Funções da água em uma célula. O papel biológico da água em uma célula Qual o papel da água na vida de uma célula?

Um alto teor de água em uma célula é a condição mais importante para sua atividade. Com a perda da maior parte da água, muitos organismos morrem e vários organismos unicelulares e até multicelulares perdem temporariamente todos os sinais de vida. Este estado é chamado de animação suspensa. Após a hidratação, as células despertam e voltam a ficar ativas.

A molécula de água é eletricamente neutra. Mas a carga elétrica dentro da molécula está distribuída de forma desigual: na região dos átomos de hidrogênio (mais precisamente, dos prótons) predomina a carga positiva, na região onde está localizado o oxigênio a densidade de carga negativa é maior. Portanto, uma partícula de água é um dipolo. A propriedade dipolar de uma molécula de água explica sua capacidade de se orientar em um campo elétrico e de se ligar a várias moléculas e seções de moléculas que carregam uma carga. Como resultado, formam-se hidratos. A capacidade da água de formar hidratos se deve às suas propriedades solventes universais. Se a energia de atração das moléculas de água pelas moléculas de uma substância for maior que a energia de atração entre as moléculas de água, então a substância se dissolve. Dependendo disso, é feita uma distinção entre substâncias hidrofílicas (grego hydros - água e phileo - amor) que são altamente solúveis em água (por exemplo, sais, álcalis, ácidos, etc.) e hidrofóbicas (grego hydros - água e fobos - medo) substâncias difíceis ou nada solúveis em água (gorduras, substâncias semelhantes a gordura, borracha, etc.). A composição das membranas celulares inclui substâncias semelhantes à gordura que limitam a transição do ambiente externo para as células e vice-versa, bem como de uma parte da célula para outra.

A maioria das reações que ocorrem em uma célula só podem ocorrer em solução aquosa. A água é um participante direto em muitas reações. Por exemplo, a quebra de proteínas, carboidratos e outras substâncias ocorre como resultado de sua interação com a água catalisada por enzimas. Tais reações são chamadas de reações de hidrólise (grego hydros - água e lise - divisão).

A água tem uma alta capacidade térmica e, ao mesmo tempo, uma condutividade térmica relativamente alta para líquidos. Essas propriedades tornam a água um líquido ideal para manter o equilíbrio térmico de células e organismos.

A água é o principal meio para as reações bioquímicas da célula. É uma fonte de oxigênio liberado durante a fotossíntese e hidrogênio, que é usado para restaurar os produtos da assimilação do dióxido de carbono. E, por fim, a água é o principal meio de transporte de substâncias no corpo (fluxo sanguíneo e linfático, correntes ascendentes e descendentes de soluções através dos vasos das plantas) e na célula.

Nem todos os compostos contidos numa célula são específicos da natureza viva. Substâncias como água ou sais são amplamente distribuídas fora dos seres vivos. Mas nos organismos e nos produtos da sua atividade vital, foi descoberto há muito tempo um grande número de substâncias contendo carbono, características apenas de células e organismos vivos e, portanto, chamadas de “substâncias orgânicas”.

A água é uma substância única. Está distribuído em todo o nosso planeta. Tente imaginar como seria a nossa vida sem a molécula de H2O? E não há nada para imaginar - não haveria vida em nosso planeta. Os humanos são 70% água. Quanto mais jovem o corpo, mais ele contém e com a idade essa quantidade diminui. Por exemplo, pegue um embrião - a porcentagem de H2O nele é de 90%.

No artigo, convidamos você a destacar tudo na célula e considerar cada um detalhadamente. É importante mencionar que ali está contido em duas formas: livre e vinculado. Trataremos disso um pouco mais tarde.

Água

Todos sabemos que a água desempenha um papel muito importante, ou melhor, fundamental nas nossas vidas. Sem ele, o nosso planeta seria um deserto morto e sem vida. Os cientistas ainda estão estudando a água e seu papel no corpo humano.

Já dissemos que a água se encontra em nossas células nas formas livre e ligada. O primeiro serve para distribuir substâncias – para transferi-las para dentro e para fora da célula. E o último é observado:

• entre fibras;
• membranas;
• moléculas de proteínas;
• estruturas celulares.

Tanto a água livre quanto a ligada na célula desempenham necessariamente algumas funções, das quais falaremos mais tarde. E agora algumas palavras sobre como a própria molécula de H2O é organizada.

Molécula

Para começar, vamos denotar a fórmula molecular da água: H2O. Essa é uma substância muito comum no planeta, e você deve se lembrar disso, pois a fórmula molecular da água é encontrada com bastante frequência em diversas áreas do conhecimento. Aliás, é encontrado em todos os órgãos humanos, até no esmalte dos dentes e nos ossos, embora seu percentual ali seja muito pequeno - 10% e 20%, respectivamente.

Como já dissemos, quanto mais jovem é o corpo, mais água contém. Os cientistas sugeriram que envelhecemos porque as proteínas não conseguem reter grandes quantidades de água. Mas isso, no entanto, é apenas uma hipótese.

Funções

Agora vamos destacar mais deles claramente na lista abaixo:

• H2O pode atuar como solvente, uma vez que quase todas as reações químicas são iônicas e ocorrem em água. Ressalta-se que existem substâncias hidrofílicas (que dissolvem, por exemplo, álcool, açúcar, aminoácidos e assim por diante), mas também existem substâncias hidrofóbicas (ácidos graxos, celulose e outros).
• A água pode atuar como reagente.
• Desempenha funções de transporte, termorregulação e estrutural.

Propomos considerar cada um deles separadamente. Vamos em ordem, a primeira da nossa lista é a função solvente.

Solvente

As funções da água na célula são numerosas, mas uma das mais importantes é ajudar a facilitar muitas reações. A molécula de H2O pode atuar como solvente. Quase todas as reações que ocorrem em uma célula são iônicas, ou seja, o meio em que podem ocorrer é a água.

Reagente

As próximas funções da água em uma célula são sua participação nas reações químicas que ocorrem no corpo como reagente. Esses incluem:

• hidrólise;
• polimerização;
• fotossíntese e assim por diante.

Agora um pouco sobre isso. Em química, esse é o nome de uma substância que participa de algumas reações químicas. O mais importante é que embora participe da reação, não é objeto de processamento. Os reagentes em laboratório (também chamados de reagentes) são um fenômeno bastante comum.

A água, como reagente, está envolvida na composição de outras substâncias necessárias ao organismo.

Função de transporte

Por que vivemos? Nosso corpo existe apenas porque as células que o compõem estão vivas. E eles deveriam agradecer sua estrutura única e algumas das capacidades da molécula de H2O. Já mencionamos que a água é parte integrante do nosso corpo, e cada célula contém essas moléculas únicas, ou melhor, está em primeiro lugar na sua composição.

A função de transporte da água na célula é outra finalidade do H2O em nosso corpo. A água tem uma certa característica - a penetração no espaço intercelular, graças à qual os nutrientes entram na célula.

É importante saber também que o sangue e a linfa também contêm água, e sua falta acarreta algumas consequências: hemorragias ou trombose.

Termorregulação

Que funções da água em uma célula ainda não descobrimos? Claro, termorregulação. Dissemos que a água pode absorver calor e retê-lo por muito tempo. Assim, o H2O pode proteger a célula da hipotermia ou superaquecimento. A função de termorregulação é necessária não apenas para células individuais, mas também para todo o organismo como um todo.

Função estrutural

Já os listamos, mas ainda falta discutir mais um propósito - manter a estrutura das células.

Você já tentou comprimir água líquida? Mesmo em condições de laboratório isto é extremamente difícil de conseguir. Esta propriedade da água é necessária para manter a forma e a estrutura de cada célula.

Lembre-se para sempre: sem água a vida é impossível. Sentimos sede quando o corpo perde cerca de 3% de água e, com a perda de 20%, as células morrem e, consequentemente, a pessoa também. Observe quanta água você bebe.

Propriedades da água e seu papel na célula:

Em primeiro lugar entre as substâncias da célula está a água. Representa cerca de 80% da massa da célula. A água é duplamente importante para os organismos vivos, porque é necessária não apenas como componente das células, mas para muitos também como habitat.

1. A água determina as propriedades físicas da célula - seu volume, elasticidade.

2. Muitos processos químicos ocorrem apenas em solução aquosa.

3. A água é um bom solvente: muitas substâncias do ambiente externo entram na célula em uma solução aquosa e, em uma solução aquosa, os resíduos são removidos da célula.

4. A água tem alta capacidade térmica e condutividade térmica.

5. A água tem uma propriedade única: quando resfriada de +4 a 0 graus, ela se expande. Portanto, o gelo é mais leve que a água líquida e permanece em sua superfície. Isto é muito importante para os organismos que vivem no ambiente aquático.

6. A água pode ser um bom lubrificante.

O papel biológico da água é determinado pelo pequeno tamanho de suas moléculas, sua polaridade e capacidade de se conectarem entre si por meio de ligações de hidrogênio.

Funções biológicas da água:

transporte. A água garante a movimentação de substâncias na célula e no corpo, a absorção de substâncias e a remoção de produtos metabólicos. Na natureza, a água transporta resíduos para os solos e corpos d'água.

metabólico. A água é o meio para todas as reações bioquímicas, um doador de elétrons durante a fotossíntese; é necessário para a hidrólise das macromoléculas em seus monômeros.

A água está envolvida na formação de fluidos lubrificantes e muco, secreções e sucos no corpo.

Com muito poucas exceções (esmalte dos ossos e dos dentes), a água é o componente predominante da célula. A água é necessária para o metabolismo celular (troca), uma vez que os processos fisiológicos ocorrem exclusivamente em ambiente aquoso. As moléculas de água estão envolvidas em muitas reações enzimáticas da célula. Por exemplo, a quebra de proteínas, carboidratos e outras substâncias ocorre como resultado de sua interação com a água catalisada por enzimas. Tais reações são chamadas de reações de hidrólise.

A água serve como fonte de íons de hidrogênio durante a fotossíntese. A água em uma célula está em duas formas: livre e ligada. A água livre representa 95% de toda a água da célula e é usada principalmente como solvente e meio de dispersão para o sistema coloidal do protoplasma. A água ligada, que representa apenas 4% do total de água na célula, está fracamente ligada às proteínas por ligações de hidrogênio.

Devido à distribuição assimétrica de cargas, a molécula de água atua como um dipolo e pode, portanto, ser ligada por grupos proteicos carregados positiva e negativamente. A propriedade dipolar de uma molécula de água explica sua capacidade de se orientar em um campo elétrico e de se ligar a várias moléculas e seções de moléculas que carregam uma carga. Como resultado, hidratos são formados

Devido à sua alta capacidade térmica, a água absorve calor e, assim, evita flutuações repentinas de temperatura na célula. O conteúdo de água do corpo depende da idade e da atividade metabólica. É mais elevado no embrião (90%) e diminui gradualmente com a idade. O conteúdo de água dos diferentes tecidos varia dependendo da sua atividade metabólica. Por exemplo, na substância cinzenta do cérebro existe até 80% de água e nos ossos até 20%. A água é o principal meio de movimentação de substâncias no corpo (fluxo sanguíneo, linfa, correntes ascendentes e descendentes de soluções através dos vasos das plantas) e na célula. A água serve como “lubrificante”, necessária onde quer que haja superfícies de atrito (por exemplo, nas juntas). A água tem sua densidade máxima a 4°C. Portanto, o gelo, que tem densidade menor, é mais leve que a água e flutua em sua superfície, o que protege o reservatório do congelamento. Esta propriedade da água salva a vida de muitos organismos aquáticos.

Todos sabemos que a água desempenha um dos papéis mais importantes na vida humana e que sem ela a vida na Terra é impensável. Explorando o mundo e estudando diversas ciências, as pessoas aprendem qual é o papel biológico da água em uma célula e qual a importância da água para o funcionamento de qualquer organismo.

A água (fórmula molecular H2O) é a substância mais abundante na Terra. É encontrado em quase todos os lugares em quantidades variadas. Por exemplo, no esmalte dentário ocupa 10%, mas num embrião em desenvolvimento representa mais de 90%. O corpo humano contém aproximadamente 65% de água. Os tecidos dos organismos jovens estão especialmente saturados com ele.

Portanto, o corpo de um bebê contém 70% de fluido. Existe até uma hipótese segundo a qual a causa do envelhecimento é a incapacidade das proteínas do corpo de se ligarem a grandes volumes de água. Todos os tecidos e órgãos humanos contêm fluido. Mesmo nos ossos sua presença é de aproximadamente 20%, e no cérebro, fígado e músculos esse número aumenta para 80%.

Um dos principais sinais de vida é o metabolismo. Todos os tipos de metabolismo – proteínas, carboidratos, gorduras e outros – também incluem água. Sua essência está no processo de absorção do líquido no intestino e no estômago, seguida de sua distribuição nos tecidos do corpo e excreção pelos rins, pele e pulmões.

Os tecidos vivos consistem em células e substâncias intercelulares, que representam um sistema bastante complexo, e algumas de suas partes contêm água. Afinal, é um excelente solvente para a maioria das substâncias vivas que constituem um organismo vivo.

Graças a ele, ocorre o processo de termorregulação durante a troca de água. Além disso, produtos metabólicos desnecessários e prejudiciais desaparecem com a água.

Do exposto podemos concluir qual é o papel da água na célula:

1. A elasticidade celular é mantida. Quando uma célula perde líquido, por exemplo, os frutos podem secar ou as folhas podem murchar.
2. As substâncias são movidas, incluindo a remoção de elementos desnecessários.
3. A aceleração das reações químicas é garantida pela dissolução de substâncias em líquido.
4. Os sais e os açúcares dissolvem-se.
5. Devido à capacidade da água de aquecer e resfriar lentamente, ela participa da termorregulação.

Água livre e vinculada

Talvez seja difícil superestimar o papel da água na vida de uma célula. Além disso, com uma taxa metabólica mais elevada, a quantidade de líquido aumenta. A água em uma célula pode ser ligada ou livre. Este último está contido em vacúolos, espaços entre as células, cavidades de vários órgãos e vasos. É necessário para transferir substâncias para dentro da célula e dela para o ambiente externo.

Devido ao arranjo incomum dos elétrons nesta molécula, existe alguma assimetria elétrica nela. Como o oxigênio é mais eletronegativo, ele atrai o hidrogênio com mais força.

Água como solvente

Devido à polaridade das moléculas, bem como à sua capacidade de formar ligações de hidrogênio, a água é um solvente muito bom para compostos iônicos, como sais ou ácidos. Compostos não iônicos (mas polares) também se dissolvem bem em líquidos. Estes incluem substâncias cujas moléculas contêm grupos carregados (polares), como álcoois, açúcares ou aminoácidos.

A água (H 2 O) é a substância inorgânica mais importante da célula. Numa célula, em termos quantitativos, a água ocupa o primeiro lugar entre outros compostos químicos. A água desempenha diversas funções: manter o volume, a elasticidade da célula, participando de todas as reações químicas. Todas as reações bioquímicas ocorrem em soluções aquosas. Quanto maior a taxa metabólica em uma determinada célula, mais água ela contém.

Prestar atenção!

A água em uma célula está em duas formas: livre e ligada.

Água grátis localizado em espaços intercelulares, vasos, vacúolos e cavidades de órgãos. Serve para transportar substâncias do meio ambiente para a célula e vice-versa.
Água encadernada faz parte de algumas estruturas celulares, localizada entre moléculas de proteínas, membranas, fibras e está ligada a algumas proteínas.
A água possui uma série de propriedades extremamente importantes para os organismos vivos.

Estrutura da molécula de água

As propriedades únicas da água são determinadas pela estrutura de sua molécula.

As ligações de hidrogênio são formadas entre moléculas individuais de água, que determinam as propriedades físicas e químicas da água.
O arranjo característico dos elétrons em uma molécula de água confere-lhe assimetria elétrica. O átomo de oxigênio mais eletronegativo atrai com mais força os elétrons dos átomos de hidrogênio, resultando em uma molécula de água. dipolo(tem polaridade). Cada um dos dois átomos de hidrogênio tem uma carga parcialmente positiva e o átomo de oxigênio carrega uma carga parcialmente negativa.

A carga parcialmente negativa do átomo de oxigênio de uma molécula de água é atraída pelos átomos de hidrogênio parcialmente positivos de outras moléculas. Assim, cada molécula de água tende a se conectar ligação de hidrogênio com quatro moléculas de água vizinhas.

Propriedades da água

Como as moléculas de água são polares, a água tem a propriedade de dissolver moléculas polares de outras substâncias.
As substâncias solúveis em água são chamadas hidrofílico(sais, açúcares, álcoois simples, aminoácidos, ácidos inorgânicos). Quando uma substância entra em solução, as suas moléculas ou iões podem mover-se mais livremente e, portanto, a reatividade da substância aumenta.

As substâncias insolúveis em água são chamadas hidrofóbico(gorduras, ácidos nucléicos, algumas proteínas). Tais substâncias podem formar interfaces com a água nas quais ocorrem muitas reações químicas. Portanto, o fato de a água não dissolver algumas substâncias também é muito importante para os organismos vivos.

A água tem uma alta especificidade capacidade de calor, ou seja a capacidade de absorver energia térmica com um aumento mínimo em sua própria temperatura. Para quebrar as numerosas ligações de hidrogênio presentes entre as moléculas de água, uma grande quantidade de energia deve ser absorvida. Esta propriedade da água garante a manutenção do equilíbrio térmico do corpo. A grande capacidade térmica da água protege os tecidos do corpo contra aumentos rápidos e fortes de temperatura.
Para evaporar a água, é necessária muita energia. O uso de uma quantidade significativa de energia para quebrar as ligações de hidrogênio durante a evaporação ajuda a resfriá-lo. Esta propriedade da água protege o corpo do superaquecimento.

Exemplo:

Exemplos disso incluem a transpiração nas plantas e a transpiração nos animais.

A água também possui alta condutividade térmica, garantindo distribuição uniforme de calor por todo o corpo.

Prestar atenção!

Alta capacidade de calor específico e alta condutividade térmica torna a água um líquido ideal para manter o equilíbrio térmico de células e organismos.

Água praticamente não encolhe, criando pressão de turgescência, determinando o volume e a elasticidade das células e tecidos.

Exemplo:

O esqueleto hidrostático mantém a forma em lombrigas, águas-vivas e outros organismos.

Graças às forças adesivas das moléculas, é criada uma película na superfície da água, que possui uma característica como a tensão superficial.

Exemplo:

Devido à força da tensão superficial, ocorrem fluxo sanguíneo capilar, correntes ascendentes e descendentes de soluções nas plantas.

Entre as propriedades fisiologicamente importantes da água está a sua capacidade de dissolver gases(O 2, CO 2, etc.).

A água também é uma fonte de oxigênio e hidrogênio liberado durante a fotólise durante a fase leve da fotossíntese.

Funções biológicas da água

• A água garante a movimentação de substâncias na célula e no corpo, a absorção de substâncias e a remoção de produtos metabólicos. Na natureza, a água transporta resíduos para os solos e corpos d'água.
• A água é um participante ativo nas reações metabólicas.
• A água está envolvida na formação de fluidos lubrificantes e muco, secreções e sucos no corpo (esses fluidos são encontrados nas articulações dos vertebrados, na cavidade pleural, no saco pericárdico).
• A água faz parte do muco, o que facilita a movimentação de substâncias pelo intestino e cria um ambiente úmido nas mucosas do trato respiratório. As secreções secretadas por algumas glândulas e órgãos também são à base de água: saliva, lágrimas, bile, esperma, etc.