Вода в клетке

Зачем нужна вода в клетке

 

 

Вода жизненно необходима живым организмам и растениям. На ее долю приходится большая часть содержимого всех тканей. Строение молекул воды и их свойства помогают поддерживать жизнедеятельность клеток, регулировать обменные процессы, доставлять питательные вещества и выводить отработанные. Форма и упругость клеток поддерживается благодаря свойствам молекул воды.  

 

Доминирующую роль в наполнении содержимого клетки играет вода, на долю которой приходится 80% массы клеточного вещества. Выступая в качестве компонента клетки, вода одновременно является средой обитания для микроорганизмов.

 

 

Благодаря физическим свойствам воды, клетка может сохранять форму, обладая упругостью. Сохранение тепла тоже происходит благодаря свойствам водного раствора. Химические реакции, протекающие внутри клетки, возможны благодаря водной составляющей. В жидкости растворяются полезные вещества и с нею же выводятся через мембрану отработанные. Интенсивность протекания обменных процессов напрямую зависит от количественного содержания воды. Установлено, что свойства воды при температуре близкой к нулю, помогают выжить многим микроорганизмам. Кроме того, вода используется организмом в качестве смазочного материала, например, в системе пищеварения.

 

Все эти особенности воды обусловлены ее молекулярным строением и способностью молекул создавать водородные связи. Вода вступает во взаимодействие с полярными молекулами многих веществ, растворяя их. К таким веществам относятся сахара, соли, аминокислоты, некоторые кислоты, спирты. Называются они гидрофильными, то есть обладают способностью вступать во взаимодействие с водой, образуя прочные связи.

 

Гидрофобные, которые не создают соединений с молекулами воды, растекаясь по поверхности, образуют тонкий слой. В нем формируется уникальная среда, в которой происходят химические реакции. К веществам, нерастворимым в воде, принадлежат жиры, отдельные белки, нуклеиновые кислоты.

 

Способность поддерживать теплообмен напрямую зависит от физического свойства воды – она обладает высокой удельной теплоемкостью и теплопроводностью. Поглощение тепла происходит быстро, при этом процесс нагревания протекает медленно. Чтобы началось испарение, требуется затратить много энергии. Чтобы начался процесс охлаждения, достаточно разорвать водородные связи.

 

 

Сколько воды содержится в клетке

 

 

Имея много общего, все живые организмы отличаются друг от друга. При этом и содержание воды у разных представителей флоры и фауны отличается. Разница зависит и от географической привязки, климатических особенностей, возраста и вида растения или животного. Даже принадлежность к одному виду, обитающему в разных условиях, не гарантирует одинаковое процентное соотношение жидкости в клетках.

 

Наличие воды в листьях, стебле и корнях одного растения тоже сильно отличается. Так, если в листьях содержится более 90% водного раствора, то на долю семян приходится чуть больше 10%. В некоторых случаях содержание жидкости не превышает 6%, но при этом жизненные процессы не прекращаются, а приостанавливаются на время. Наступление благоприятных климатических условий запускают процесс накопления воды.

 

Люди тоже подвержены зависимости от многих факторов. Возраст, образ жизни, состояние здоровья человека и местность проживания с климатическими особенностями определяют процентное содержание жидкости в тканях. Установлено, что больше всего воды находится в лимфе и крови, а меньше всего в клетках костной ткани зубов.

 

Вода в растениях находится в живых клетках, мертвых элементах, в межклетниках. Самое большое количество воды приходится на межклетники листьев, где она сохраняется в парообразном состоянии. В виде жидкости – в разных частях клеток, занимая более 95% составляющего. Содержание воды в оболочке не превышает 50%.

 

В различных частях растительной или животной клетки вода может создавать разные формы.

 

 

В каких клетках больше всего воды

 

 

В разных клетках животных или растительных разный процент содержания воды. Самое большое количество находится в жидких тканях – крови и лимфе. Недостаточное содержание воды в клетках лимфы и крови приводит к загустению, ломкости сосудов. Густая кровь неизбежно приводит к возникновению тромбов и местных кровоизлияний.

 

Самое большое содержание воды в клетках эмбриона, достигает 98%. Мозг человека содержит чуть меньше – 80%, а в жировых тканях всего 40%. Установлено, что 70% воды находится внутри клеток.

 

Старение организма ведет к потере жидкости, происходит постепенное обезвоживание. Если процесс происходит слишком быстро, то это может вызвать смерть, для этого достаточно потерять 20% воды.

 

 

Роль воды в клетке

 

 

Вода в клетках выполняет важнейшие функции, принимая участие в химических реакциях, благодаря которым сохраняется жизнеспособность и работоспособность клеток. Процессы, протекающие во внутриклеточном пространстве, возможны благодаря образованию водородных связей и обратимой ионизации.

Внутри клеток вода находится в двух формах: свободной и связной. Свободная занимает межклеточное пространство, сосуды, полости органов. Ей отводится роль перевозчика веществ в клетку и обратно. Связная вода это составная частью отдельных клеточных структур, расположена между молекулами белка, мембранами, волокнами, связана с молекулами белка.

  • Воды в клеточной структуре больше всего, это необходимо для протекания химических реакций. Молекулы воды идеально подходят на роль катализатора. Гидролиз жиров и белков при переваривании еды высвобождает энергию, которая тратится на поддержание работы клеток. Электроны и протоны высвобождаются при гидролизе солей.
  • Вода реализует потребность клетки в питательных веществах, выполняя роль своеобразного транспорта. Отработанные продукты выводятся за пределы оболочки, а взамен поставляются новые вещества. Проникающая способность молекул воды позволяет им беспрепятственно перемещаться внутри клеток и в межклеточном веществе.
  • Форма клетки, ее физические параметры удерживаются благодаря воде. Вода обладает упругостью, ее сложно сжать. Молекулы воды прочно удерживают форму, поддерживают постоянное давление внутри клетки. Благодаря этой особенности все ткани четко структурированы и имеют постоянную форму.
  • Поддержание постоянной температуры внутри клетки обусловлена физическими свойствами воды. Повышенная теплоемкость выступает в качестве регулятора постоянной температуры. Дополнительная энергия, которая тратится на согрев клеток высвобождается при расщеплении жиров.

 

 

Метаболическая роль воды в клетке

 

 

Вода в клетке служит средой для нормального протекания внутренних биохимических реакций. Молекулы воды принимают участие в химических реакциях: образование или гидролиз полимеров. Фотосинтез у растений возможен благодаря тому, что вода является донором электронов и источником атомов водорода. В воде содержится свободный кислород.

 

 

Транспортная роль воды в клетке

 

 

Особая структура молекул воды позволяет ей беспрепятственно проникать через оболочку клетки в межклеточное вещество. Вместе с водой осуществляют путешествие микроорганизмы и полезные вещества, необходимые для поддержания жизнедеятельности клетки. Молекулы воды, выполняя транспортную функцию, доставляют питание. Отработанные вещества необходимо захватить и переместить наружу, чтобы освободить место для новых. Происходит постоянная циркуляция воды, обогащенной полезными веществами внутрь клетки и выведение ненужных продуктов наружу. Это постоянный процесс, который продолжается на протяжении всей жизни организма.

 

 

Чем больше в клетке воды, тем интенсивнее происходит процесс обмена.

У растений транспортная функция осуществляется с использованием капиллярного способа водного раствора. Питательные вещества из почвы всасываются корнями, на которых расположены мельчайшие волоски, и дальше устремляются по стеблю к листьям и цветоносам.

 

 

Функции воды в клетке

 

 

Осуществляя поддержание процессов жизнедеятельности клетки, вода является еще и благотворной средой обитания для различных микроорганизмов. Важнейшие функции воды возможны благодаря ее особенному строению, маленьким размером молекул, способным вступать в реакцию со многими веществами. Полярность молекул и их соединение водородными связями решают важнейшие задачи в организме.

 

Самая важная задача, которую выполняет в клетке вода – поддержание и сохранение ее жизнедеятельности. Выделяют три функции воды: транспортную, метаболическую и структурную. Нарушение одной из них ведет к сбоям функционирования клетки, ее деформации или усыханию и гибели. Неизбежным итогом является болезнь организма и преждевременная смерть.

 

 

Транспортная функция поддерживает жизнедеятельность клетки благодаря своей проникающей способности. Мембрана и оболочка не являются препятствием для молекул воды, которые свободно совершают перемещение внутрь клетки и наружу. Своевременная доставка свежих полезных веществ и удаление отработанных, сохраняет баланс внутри клетки и позволяет ей выполнять свои функции.

 

Химические процессы, происходящие внутри клеточного пространства, невозможны без молекул воды. Гидролиз и образование полимеров происходит с их участием. Вода выступает в роли главного поставщика свободного кислорода. Электроны и атомы кислорода задействованы в процессе фотосинтеза.

 

Сохранение клеточной структуры выполняет именно вода, благодаря своему свойству: в жидком виде она достаточно упругая. Ее содержание в клетках у кольчатых червей, выполняет роль гидростатического скелета. У растений вода определяет тургор клеток. В цитоплазме содержание воды колеблется от 60 до 95%.

 

 

К чему приводит недостаток воды в клетках

 


Недостаточное потребление жидкости, обезвоживание организма опасно для любого организма независимо от возраста. В результате необдуманных действий начинается интенсивное использование скрытых резервов, добывание воды из организма. В качестве такого источника выступает клетка, межклеточное пространство и кровь. В первую очередь расходуется содержимое, находящееся во внутриклеточном пространстве. Если дефицит продолжается, то задействуются остальные запасы, постоянно истощая все водные резервы. Опасность заключается в том, что на состоянии здоровья это никак не сказывается, нет внешних симптомов или болевых ощущений. Они появляются только тогда, когда все внутренние резервы уже полностью исчерпаны и клетке нанесен непоправимый ущерб.

 

Недостаточное количество воды в клетке сказывается на нарушение ее жизнеспособности и функционировании. Сокращение жидкости приводит, в первую очередь, к снижению транспортной функции: внутрь клетки перестают своевременно поступать питательные вещества в необходимом количестве, отработанные продукты задерживаются внутри. Происходит постепенное изменение и усыхание клетки изнутри. Теряется эластичность и способность к удерживанию постоянного внутреннего давления жидкостью.

 

Происходит нарушение теплообмена, в результате которого клетка утрачивает способность поддерживать оптимальную температуру. После длительного обезвоживания организм все чаще испытывает озноб или происходит повышение температуры.

 

Обезвоживание в стареющем организме – это естественный процесс, который наглядно показывает постепенную потерю воды в клетках. Недостаток воды отражается на сосудах – они теряют эластичность, постепенно начинают разрушаться. Изменяется лимфа, густеет кровь. Возникновение тромбов и повышенное артериальное давление – наиболее яркие проявления нехватки воды в клетках в пожилом возрасте.

 

Неизбежными спутниками хронического обезвоживания являются болезни, например, ожирение, аллергия, артрит, астма и другие.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Яндекс.Метрика