В чем заключается значение воды для жизнедеятельности клетки кратко

Обновлено: 02.07.2024

Значение воды для жизнедеятельности клетки

На нашей планете это вещество является самым распространенным. Каждая клетка живого организма содержит его тем больше, чем интенсивнее она участвует в обменных процессах.

В организме это вещество содержится в связной и свободной форме. Свободная жидкость участвует в транспортировке из внешней среды в клетку и наоборот. Свободная жидкость выступает в роли растворителя и содержится в количестве 95% от общей массы. Содержится она в полостях органов, вакуолях, межклеточном пространстве и сосудах.

Связанная жидкость может находиться между волокнами, молекулами белка, мембранами, в клеточных структурах и образовывает соединения с некоторыми белками. Связанной жидкости в каждой клетке содержится не более 4% от общего количества.

Свойства

Это вещество для человека, как и любого другого живого организма, имеет большее значение, чем пища. Она является главным элементом жизни организма и обеспечивает:

Терморегуляцию. Достигается это благодаря медленному нагреванию и медленному остыванию.
Обменные процессы в организме.
Транспорт веществ.
Поддержание клеточной структуры. В результате потери большого количества жидкости наблюдается их увядание.
Участие в химических реакциях.

В составе любой клетки, как видно в таблице ниже, первое место занимает вода по количественному составу.

Содержание в тканях	Содержание в процентах
В мышечной	65%
В костной	22%
В жировой	99%
В крови	83%
В стекловидном теле глаза	99%
В зубной эмали	0,2%
В мозговой ткани	85%

Функции

Как известно из курса школьной химии, вода служит катализатором для протекания разнообразных процессов в организме. Внутри клеток любого живого организма происходят различные химические реакции, где участие воды протекает в качестве реагента.

В процессе пищеварения происходит гидролиз белков, углеводов и жиров с участием молекул воды и высвобождается энергия, способная обеспечить процессы жизнедеятельности.

Участие в гидролизе солей позволяет ей служить источником для протонов и электронов. Главный показатель для внутриклеточных процессов — это способность вещества жидкости участвовать в обратимой ионизации и образовывать связи с водородом.

Транспортную функцию внутри органов живого организма выполняет тоже это вещество. Все продукты жизнедеятельности клетки выводятся молекулами жидкости. Питательные вещества клеткам доставляют молекулы жидкого вещества, проникая в межклеточное пространство.

Главным компонентом для лимфы и крови является жидкость. Недостаток ее в организме приводит к загустению крови и ломкости сосудов. Местно это выражается в виде тромбозов и кровоизлияний.

Постоянство структуры органов и тканей обеспечивается тем, что она в жидком виде не сжимается, образуя оптимальное внутриклеточное давление и поддерживая структуру клетки.

Постоянная температура внутри организма поддерживается благодаря тому, что молекула жидкости является теплоемкой структурой. Большое количество энергии образуется и при расщеплении жиров, что также служит для поддержки оптимальной температуры.

Роль воды в клетке

Это вещество имеет маленький размер молекул, полярность и способность молекул соединяться друг с другом при помощи водородных связей, что обуславливает ее биологическую роль.

Можно выделить две функции воды с точки зрения биологических процессов:

Метаболическую. Все биохимические реакции осуществляются в водной среде. При фотосинтезе она служит донором для электронов. Вода необходима для гидролиза макромолекул.
Транспортную. Передвижение веществ в организме осуществляется посредством жидкости. Также осуществляется и вывод продуктов метаболизма. В природных условиях вода служит для транспортировки к почве и водоемам продуктов жизнедеятельности.

Фотолиз

При фотосинтезе это вещество является источников ионов водорода. При фотосинтезе происходит фотолиз. В переводе с греческого это явление обозначает растворение, распад или разложение с участием света. Фотолиз осуществляется в период световой фазы фотосинтеза, где под действием света молекула этого вещества распадается на ионы.

В результате фотолиза молекула воды распадается на протоны и электроны и выделяет в качестве побочного продукта кислород. Именно этим кислородом и дышат все живые существа на планете.

Вода ( H 2 O ) — важнейшее неорганическое вещество клетки. Её содержание превышает содержание всех остальных химических соединений. Вода является главной частью цитоплазмы, она придаёт клетке объём, обеспечивает упругость, участвует во всех биохимических процессах. Все химические реакции происходят в водных растворах. Чем интенсивнее протекает в клетке обмен веществ, тем выше в ней содержание воды.

Вода заполняет пространства между клетками, она составляет основу клеточного сока в вакуолях. Транспорт веществ в живых организмах осуществляется в виде водных растворов.

Связи между атомами водорода и кислорода в молекуле воды полярные. Из-за большей электроотрицательности атома кислорода электроны общих электронных пар сдвинуты к нему. Поэтому на атоме кислорода имеется частичный отрицательный заряд, а на атомах водорода — частичные положительные заряды. Так как молекула воды имеет угловое строение, разные заряды в ней находятся у разных полюсов. Молекула полярная, она является диполем.

Полярные молекулы воды взаимодействуют между собой с образованием водородных связей, обуславливающих многие особенности физических и химических свойств вещества.

Вода — полярный растворитель , в ней растворяются другие полярные вещества. Такие вещества называют гидрофильными. К этой группе относятся многие соли, моно- и дисахариды, аминокислоты, минеральные кислоты. В растворённом состоянии молекулы или ионы веществ могут свободно двигаться, и они легче вступают в химические реакции.

Вещества, нерастворимые в воде, называются гидрофобными. К ним относятся жиры, многие белки и нуклеиновые кислоты. Гидрофобность некоторых веществ имеет важное значение для живых организмов (например, из таких веществ формируются клеточные мембраны)

У воды высокая теплоёмкость , т. е. способностью поглощать много тепла при незначительном возрастании собственной температуры. Высокая теплоёмкость сглаживает температурные колебания и защищает организмы от быстрого и сильного охлаждения или нагревания.

Вода имеет высокую теплоту парообразования , для её испарения необходима довольно большая энергия. Использование значительного количества энергии на разрыв водородных связей при испарении воды способствует её охлаждению. Это свойство воды предохраняет организмы от перегрева. Примеры: испарение воды листьями растений и выделение пота у животных.

У воды также высокая теплопроводность , которая обеспечивает быстрое распределение тепла по всему организму.

Вода не сжимается . Она создаёт тургорное давление и поддерживается упругость тканей и органов. У некоторых беспозвоночных (например, у круглых червей) полостная жидкость выполняет функцию гидростатического скелета.

У воды высокое поверхностное натяжение . Поэтому кровь движется по капиллярам у животных и поднимается по сосудам в растениях.

1. Вода является универсальным растворителем. Благодаря разной растворимости веществ в воде формируются плазматические мембраны.

2. Вода выполняет в живых организмах транспортную функцию. Вещества поступают в клетки и организмы, а также переносятся внутри них в виде водных растворов.

3. Вода участвует в биохимических реакциях, протекающих в клетке (гидролиз веществ), является источником кислорода и водорода при фотолизе в световую фазу фотосинтеза.

5. Вода является составной частью слизей, образующихся в органах дыхания и пищеварения, а также секретов некоторых желез и органов: пищеварительных соков, желчи, слюны, пота, слёз и т. д.

Роль воды в клетке любого организма невозможно переоценить. Ведь ни для кого не секрет, что лишь 30 % занимают органические и неорганические вещества в организме, а 70 % – это вода. Недостаток жидкости приводит к истощению и даже гибели. Именно поэтому так важно следить за питьевым режимом.

Сегодня расскажем про основные функции воды в клеточных структурах, а также поговорим о том, чем чреват ее недостаток в организме. Надеемся, наша информация будет для вас полезной!

Состав клетки

Клетка является структурно-функциональным элементом организма, принимающим участие в его строении и жизнедеятельности. Она склонна к восстановлению (регенерации), саморегуляции и самостоятельному воспроизведению.

Каждый организм содержит около 30 12 клеток, из которых состоят людские органы или ткани, и все они разнообразны. К примеру, сердце, печень, мозг имеют очень специфический состав.

Но по большому счету строение всех клеток схоже, и об этом мы расскажем далее. Итак, какие компоненты входят в их структуру?

Состав клетки

Цитоплазматическая мембрана

Это фундамент наших клеток, их основа, которую нужно рассматривать прежде всего. Что мы знаем о мембране?

В первую очередь она несет в себе конструкционную функцию и защищает клеточную систему. Во-вторых, в мембране заключается ядро и органеллы (мелкие составляющие клетки).

Мембраны создают двойной слой жира (липидов). С наружной стороны они покрыты рецепторами – специальными белковыми частицами, вступающими в связь с другими элементами и веществами.

Для клеточной оболочки характерна избирательная проницаемость: отдельные вещества они впитывают, а остальные – нет.

Мембрана сохраняет форму клетки, регулирует ее метаболизм и выведение остаточных продуктов обмена веществ наружу.

Цитоплазма клетки человека

Так называют жидкость внутри клетки, где плавают все компоненты, включая органеллы. В основном эта субстанция содержит воду. В цитоплазме постоянно происходят химические реакции. Она является связующим звеном всех элементов, которые объединяет в одно целое. Изучая роль воды в клетке, непременно говорят об этом полужидком содержимом.

Цитоплазма клетки человека

Три исследования, которые помогут остановить старение

Такой простой элемент как вода всегда считался жизненно важным и необходимым. Но вместе с тем, то количество мифов о воде, научных фактов и мнений, которые ежедневно навязывают, а потом опровергают, побуждает искать ответы на вопросы. Чтобы помочь вам, мы с командой подготовили вебинар и подарок: 3 уникальных материала, основанные на опыте наших экспертов о продлении молодости с помощью воды. После прохождения нашего бесплатного вебинара вы узнаете:

практикующий врач терапевт-диетолог, натуропат

Сразу после регистрации вы получите подборку исследований:

Старение: остановить нельзя смириться К каким выводам пришли ученые 21 века, изучая воду и ее способность продлевать молодость

На самом деле, мы ничего не знаем о воде Важная информация для продления молодости, которую нам могли рассказать еще в школе

Водородная вода - самое мощное природное средство для продления молодости Почему вода, обогащенная водородом, считается самым эффективным, безопасным и доступным способом продлить молодость

Узнайте, как вода может заботиться о вашем здоровье, молодости и красоте на бесплатном вебинаре врача-диетолога Артёма Хачатряна!

Каждый из этих микроэлементов непрерывно выполняет значимую функцию. Главный из них –клеточное ядро. Что входит в его состав:

От цитоплазмы клеточные ядра отделяются мембраной. Внутри они содержат кариоплазму (ядерный сок). Роль ядрышка – синтезировать белок. Ключевой частью ядра считают хромосомы – нуклеопротеидные структуры, которые хранят, реализуют и передают наследственную информацию.

Нужно заметить, что их количество не зависит от сложности структуры организма и различно для каждого из видов. Например, человеческая клетка содержит 46 хромосом, клетка шимпанзе — 48, собаки — 78.

Клеточное ядро хранит молекулы ДНК и отправляет эту информацию дочерним клеткам при делении. Затем реализует генетическую программу с помощью синтеза белков, присущих данной клеточной системе.

Еще в структуру клетки входят:

Эндоплазматическая сеть (ЭПС). Данные каналы проходят сквозь цитоплазму и обеспечивают метаболизм липидов и белка.

Аппарат Гольджи. Представляет собой плоские цистерны вокруг ядра. Они аккумулируют, передают и сортируют белки, жиры, полисахариды, при этом создавая лизосомы – органеллы с кислой средой.

Лизосомы. Мелкие пузырьки с гидролитическими ферментами, отвечающие за защиту и усвоение жиров, белков, углеводов.

Митохондрии занимаются синтезом АТФ и заряжают организм энергией.

Рибосомы участвуют в образовании белка.

Клеточный центр. Это вязкая цитоплазма, которая содержит центриоли (систему мельчайших трубок) и способствуют делению клеток.

В мире почти не существует женщин, которые бы ни разу не сидели на диете. Рано или поздно с желанием скинуть пару килограммов сталкивается каждая.

Чтобы заветная цифра на весах скорее появилась, внедрите в свою жизнь 3 здоровые и супер простые привычки: мы подготовили с экспертами документ, где подробно описываем их.

Практикующий врач терапевт- диетолог, натуропат

Некоторые клеточные группы содержат специфические органеллы, а именно:

жгутики сперматозоидов (гамет), что обеспечивают их передвижение;

миофибриллы клеток мышц, которые участвуют в их сокращении;

фоторецепторы – сенсорные нейроны глазной сетчатки;

нейрофибриллы – микроскопические нити в нейронах, которые проводят нервные импульсы.

В клетках могут временно или стабильно появляться следующие компоненты:

красящие пигменты (например, меланин защищает кожу от ультрафиолета и синтезируется под лучами солнца, мы же видим это как загар);

секреторные частицы (присутствуют в клетках, выделяющих гормоны);

трофические элементы (накапливают энергию);

экскреторные включения цитоплазмы (содержимое потовых желез).

Все это умещается в 3-4 микрометрах (мкм) — таких размеров достигает среднестатистическая клетка человека!

Роль воды в клетке

Влага обязательна для жизни организмов и растений. Поэтому большая часть тканей состоит из воды. Структура и свойства ее молекул позволяют поддерживать работу клеток, поставлять для них питание, налаживать метаболизм и выводить вредные вещества. Упругость и объемы клеток зависят от параметров молекул Н₂О.

Вода является катализатором химических процессов внутри клетки, в ней растворяются питательные вещества, а с ее помощью выводятся отходы сквозь мембрану. Активизация метаболизма тоже зависит от объема влаги. Давно доказано, что качества мерзлой воды температурой около 0 ⁰С.

Роль воды в клетке

Все перечисленные свойства воды объясняются строением ее молекул и способностью последних к образованию водородных связей. Н₂О растворяет полярные молекулы большинства химических веществ (таких, как соли, сахар, спирты, отдельные кислоты, аминокислоты), вступая с ними во взаимодействие. Эти составы называют гидрофильными, то есть способными создавать прочные связи после вступления в реакцию с водой.

А есть иные – гидрофобные вещества, не реагирующие на жидкость. Они растекаются тонким слоем по ее поверхности. Там создается уникальная среда, где происходят разные реакции. К нерастворимым веществам относятся жиры, нуклеотиды, ряд белков.

Способности к теплообмену определяются физическими свойствами воды – коэффициентом теплопроводности и большой удельной теплоемкостью. Она легко поглощает тепло, но нагревается гораздо медленнее. Поэтому для испарения потребуется огромное количество энергии. Зато для охлаждения достаточно нарушить водородную связь молекул.

Таким образом, без преувеличения можно сказать, что вся жизнедеятельность клетки невозможна без воды. Более того, если кратковременный дефицит каких-то веществ в разной степени будет сказываться на функции клетки, но она сможет выжить, то при недостатке жидкости последствия окажутся более серьезными. А за определенным порогом и совершенно фатальными.

Основные функции воды в клетке

По своей роли в организме воду подразделяют на две группы. С одной стороны, она поддерживает жизнедеятельность человека, растворяя и перенося питательные вещества. С другой (и это важно!) – отвечает за производство энергии.

Она вырабатывает гидроэнергию в мембранах клеток: участвуя в расщеплении пищи и химическом гидролизе, вода дает энергию, необходимую для всех этих процессов. Но основную функцию жизнеобеспечения несет в себе ее способность склеивать молекулярное жиро-белковое строение клеточных мембран и поддерживать жизнь в клеточных структурах организма.

Нынешняя медицина оценивает только ключевую роль воды в клетке – сохранение жизнедеятельности последней. Поэтому мы не считаем, что систематическое обезвоживание приводит нас к летальному исходу. При дефиците влаги в организме мы шаг за шагом ограничиваем жизненно важные процессы в своем теле и в результате переходим в саморазрушающий режим.

Все, что необходимо для нормального существования, – вовремя выпитый стакан воды.

Приводим базисные функции воды в организме человека. Она способна делать следующее:

Транспортировать клетки крови как ударной мощи нашего иммунитета.

Растворять жизненно важные вещества (в том числе О₂ и минералы), чтобы замедлять старение организма.

Связывать твердые частицы клетки, создавать ее мембрану как защитный барьер. При недостатке жидкости этим занимается холестерин.

Свободно проходить сквозь клеточную оболочку, не имея прочных связей, и активировать ионные насосы для транспортировки микроэлементов. Ведь синаптическую передачу нервных импульсов определяет скорость проникания через мембрану Nа (natrium) и К (kalium) вдоль всей длины нервных отростков в обе стороны.

Генерировать энергию при осмотическом процессе путем вращения ионных насосов, которые толкают в клетку К и вытесняют Nа, по принципу работы турбинных лопастей на ГЭС, производящих электроэнергию. То есть продуктивность нейропередачи обусловлена присутствием мобильной воды в нервных тканях.

До сих пор специалисты полагали, что всю энергию, запасаемую молекулами аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) (которая затем используется в клеточных химических реакциях), организм берет из пищи. Поэтому в качестве энергетических источников для организма Н₂О вообще не подлежала рассмотрению.

АТФ – аденозинтрифосфат.

ГТФ – гуанозинтрифосфат.

Эндоплазмотическая сеть (связывает и удерживает Cа). Каждая пара захваченных атомов хранит в себе энергию, аналогичную мощи молекул АТФ. При расцеплении освобожденные атомы кальция создают энергию для зарождения АТФ-молекул.

Вот почему при крайнем обезвоживании и, соответственно, снижении производства гидроэлектричества наш организм переключается на извлечение энергии их костей. А значит, долгий дефицит воды приводит к остеопорозу – прогрессирующему разрежению (снижению плотности) костной ткани. Это является причиной хрупкости костей, что повышает риски травм и переломов.

Все то, что мы с вами едим, – результат природной способности воды и солнечных лучей производить биоэнергию. За счет нее живут не только люди, энергия нужна растениям и животным. Одна из важных сложностей научного исследования работы человеческого организма состоит в неполном понимании того, какую роль играет недостаток воды в клетке. Еще не до конца изучена зависимость природы индивида от энергии, производимой организмом путем гидроэлектрических процессов.

Кроме всего прочего, электричество, что продуцируется у оболочки клеток, вынуждает соседние белки расположиться должным образом для проведения обязательных химических реакций.

Живительная влага дает энергию пище. Затем частички съеденного могут переносить энергетический заряд нашему телу при пищеварении. Именно поэтому питание без воды не даст всему живому энергетическую ценность.

Если человек не выпивает в течение дня положенную норму воды, он может воспринимать сигналы жажды как потребность в еде. В результате положение усугубляется, потому что телу нужны вовсе не дополнительные калории, а жидкость. Поэтому важно наладить правильный питьевой режим. Употребление жидкости в нужном количестве позволит людям различить жажду и чувство голода.

Сколько воды содержится в клетке

Несмотря на массу общих свойств, живые организмы все же непохожи друг на друга. И содержание воды у представителей растительного и животного мира тоже неодинаково. Это определяется и географией местности, особенностью климата, видом и возрастом того или иного экземпляра флоры или фауны.

Даже представители одного вида, проживающие (произрастающие) в разных климатических условиях, необязательно имеют идентичное соотношение влаги в клетках организма.

Содержание воды в корнях, стволах (стеблях) и листьях одного растения тоже далеко не равномерно. Если листва имеет свыше 90 % влаги, то семена увлажнены только на 10 %. В отдельных случаях доля Н₂О достигает не более 6 %, что не обрывает жизненные процессы, а временно приостанавливает их течение. После улучшения климатических условий процесс аккумуляции воды вновь запускается.

Также и люди зависят от условий окружающей среды и прочих факторов, которые определяют процентное соотношение жидкости в их тканях. Это образ жизни, возраст, место проживания, своеобразие климата и состояние здоровья индивидуума. Учеными доказано, что большинство воды содержит кровь и лимфа человека, а минимум присутствует в зубах и костной ткани.

Сколько воды содержится в клетке

Растения накапливают жидкость в живых клетках, межклеточном пространстве и отмерших элементах. Максимальная концентрация влаги находится в межклетниках листвы и сохраняется там в виде пара. В жидком состоянии она присутствует в различных частях клеток, где занимает больше 95 %. В мембране клетки только 50 % Н₂О.

Заметим, что в клеточных структурах животных и растений жидкость сохраняется в формах, которые различны так же, как и ее процентное содержание. Больше всего воды содержат жидкостные ткани – это кровь и лимфа. Нехватка жизненно необходимой влаги в этих клетках вызывает сгущение их содержимого, что приводит к ломкости и повреждению сосудов. Очень густая кровь часто становится причиной тромбов и локальных кровоизлияний.

Больше всего воды в клеточном составе содержит эмбрион (98 %). В человеческом мозгу накапливается до 80 % Н₂О, а жировые ткани влага наполняет лишь на 40 %. Наука доказала, что внутри клеток присутствует 70 % воды. С годами организм теряет больше жидкости и потихоньку обезвоживается. Но если это происходит очень быстро, то возрастает риск летального исхода даже при 20%-м уменьшении влаги.

Опасность недостатка воды в клетке

Неполноценное поступление жидкости в организм и в результате его обезвоживание опасно в любом возрасте. Легкомысленность людей приводит к активному потреблению их телом ранее накопленных внутри запасов влаги. Роль этого источника играют ресурсы воды в клетке, крови и межклеточном пространстве. Прежде всего расходуется внутриклеточная жидкость. Если она не помогает устранить проблему, в ход идут следующие резервы. Постепенно организм исчерпывает все свои водные источники.

Вода выполняет в живой клетке множество функций, главная — структурно -энергетическая!

Скрученная молекула ДНК в определенных местах насыщена водой, что обязательно для поддержания структуры, репарации, репликации и функционирования. От воды зависят многочисленные химические реакции, и она служит определяющим компонентом во многих биохимических реакциях.

Наличие воды важно для клеток и жидкостей их окружающих, которые называются интерстициальными (окружают суставы, мышцы и органы ), необходима она и для матрикса (основы) крови.
Жидкости заполняют всё пространство внутри клеток и между клетками. Будучи главной жидкостью, в организме вода служит растворителем для минеральных веществ, витаминов, аминокислот, глюкозы и многих других питательных веществ.

Вода играет ключевую роль в пищеварении, всасывании, переносе и утилизации питательных веществ.

Вода является средой для безопасного выведения токсинов и продуктов жизнедеятельности, она решающим образом влияет на процесс терморегуляции в организме, от процесса образования энергии до смазки суставов и процесса репродукции. Нет ни одной системы в организме, которая не зависела бы от воды.

Вода необходима для мышечных сокращений. Мышечные волокна укорачиваются при гидратации (связывании воды) и удлиняется при дегидратации (потере воды ). Это явление обуславливает мышечное движение. Мышечное сокращение, в сущности, представляет собой взаимодействие между водой и белками, образование и разрушение структур воды вызываются определенными белками.

Вода, окружающая белковую молекулу, необходима для переноса электронов с помощью атома водорода, включенных в её молекулу.

Читайте также: