Milline on vee roll inimese raku sees?

Sõna otseses mõttes alates lapsepõlvest, iga inimene teab, et vesi mängib meile väga olulist rolli. Hügieen, puhastus, joomine - kõik need eluvõõras elusolendid on seotud veega. Maailma õppides õpib laps vee rolli rakus. Võib-olla ainult sellest hetkest saab selgeks, kui suur selle tähtsus on: ilma veemajandita iseenesest pole mõeldav. Oma omaduste tõttu võimaldab see keerukate organismide toimimist.

Molekuli struktuur

Veeru roll rakkude elus on otseselt seotud selle struktuuri omadustega. Igaüks teab keha peamise vedeliku valemit. Iga molekul vees koosneb ühest hapnikuaatomist ja kahest vesinikuaatomist. Need on ühendatud ühtse tervikuna polaarsete kovalentsete sidemete tõttu, mis põhineb kahe aatomi ühise elektronipaari moodustamisel. Veemolekulide iseloomulik tunnus on elektriline asümmeetria. Hapniku aatom on elektronegatiivsem, see tõmbab tugevalt vesinikuaatomite elektronid. Selle tagajärg on elektronide üldiste paaride nihkumine hapnikuaatomisse.

Dipool

Vesi roll rakus sõltub aine omadustest. Elektroonide kogu paari nihutamise tulemusena omandab see polariseerumise. Vee molekuli iseloomustab kahe postika olemasolu: igal vesiniku aatomil on osaliselt positiivne laeng ja hapnik on osaliselt negatiivne. Üheskoos loovad nad neutraalse molekuli.

Seega on iga struktuuriüksus vesi dipool. Molekuli struktuuri iseärasus määrab naaberstruktuuride suhte olemuse. Osaliselt negatiivset hapnikuaatomit huvitab teiste molekulide vesinikuaatom. Nende seas moodustavad nn vesiniksidemed. Iga molekul veega püüab sel viisil ühendust võtta nelja selle naabritega. Kõik nimetatud struktuuri nüansid määravad kindlaks vee bioloogilise rolli rakus.

Funktsioonid

Mõnede omaduste põhjal määravad vesimolekulidele iseloomulikud vesiniksidemed. Hapniku- ja vesinikuaatomite vahelised ühendused on eriti tugevad, see tähendab, et nende purustamiseks on vaja kulutada muljetavaldavat energiahulka. Selle tulemusena on vesi kõrge keemistemperatuuriga, samuti sulamine ja aurustamine. Sarnaste ainete hulgas on vesi ainuke ainus, mis on Maal samaaegselt kolmes agregaatsoolis. Veeli roll rakus põhineb sellel konkreetsel tunnusjoonel.

Koostoime hüdrofiilsete ainetega

Vee osakeste omane võime moodustada vesiniksidemeid võimaldab peamise keha vedeliku lahustamiseks paljusid ühendeid. Selliseid aineid nimetatakse hüdrofiilseks, see tähendab "sõbralikuks" veele. Nende hulka kuuluvad ioonühendid: soolad, alused ja happed. Hüdrofiilsete ainete arv sisaldab polaarsust mitteioonseid ühendeid. Nende molekulid sisaldavad laetud rühmi. Need on aminohapped, suhkrud, lihtsad alkoholid ja mõned muud ühendid.
Veeru roll rakkude elulises aktiivsuses on vähendatud kõikide reaktsioonide kiirendamiseks vajaliku keskkonna loomisse. Lahus on aine olek, milles kõik selle molekulid võivad liikuda palju vabamalt, see tähendab, et reageerimisvõime on palju suurem kui tavalisel kujul.

Tänu sellistele omadustele on vesi muutunud peamisteks keemiliste reaktsioonide voogudeks. Lisaks sellele viiakse näiteks hüdrolüüs ja kogu komplekt oksüdatsiooni-vähendamise protsesse läbi ainult rakkude peamise vedeliku otsese osalemisega.

Reagent

Veeli suur osa raku elus on vaieldamatu. Ta osaleb kõigis olulistes protsessides. Näiteks fotosünteesiks on vaja vett. Üks selle etapist, vee fotolüüs, on vesiniku aatomite eraldamine ja nende lisamine saadud orgaanilistesse ühenditesse. Samal ajal vabaneb hapnik atmosfääri.

Vee roll inimese ja loomarakkudes on seotud juba mainitud hüdrolüüsiga, ainete hävitamisega vee lisamisega. Üks sellistest olulisematest reaktsioonidest rakus on ATP molekuli lagunemine, mis tekib energia vabanemisega, mida kasutatakse teiste oluliste protsesside jaoks.

Koostoime hüdrofoobsete ainetega

Mõned valkud, aga ka rasvad ja nukleiinhapped ei lahustu üldse vette või see protsess on väga raske. Selliseid aineid nimetatakse hüdrofoobseks, see tähendab "kardetavaks" veeks. Veeru roll rakus ja kehas on seotud ka selle vastastikmõjumisega sarnaste ühenditega.

Vesimolekulid on võimelised eraldama hüdrofoobseid aineid vedelikust endast. Selle tulemusel moodustatakse nn liidese pinnad. Neil on palju keemilisi reaktsioone. Niisiis moodustab lipiidide kaksikkiht veega koos fosfolipiidide, mis moodustavad raku membraani, vastasmõju.

Soojusvõimsus

Veel bioloogiline roll rakus on ka selle osalemine termoregulatsioonis. Vee soojuslik võimsus on piisavalt kõrge. See tähendab, et kui muljetavaldav kogus soojusenergiat imendub, muutub vee temperatuur väheoluliseks. See tunnus aitab säilitada raku sees püsivat temperatuuri, mis on vajalik paljude protsesside tavapäraseks liikumiseks ja sisekeskkonna püsivuse säilitamiseks.

Ühtne soojusjaotus

Veel üks iseloomulik tunnus on soojusjuhtivus. Samuti aitab see säilitada sisemise keskkonna järjepidevust. Vesi võib kaasa tuua muljetavaldava koguse kuumuse keha kohalt, kus see on ülemäära, nendele rakkudele ja kudedele, millel puudub see.

Lisaks toimub termoreguleerimine vee aurustamisega. Jahutus on tingitud asjaolust, et vesiniksidemeid tuleb hävitada ühelt agregaatriigist teise üleminekul. Ja selleks, nagu juba mainitud, on vaja rohkem energiat.

Hüdrostaatiline luustik

Veeru roll rakkude elus ei lõpe seal. Põhikere vedelal on veel üks vara: see praktiliselt ei sõlmita. See omadus võimaldab vett rakus hüdrostaatilise luustiku rolli mängida. Vesi tekitab turgoori rõhku, seeläbi määrates kindlaks rakkude ja kudede omadused, näiteks lahtiselt ja elastselt. Selles mõttes on kerge mõista vee rolli rakus, kui vaatad puid. Levinud harilik vorm on tingitud suurenenud surve rakkudesse. Orgaanilises maailmas on palju sarnaseid näiteid. Näiteks toetab teadaolev meduusid või ümarusside vormi hüdrostaatiline luustik. Vastavalt rakkude veekaotuse tulemuseks on pöördprotsessid. Kuju muutub: lehed tuhmuvad, viljad kortsuvad, nahk kaotab oma elastsuse.

Ainete transportimisel osalemine

Vesiniku sidemetega vesimolekulid on võimelised ühendama mitte ainult üksteisega, vaid ka teiste ainetega. Selle vastasmõju tulemusena ilmneb pindpinevus, mis mängib olulist rolli ainete transportimisel kehasse. Niisiis mõjutab ühtekuuluvus (molekulide adhesioon tõmbejõu mõjul ja vesi - vesiniksidemete kaudu) toitainete liikumine taimede kapillaarides. Tänu sellele sama varale, siseneb taim mulda läbi juurekarvade.

Pindpinevuse tugevus muudab loomadel ja inimestel võimalikuks kapillaarivoolu. Vesi osaleb ainete liikumisel ja lagunemisproduktide eemaldamisel kehast.

Selgub, et vastus küsimusele "milline on vee roll rakus?" On üsna ühemõtteline - see on tohutu. Selle vedeliku molekulaarstruktuuri põhiomaduste tõttu on kõik põhiprotsessid võimalikud, ilma milleta elu pole mõeldav. Vesi aitab kaasa ainete reaktiivsuse suurenemisele, toetab rakkude ja elundite kuju, osaleb nende varustamises kõigile vajalikele komponentidele, mis on osa paljudest keemilistest reaktsioonidest. Vesi on elu allikas ja kindlasti ei ole see metafoor. Sellega on seotud kõik peamised ainevahetuse protsessid, mis põhinevad ka erinevate ühendite koostoimel. Nende omaduste tõttu on vesi ainena, mida otsitakse peamiselt teiste planeetide uurimisel, püüdes mõista, kas need sobivad eluks.