поверхні тіла (шкіри).

При посиленій м'язовій роботі різко зростає інтенсивність окислювальних процесів в організмі, а отже, і кількість що утворюється в організмі тепла. При цьому звичайно посилюється виділення поту і, головним чином за рахунок його випаровування, збільшується тепловіддача.

Чим важче робота, виконувана людиною, тим він більше потіє і більше споживає води, кількість якої може доходити до 6 л в день і більше. В умовах високої температури повітря, наприклад при роботі в гарячих цехах, а також при роботі або просто русі в південних пустелях людина може випивати до 11 л води в день. При цьому до 90% випитої води виділяється у вигляді поту.

Людський організм погано переносить обезводнення. Втрата 1-1,5 л води вже викликає необхідність відновлення водного балансу, сигналом чого є відчуття спраги, залежне від збудження питного центру.

Коли людина втрачає 6-8% своєї ваги за рахунок дефіциту води в його організмі наступають розлади ряду функцій: порушується обмін речовин; наростає кількість молочної кислоти; окислювальні процеси знижуються; збільшується в'язкість крові. Температура тіла підвищується, пульс швидшає, шкіра червоніє, частішає дихання, перехідне в задишку. Порушується секреція травних залоз. Апетит зникає повністю. Шкіра стає в'ялої в результаті зменшення волога в підшкірному шарі. З'являються м'язова слабкість, запаморочення, головний біль і млявість.

Хворобливі явища можуть наступити і коли людина споживає зайву кількість води. В цьому випадку наступають симптоми інтоксикації. З'являється слинотеча, нудота, блювота, температура тіла падає. Посилюється діурез (більше виділяється рідині, ніж поступає). Порушується координація рухів, з'являються судоми, м'язова слабкість і головний біль.

Всі ці явища наступають значно швидше, якщо вода мало мінералізована. От чому не рекомендується вживати дощову воду, воду талу, кип'ячену і т.д. [12]



3.2 Колообіг води в природі

Вода покриває більшу частину земної поверхні. У природі вона буває прісною і солоною. З величезних площ солоних океанів та морів під дією енергії Сонця вода випаровується, а охолоджуючись, концентрується у вигляді туману, хмар, дощу, роси, снігу й граду. Такий колообіг води (рис. 3.1) наповнює прісноводні річки та озера, які людина використовує для різних потреб.

Рисунок 3.1. Загальна схема колообігу води.

Відомо, що на поверхню Землі щорічно випадає близько 120 тис. км3 прісної води у вигляді дощу та снігу. З них 32 тис. км3 стікає струмками та річками в озера й моря, а решта води випаровується або споживається рослинами й тваринним світом. [5]

Від загальних ресурсів води на Землі частка придатної для споживання питної води становить усього 0,4 млн. км3. Причому , залежно від зростання рівня життя та чисельності населення, споживання прісної води швидко зростає. Якщо в середньовіччі людина споживала щодоби 10-15 л води, то нині 150-600 л.

Процеси очищення води в природі відбуваються саморегульовано. Завдяки процесам випаровування та конденсації з води вилучається все. Крім розчинених газів, тому природа здатна відновлювати величезні кількості прісної води навіть з найбільш забруднених вод. Очищення води в природі відбувається також під час послідовного замерзання води та танення льоду, проходження води крізь земні товщі. [13]



4. Аномалії води

Вода володіє рядом специфічних властивостей, порівняно з іншими рідинами. Ці властивості відомі під назвою аномалії води, визначаються будовою її молекул і характером молекулярної взаємодії.

Виділяють такі основні аномалії води:

· При замерзанні вода розширюється, а не стискається. Як решта рідин. Густина льоду при 0єС приблизно на 10% менше густини води при цій температурі.

· Густина дистильованої води при збільшенні температури від 0 до 100єС має максимум, в той час, як у решти рідин вона постійно зменшується.

· Вода здатна до значного переохолодження, тобто може залишатися в рідкому стані при температурі значно нижчій температури плавлення льоду.

· Питома теплоємність води в 5-10 разів більше питомої теплоємності інших природних речовин. Лише у небагатьох речовин (літій, деревина) вона частково наближається до питомої теплоємності води. Завдяки цьому вода є найкращим енергоносієм на Землі.

· Питома теплоємність води зменшується при підвищенні температури, тоді як у решти речовин (окрім ртуті) вона збільшується. При цьому зменшення питомої теплоємності води відбувається при температурі від 0 до 37єС, а потім вона збільшується ( у ртуті вона безперервно зменшується).

· Питома теплота льоду аномально висока і в середньому рівна 333•103Дж/кг. Вода і лід при 0єС розрізняються між собою по вміщенню прихованої енергії на 333•108Дж/кг. Зі зниженням температури питома теплота плавлення не збільшується. А зменшується приблизно на 2,1 Дж на 1єС.

· В'язкість води зі збільшенням тиску зменшується, а не збільшується, на відміну від інших рідин.

· Діелектрична проникність ? у воді надзвичайно велика і рівна 81 (у льоду при t=5єС ?л=73), тоді як у більшості інших речовин вона складає 2-8 і лише у деяких досягає 27-35 (спирти). Внаслідок цього вода володіє великою розчинною й дисоціюючою здатністю більше, ніж інші рідини.

· Коефіцієнт заломлення світла водою n = 1,333для довжини хвилі л = 580 нм і при t = 20єС, замість значення, що вимагається теорією, n = ==9.

· Питома теплота водяного пару до температури t = 500єС від'ємна, тобто пар при стисненні залишається прозорим, а при розрідженні перетворюється в туман (згущується).

· Вода володіє найвищим поверхневим натягом, за винятком ртуті. [2]

Усе це фізичні аномалії води, але не менш важливими є унікальні біологічні властивості води:

· Вода - єдина хімічна сполука , яка супроводжує, утворюючись і розкладаючись, біологічний синтез і розклад усіх біополімерів у клітинах.

· Вода - єдина сполука, що бере участь в усіх енергетичних процесах будь-якого організму.

· Вода - єдиний метаболіт, який усупереч законові погіршення довкілля, не пригнічує життєдіяльності живого організму. Більше такого продукту обміну не існує.

· Вода - єдина хімічна сполука, яка у газоподібному стані за нормальних біосферних умов, тиску й температури, на відміну від всіх інших сполук, не створює в повітрі концентрацій, що загрожували б життю і розвитку організмів.

· Вода - сполука, яка бере участь у передачі найрізноманітнішої інформації в біологічних системах. Без води постійний і надійний взаємозв'язок та гідна подиву взаємодія між численними структурами клітини чи організму неможливі.

· Вода - єдина хімічна речовина, яка формує, гідратує будь-яку біологічну компоненту, підтримує конформацію молекул органічних сполук, обсотує поверхню всіх колоїдних частинок. Без гідратації жодна молекула не здатні функціонувати.

Чотири останні біологічні аномалії води пов'язані з її функціональною роллю в організації та забезпеченні життєдіяльності кожної структури і організму в цілому. [5]



Висновок

Вода є універсальним розчинником, в якому відбуваються основні процеси живих організмів. Унікальність води полягає в тому, що вона досить добре розчиняє як органічні, так і неорганічні речовини, забезпечуючи високу швидкість протікання хімічних реакцій і в той же час - достатню складність комплексних сполук, що утворюються.

Завдяки водневому зв'язку, вода залишається рідкою в широкому діапазоні температур, причому саме в тому, який широко представлений на планеті Земля в даний час.

Оскільки у криги щільність менше, ніж у рідкої води, вода у водоймах замерзає зверху, а не знизу. Шар льоду, що утворюється, перешкоджає подальшому промерзанню водойми, це дозволяє його мешканцям вижити. Існує й інша точка зору: якби вода не розширювалася при замерзанні, то чи не руйнувалися б клітинні структури, відповідно заморожування не завдавало б шкоди живим організмам. Деякі істоти (тритони) переносять заморожування/відтавання - вважається що цьому сприяє особливий склад клітинної плазми, що не розширюється при заморожуванні.

Тож роль води в життєдіяльності живих організмів важко переоцінити. Вода - хімічна сполука, яка необхідна для багатьох процесів, які забезпечують нормальне й стабільне функціонування живих істот. Вона входить до складу багатьох біологічних рідин, зокрема крові й лімфи. Приймає участь у таких процесах, як фотосинтез, дихання, вивільнення енергії. Гідроліз сполук - однин з найголовніших процесів, що відбуваються в живих істотах.



Список літератури

1. Ленинджер А. Основы биохимии: В 3-х т. Т. 1. Пер. с англ. - М.: Мир, 1985. - 367с., ил. - 80 - 85 с.

2. Беховых Л. А. Основы гидрофизики / Л. А. Беховых, С. В. Макарычев, И. В. Шорина - Барнаул: Изд-во АГАУ, 2008. 172 с. - 13 - 28, 30 - 31 с.

3. Волькенштейн М.В. Биофизика / М.В. Волькенштейн. - М: Наука, 1988. - 592с. - ISBN 5-02-013835-5.

4. Лидин Р. А. Химические свойства неорганических веществ/ Р. А. Лидин, Л. Л. Андреева - М.: Мир, 1993. - 162 с.

5. Кузьмінський Є.В. Біофізика / Є.В. Кузьмінський, Н.Б. Голуб. - К.: Видавничий дім «Комп'ютерпрес», 2007. - 424с. - ISBN 978-966-8846-14-4. - 130, 110-111 c.

6. Маршел Э. Биофизическая химия / Э. Маршел. - М.: Мир, 1981. - 820с. - 241 - 245 с.

7. Кемп П. Введение в биологию / П. Кемп, К. Армс: Пер. с англ. - М.: Мир, 1988. - 671 с., ил. - 236 - 240 с.

8. Дюга Г. Биоорганическая химия / Г. Дюга, К. Пенни. - М.: Мир, 1983. - 512с. - 152-153 с.

9. Зенин С.В. Модель структуры ассоциатов молекул воды / С.В. Зенин, Б.В. Тяглов. Гидрофобная. Ж.Физ.химии.1994.Т.68.№4.781 с. - 636-641 с.

10. Физиология растений: Учеб. для биол. спец. вузов. - М.: Высш. шк., 1989. - 464 с. - 16 - 19 с.

11. Ленинджер А. Основы биохимии: В 3-х т. Т. 3. Пер. с англ. - М.: Мир, 1985. - 367с., ил. - 163 - 164, 60 - 62 с.

12. Шмидт Р. Физиология человека / Р. Шмидт, Г. Тевс. - Пер. с англ. - 3-е изд. - М.: Мир, 2005; Т.1 - 323с. 44 - 46 с.

13. Рубин А.Б. Биофизика / А.Б. Рубин - М.: Высш. шк., 1987. - 622с.

Размещено на Allbest.ru