Какую роль выполняет вода в жизнедеятельности клетки: какую роль играет фотолиз воды, свойства воды

Какую роль выполняет вода в жизнедеятельности клетки: какую роль играет фотолиз воды, свойства воды

Вода и ее роль в жизнедеятельности клетки

1. Какое строение имеет вода?
2. Какое количество воды (в %) содержится в различных клетках?
3. Какова роль воды в живых организмах?

Роль воды в клетке.

Вода — одно из самых распространенных веществ на нашей планете. В клетке в количественном отношении она также занимает первое место среди других химических соединений. Чем выше интенсивность обмена веществ в той или иной клетке, тем больше в ней содержится воды.

Вода в клетке находится в двух формах: свободной и связанной. Свободная вода находится в межклеточных пространствах, сосудах, вакуолях, полостях органов. Она служит для переноса веществ из окружающей среды в клетку и наоборот. Связанная вода входит в состав некоторых клеточных структур, находясь между молекулами белка, мембранами, волокнами, и соединена с некоторыми белками.

Вода выполняет различные функции: сохранение объема, упругости клетки, растворение различных веществ. Кроме того, в живых системах большая часть химических реакций протекает в водных растворах.

Вода обладает рядом свойств, имеющих исключительно важное значение для живых организмов.

Уникальные свойства воды определяются структурой ее молекулы. Молекула воды состоит из атома О, связанного с двумя атомами Н полярными ковалентными связями. Характерное расположение электронов в молекуле воды придает ей электрическую асимметрию. Более электроотрицательный атом кислорода притягивает электроны атомов водорода сильнее, в результате общие пары электронов смещены в молекуле воды в его сторону.

Поэтому, хотя молекула воды в целом не заряжена, каждый из двух атомов водорода обладает частично положительным зарядом (обозначаемым δ+), а атом кислорода несет частично отрицательный заряд (δ-). Молекула воды поляризована и является диполем (имеет два полюса) (рис. 6).

Частично отрицательный заряд атома кислорода одной молекулы воды притягивается частично положительными атомами водорода других молекул. Таким образом, каждая молекула воды стремится связаться водородной связью с четырьмя соседними молекулами воды (рис. 7).

Вода является хорошим растворителем.

Благодаря полярности молекул и способности образовывать водородные связи вода легко растворяет ионные соединения (соли, кислоты, основания). Хорошо растворяются в воде и некоторые неионные, но полярные соединения, т. е. в молекуле которых присутствуют заряженные (полярные) группы, например сахара, простые спирты, аминокислоты. Вещества, хорошо растворимые в воде, называются гидрофильными (от греч. hygros— влажный и philia — дружба, склонность). Когда вещество переходит в раствор, его молекулы или ионы могут двигаться более свободно и, следовательно, реакционная способность вещества возрастает.

Это объясняет, почему вода является основной средой, в которой протекает большинство химических реакций, а все реакции гидролиза и многочисленные окислительно-восстановительные реакции идут при непосредственном участии воды.

Вещества, плохо или вовсе нерастворимые в воде, называются гидрофобными (от греч.phobos — страх). К ним относятся жиры, нуклеиновые кислоты, некоторые белки. Такие вещества могут образовывать с водой поверхности раздела, на которых протекают многие химические реакции. Следовательно, тот факт, что вода не растворяет неполярные вещества, для живых организмов также очень важен. К числу важных в физиологическом отношении свойств воды относится ее способность растворять газы (О2, С и др.).

Вода обладает высокой теплоемкостью, т. е. способностью поглощать тепловую энергию при минимальном повышении собственной температуры. Большая теплоемкость воды защищает ткани организма от быстрого и сильного повышения температуры. Многие организмы охлаждаются, испаряя воду (транспирация у растений, потоотделение у животных).

Вода обладает также высокой теплопроводностью, обеспечивая равномерное распределение тепла по всему организму. Следовательно, высокая удельная теплоемкость и высокая теплопроводность делают воду идеальной жидкостью для поддержания теплового равновесия клетки и организма.

Вода практически не сжимается, создавая тургорное давление, определяя объем и упругость клеток и тканей. Так, именно гидростатический скелет поддерживает форму у круглых червей, медуз и других организмов.

Вода характеризуется оптимальным для биологических систем значением силы поверхностного натяжения, которое возникает благодаря образованию водородных связей между молекулами воды и молекулами других веществ. Благодаря силе поверхностного натяжения происходит капиллярный кровоток, восходящий и нисходящий токи растворов в растениях.

Гидрофильные и гидрофобные вещества.

1. В чем особенность строения молекулы воды?
2. Каково значение воды как растворителя?
3. Что такое теплопроводность и теплоемкость воды?
4. Почему считают, что вода является идеальной жидкостью для клетки?
5. Какова роль воды в клетке?
6. Какие структурные и физико-химические свойства воды определяют ее биологическую роль в клетке?

Образование кристаллов льда в клетках может приводить к их повреждению и гибели. Известно, что растворы разных веществ замерзают при более низкой температуре, чем чистая вода. Поэтому некоторые организмы накапливают в своих тканях вещества, предотвращающие замерзание и образование кристаллов льда. Так, лягушки способны оживать после вмерзания в лед. Это обеспечивается повышенным содержанием в их клетках глюкозы и некоторых других веществ.

Каменский А. А., Криксунов Е. В., Пасечник В. В. Биология 10 класс
Отправлено читателями с интернет-сайта

Онлайн библиотека с учениками и книгами, плани-конспекти уроковс Биологии 10 класса, книги и учебники согласно календарного плана планирование Биологии 10 класса

Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам.

Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь – Образовательный форум.

Какую роль выполняет вода в жизнедеятельности клетки: какую роль играет фотолиз воды, свойства воды

Из-за блокировщика рекламы некоторые функции на сайте могут работать некорректно! Пожалуйста, отключите блокировщик рекламы на этом сайте.

Свойства воды и ее роль в клетке:

На первом месте среди веществ клетки стоит вода. Она составляет около 80% массы клетки. Вода важна для живых организмов вдвойне, ибо она необходима не только как компонент клеток, но для многих и как среда обитания.

1. Вода определяет физические свойства клетки – ее объем, упругость.

2. Многие химические процессы протекают только в водном растворе.

3. Вода – хороший растворитель: многие вещества поступают в клетку из внешней среды в водном растворе, и в водном же растворе отработанные продукты выводятся из клетки.

4. Вода обладает высокой теплоемкостью и теплопроводностью.

5. Вода обладает уникальным свойством: при охлаждении ее от +4 до 0 градусов, она расширяется. Поэтому лед оказывается легче жидкой воды и остается на ее поверхности. Это очень важно для организмов, обитающих в водной среде.

6. Вода может быть хорошим смазочным материалом.

Биологическая роль воды определяется малыми размерами ее молекул, их полярностью и способностью соединяться друг с другом водородными связями.

Биологические функции воды:

транспортная. Вода обеспечивает передвижение веществ в клетке и организме, поглощение веществ и выведение продуктов метаболизма. В природе вода переносит продукты жизнедеятельности в почвы и к водоемам.

метаболическая. Вода является средой для всех биохимических реакций, донором электронов при фотосинтезе; она необходима для гидролиза макромолекул до их мономеров.

вода участвует в образовании смазывающих жидкостей и слизей, секретов и соков в организме.

За очень немногими исключениями (кость и эмаль зуба), вода является преобладающим компонентом клетки. Вода необходима для метаболизма (обмена) клетки, так как физиологические процессы происходят исключительно в водной среде. Молекулы воды участвуют во многих ферментативных реакциях клетки. Например, расщепление белков, углеводов и других веществ происходит в результате катализируемого ферментами взаимодействия их с водой. Такие реакции называются реакциями гидролиза.

Вода служит источником ионов водорода при фотосинтезе. Вода в клетке находится в двух формах: свободной и связанной. Свободная вода составляет 95% всей воды в клетке и используется главным образом как растворитель и как дисперсионная среда коллоидной системы протоплазмы. Связанная вода, на долю которой приходится всего 4% всей воды клетки, непрочно соединена с белками водородными связями.

Из-за асимметричного распределения зарядов молекула воды действует как диполь и потому может быть связана как положительно, так и отрицательно заряженными группами белка. Дипольным свойством молекулы воды объясняется способность ее ориентироваться в электрическом поле, присоединяться к различным молекулам и участкам молекул, несущим заряд. В результате этого образуются гидраты

Благодаря своей высокой теплоемкости вода поглощает тепло и тем самым предотвращает резкие колебания температуры в клетке. Содержание воды в организме зависит от его возраста и метаболической активности. Оно наиболее высоко в эмбрионе (90% ) и с возрастом постепенно уменьшается. Содержание воды в различных тканях варьируется в зависимости от их метаболической активности. Например, в сером веществе мозга воды до 80%, а в костях до 20%. Вода — основное средство перемещения веществ в организме (ток крови, лимфы, восходящие и нисходящие токи растворов по сосудам у растений) и в клетке. Вода служит «смазочным» материалом, необходимым везде, где есть трущиеся поверхности (например, в суставах). Вода имеет максимальную плотность при 4°С. Поэтому лед, обладающий меньшей плотностью, легче воды и плавает на ее поверхности, что защищает водоем от промерзания. Это свойство воды спасает жизнь многим водным организмам.

Какую роль выполняет вода в жизнедеятельности клетки: какую роль играет фотолиз воды, свойства воды

Подробное решение параграф § 7 по биологии для учащихся 10 класса, авторов Каменский А.А., Криксунов Е.А., Пасечник В.В. 2014

1. Какое строение имеет вода?

Ответ. Молекула воды имеет угловое строение: входящие в её состав ядра образуют равнобедренный треугольник, в основании которого находятся два водорода, а в вершине – атом кислорода. Межъядерные расстояния О-Н близки к 0,1 нм, расстояние между ядрами атомов водорода равно 0,15 нм. Из шести электронов, составляющих внешний электронный слой атома кислорода в молекуле воды, две электронные пары образуют ковалентные связи О-Н, а остальные четыре электрона представляют собой две неподелёные электронные пары.

Молекула воды представляет собой маленький диполь, содержащий положительный и отрицательный заряды на полюсах. Около ядер водорода имеется недостаток электронной плотности, а на противоположной стороне молекулы, около ядра кислорода, наблюдается избыток электронной плотности. Именно такая структура и определяет полярность молекулы воды.

Читайте также:  Страны Центральной и Восточной Европы: население, площадь, экономическое положение

2. Какое количество воды (в %) содержится в различных клетках?

Ответ. Содержание воды в живых организмах составляет 60—75 % их массы, а у некоторых, например медуз, — до 98 %. В листьях и сочных плодах растений содержание воды также может достигать 98 %.

Количество воды неодинаково в разных тканях и органах. Так, у человека в сером веществе головного мозга ее содержание составляет 85 %, а в костной ткани — 22 %. Наибольшее содержание воды в организме наблюдается в эмбриональный период (95 %) и с возрастом постепенно уменьшается.

Содержание воды в различных органах растений колеблется в довольно широких пределах. Оно изменяется в зависимости от условий внешней среды, возраста и вида растений. Так, содержание воды в листьях салата составляет 93—95%, кукурузы — 75—77%. Количество воды неодинаково в разных органах растений: в листьях подсолнечника воды содержится 80—83%, в стеблях — 87—89%, в корнях — 73—75%. Содержание воды, равное 6—11%, характерно главным образом для воздушно-сухих семян, в которых процессы жизнедеятельности заторможены. Вода содержится в живых клетках, в мертвых элементах ксилемы и в межклетниках. В межклетниках вода находится в парообразном состоянии. Основными испаряющими органами растения являются листья. В связи с этим естественно, что наибольшее количество воды заполняет межклетники листьев. В жидком состоянии вода находится в различных частях клетки: клеточной оболочке, вакуоли, цитоплазме. Вакуоли — наиболее богатая водой часть клетки, где содержание ее достигает 98%. При наибольшей оводненности содержание воды в цитоплазме составляет 95%. Наименьшее содержание воды характерно для клеточных оболочек. Количественное определение содержания воды в клеточных оболочках затруднено; по-видимому, оно колеблется от 30 до 50%. Формы воды в разных частях растительной клетки также различны.

3. Какова роль воды в живых организмах?

Ответ. Вода – преобладающий компонент всех живых организмов. Она обладает уникальными свойствами благодаря особенностям строения: молекулы воды имеют форму диполя и между ними образуются водородные связи. Среднее содержание воды в клетках большинства живых организмов составляет около 70%. Вода в клетке присутствует в двух формах: свободной (95% всей воды клетки) и связанной (4-5% связаны с белками) .

1.Вода как растворитель. Многие химические реакции в клетке являются ионными, поэтому протекают только в водной среде. Вещества, растворяющиеся в воде, называются гидрофильными (спирты, сахара, альдегиды, аминокислоты), не растворяющиеся – гидрофобными (жирные кислоты, целлюлоза).

2.Вода как реагент. Вода участвует во многих химических реакциях: реакциях полимеризации, гидролиза, в процессе фотосинтеза.

3.Транспортная функция. Передвижение по организму вместе с водой растворенных в ней веществ к различным его частям и выведение ненужных продуктов из организма.

4.Вода как термостабилизатор и терморегулятор. Эта функция обусловлена такими свойствами воды, как высокая теплоемкость – смягчает влияние на организм значительных перепадов температуры в окружающей среде; высокая теплопроводность – позволяет организму поддерживать одинаковую температуру во всем его объеме; высокая теплота испарения – используется для охлаждения организма при потоотделении у млекопитающих и транспирации у растений.

5.Структурная функция. Цитоплазма клеток содержит от 60 до 95 % воды, и именно она придает клеткам их нормальную форму. У растений вода поддерживает тургор (упругость эндоплазматической мембраны) , у некоторых животных служит гидростатическим скелетом (медузы)

Вопросы после § 7

1. В чём особенность строения молекулы воды?

Ответ. Уникальные свойства воды определяются структурой её молекулы. Молекула воды состоит из атома О, связанного с двумя атомами Н полярными ковалентными связями. Характерное расположение электронов в молекуле воды придаёт ей электрическую асимметрию. Более электроотрицательный атом кислорода притягивает электроны атомов водорода сильнее, в результате общие пары электронов смещены в молекуле воды в его сторону. Поэтому, хотя молекула воды в целом не заряжена, каждый из двух атомов водорода обладает частично положительным зарядом (обозначаемым 8+), а атом кислорода несёт частично отрицательный заряд (8-). Молекула воды поляризована и является диполем (имеет два полюса).

Частично отрицательный заряд атома кислорода одной молекулы воды притягивается частично положительными атомами водорода других молекул. Таким образом, каждая молекула воды стремится связаться водородной связью с четырьмя соседними молекулами воды.

2. Каково значение воды как растворителя?

Ответ. Благодаря полярности молекул и способности образовывать водородные связи вода легко растворяет ионные соединения (соли, кислоты, основания). Хорошо растворяются в воде и некоторые неионные, но полярные соединения, т. е. в молекуле которых присутствуют заряженные (полярные) группы, например сахара, простые спирты, аминокислоты. Вещества, хорошо растворимые в воде, называются гидрофильными (от греч. hygros – влажный и philia – дружба, склонность). Когда вещество переходит в раствор, его молекулы или ионы могут двигаться более свободно и, следовательно, реакционная способность вещества возрастает. Это объясняет, почему вода является основной средой, в которой протекает большинство химических реакций, а все реакции гидролиза и многочисленные окислительно-восстановительные реакции идут при непосредственном участии воды.

Вещества, плохо или вовсе нерастворимые в воде, называются гидрофобными (от греч. phobos – страх). К ним относятся жиры, нуклеиновые кислоты, некоторые белки и полисахариды. Такие вещества могут образовывать с водой поверхности раздела, на которых протекают многие химические реакции. Следовательно, тот факт, что вода не растворяет неполярные вещества, для живых организмов также очень важен. К числу важных в физиологическом отношении свойств воды относится её способность растворять газы (О2, СО2 и др.).

3. Что такое теплопроводность и теплоёмкость воды?

Ответ. Вода обладает высокой теплоёмкостью, т. е. способностью поглощать тепловую энергию при минимальном повышении собственной температуры. Большая теплоёмкость воды защищает ткани организма от быстрого и сильного повышения температуры. Многие организмы охлаждаются, испаряя воду (транспирация у растений, потоотделение у животных).

Вода обладает также высокой теплопроводностью, обеспечивая равномерное распределение тепла по всему организму. Следовательно, высокая удельная теплоёмкость и высокая теплопроводность делают воду идеальной жидкостью для поддержания теплового равновесия клетки и организма.

4. Почему считают, что вода является идеальной жидкостью для клетки?

Ответ. Высокое содержание воды в клетке – важнейшее условие ее деятельности. При потере большей части воды многие организмы гибнут, а ряд одноклеточных и даже многоклеточных организмов временно утрачивает все признаки жизни. Такое состояние называется анабиозом . После увлажнения клетки пробуждаются и становятся вновь активными.

Молекула воды электронейтральна. Но электрический заряд внутри молекулы распределен неравномерно: в области атомов водорода (точнее, протонов) преобладает положительный заряд, в области, где расположен кислород, выше плотность отрицательного заряда. Следовательно, частица воды – это диполь. Дипольным свойством молекулы воды объясняется способность ее ориентироваться в электрическом поле, присоединяться к различным молекулам и участкам молекул, несущим заряд. В результате этого образуются гидраты. Способностью воды образовывать гидраты обусловлены ее универсальные растворяющие свойства. Если энергия притяжения молекул воды к молекулам какого-либо вещества больше, чем энергия притяжения между молекулами воды, то вещество растворяется. В зависимости от этого различают гидрофильные (греч. hydros – вода и phileo – люблю) вещества, хорошо растворимые в воде (например, соли, щелочи, кислоты др.), и гидрофобные (греч. hydros – вода и phobos – боязнь) вещества, трудно или вовсе не растворимые в воде (жиры, жироподобные вещества, каучук и др.). В состав клеточных мембран входят жироподобные вещества, ограничивающие переход из наружной среды в клетки и обратно, а также из одних частей клетки в другие.

Большинство реакций, протекающих в клетке, могут идти только в водном растворе. Вода – непосредственный участник многих реакций. Например, расщепление белков, углеводов и других веществ происходит в результате катализируемого ферментами взаимодействия их с водой. Такие реакции называются реакциями гидролиза (греч. hydros – вода и lysis – расщепление).

Вода имеет высокую теплоемкость и одновременно относительно высокую для жидкостей теплопроводность. Эти свойства делают воду идеальной жидкостью для поддержания теплового равновесия клетки и организма.

Вода — основная среда для протекания биохимических реакций клетки. Она источник кислорода, выделяемого при фотосинтезе, и водорода, который используется для восстановления продуктов ассимиляции углекислого газа. И наконец, вода – основное средство передвижения веществ в организме (ток крови и лимфы, восходящие и нисходящие токи растворов по сосудам у растений) и в клетке.

5. Какова роль воды в клетке

Ответ. Содержание воды в клетке — от 40 до 98% ее массы. Роль воды в клетке:

— обеспечение упругости клетки. Последствия потери клеткой воды увядание листьев, высыхание плодов;

— ускорение химических реакций за счет растворения веществ в воде;

— обеспечение перемещения веществ: поступление большинства веществ в клетку и удаление их из клетки в виде растворов;

— обеспечение растворения многих химических веществ (ряда солей, сахаров);

— участие в ряде химических реакций;

— участие в процессе теплорегуляции благодаря способности к медленному нагреванию и медленному остыванию.

6. Какие структурные и физико-химические свойства воды определяют её биологическую роль в клетке?

Ответ. Структурные физико-химические свойства воды определяют ее биологические функции.

Вода является хорошим растворителем. Благодаря полярности молекул и способности образовывать водородные связи вода легко растворяет ионные соединения (соли, кислоты, основания).

Вода обладает высокой теплоёмкостью, т. е. способностью поглощать тепловую энергию при минимальном повышении собственной температуры. Большая теплоёмкость воды защищает ткани организма от быстрого и сильного повышения температуры. Многие организмы охлаждаются, испаряя воду (транспирация у растений, потоотделение у животных).

Вода обладает также высокой теплопроводностью, обеспечивая равномерное распределение тепла по всему организму. Следовательно, высокая удельная теплоёмкость и высокая теплопроводность делают воду идеальной жидкостью для поддержания теплового равновесия клетки и организма.

Вода практически не сжимается, создавая тургорное давление, определяя объём и упругость клеток и тканей. Так, именно гидростатический скелет поддерживает форму у круглых червей, медуз и других организмов.

Вода характеризуется оптимальным для биологических систем значением силы поверхностного натяжения, которое возникает благодаря образованию водородных связей между молекулами воды и молекулами других веществ. Благодаря силе поверхностного натяжения происходит капиллярный кровоток, восходящий и нисходящий токи растворов в растениях.

Читайте также:  Головной мозг человека: строение, отделы, особенности функционирования

В определенных биохимических процессах вода выступает в качестве субстрата.

Какова биологическая роль воды в клетке

Некоторым ученикам приходится писать в школе эссе на тему: «Какую роль в клетке играет вода?». И каждый прилежный ученик из курса общей биологии знает, что без нее жизнь человечества невозможна. Если человек теряет до 3% жидкости, то начинает испытывать жажду. При потере около 20% жидкости клетки в живом организме начинают отмирать, что приводит в конечном итоге к гибели.

  • Значение воды для жизнедеятельности клетки
  • Свойства
  • Функции
  • Роль воды в клетке
  • Фотолиз

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 тканяхСодержание в процентах
В мышечной65%
В костной22%
В жировой99%
В крови83%
В стекловидном теле глаза99%
В зубной эмали0,2%
В мозговой ткани85%

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.

Биологическая роль воды в клетке

«Вода и её роль в жизнедеятельности клетки»
учебно-методический материал по биологии (10 класс) на тему

Тема урока: «Вода и её роль в жизнедеятельности клетки»

10 класс «Общая биология». Автор учебника А.А Каменский.

Цель урока: Способствовать развитию интереса к химической и биологической наукам, углубить знания учащихся о неорганических веществах клетки, раскрыть метапредметные связи. Формирование знаний о химическом составе клетки.

Задачи урока

Образовательные: сформировать знания о роли химических элементов, воды, катионов, анионов, солей в жизнедеятельности клетки. Научить применять знания о химическом составе клетки для доказательства материального единства живой и неживой природы, единства органического мира.

Развивающие: формирование умений анализировать, выделять главное, сравнивать, обобщать и систематизировать.

Воспитательные: прививать навыки коммуникативного общения, воспитывать у учащихся интерес к учению, стремление добиваться успехов за счет добросовестного отношения к своему труду.

Тип урока: комбинированный

Методы: беседа, эксперимент, работа с учебником, репродуктивный.

Оборудование: мультимедийная презентация, компьютер, периодическая система химических элементов Д.И.Менделеева, химические вещества, посуда для проведения опытов.

Ход урока

Вводная часть

Организация проверки знаний по теме «Особенности химического состава клетки»

Заполните схему

Вещества в составе организмов

Взаимопроверка схемы 3 правильных ответа – оценка3

5 правильных ответа – оценка4

6 и более – оценка 5

Основная часть

Учитель: Роль воды в клетке.

Вода одно из самых распространённых веществ на нашей планете ( слайд3).В клетке она также занимает первое место среди других химических соединений. Примеры содержания воды в различных клетках организма

– в молодом организме человека или животного – 80% от массы клетки;

– в клетках старого организма – 60%

– в головном мозге – 85%;

– в клетках эмали зубов – 10-15%.

При потере 20% воды у человека наступает смерть.

Вопрос: чем определяется различие в содержание воды в клетках?

Чем выше интенсивность обмена веществ, тем больше в ней содержится воды.

Вода в клетке находится в двух формах: свободной и связанной.

Свободная вода находится в межклеточных пространствах, сосудах, вакуолях
полостях органов. Она служит для пере носа веществ из окружающей среды в клетку и наоборот.

Связанная вода входит в состав некоторых клеточных структур, находясь между молекулами белка, мембранами.

Задание выписать в тетрадь функции воды. (работа с учебником§7).

Учитель. Строение молекулы воды.

Уникальные свойства воды определяются структурой её молекулы.

Вопрос: какова формула воды? Какие химические элементы входят в состав молекулы воды? Что такое ковалентная связь, водородная связь? (слайд4,5). Записи в тетради.

Свойства воды.

1.Благодаря полярности молекул и способности образовывать водородные связи вода легко растворяет ионные соединения. Вещества, хорошо растворимые в воде, называют гидрофильными. Вещества, плохо или вовсе нерастворимые в воде, называют гидрофобными.

Демонстрация опытов.

Растворить в воде следующие вещества: поваренную соль, этиловый спирт, сахарозу, растительное масло.

Выписать в тетрадь

Гидрофильные вещества – поваренная соль, этиловый спирт, сахароза

Гидрофобные вещества- растительное масло

2.Вспомните агрегатные состояния воды.

Какова плотность воды? Плотность льда?

Опустить кусочек льда в стакан с водой.

– Что вы можете сказать о плотности воды и льда?

-Какое значение имеет это для живых организмов?

3. В пробирку с хлопьями яичного белка добавить желудочный сок.

– Какая реакция произошла? С какими свойствами воды вы познакомились?

Ответ: ферментативный гликолиз (расщепление) на аминокислоты с присоединением молекул воды при разрыве каждой пептидной связи.

4.Дать определение понятию- теплоёмкость

5.Дать определение понятию- теплопроводность

Задание заполните таблицу (работа с учебником)

Значение воды для живых организмов

Свойство воды

Значение

Таблицу проверить используя слайды (8-18)

Заключительная часть

Формулировка обобщающего вывода о значении воды.

1. На каком уровне организации наблюдаются различия между органическим и неорганическим миром?
а) атомарный; б) молекулярный; в) клеточный.

2. В каких клетках человека больше всего воды?
а) эпителиальных; б) костных; в) нервных.

3. Каковы функции воды в клетке?
а) передача наследственной информации;
б) среда для химических реакций;
в) источник энергии.

4. Больше всего воды содержится в клетках:
а) эмбриона; б) молодого человека; в) старика.

5. Вода – основа жизни, т.к. она:
а) может находиться в трех состояниях (жидком, твердом и газообразном);
б) является растворителем, обеспечивающим как приток веществ в клетку, так и удаление из нее продуктов обмена;
в) охлаждает поверхность при испарении.

6. Вещества, хорошо растворимые в воде, называются:
а) гидрофильными; б) гидрофобными; в) амфифильными.

7. Максимальную плотность вода имеет в агрегатном состоянии:
а) твёрдом; б) жидком; в) газообразном.

Правильные ответы 1-б, 2-в, 3-б, 4-а,5-б, 6-а, 7-а.

Надеюсь, что полученные знания помогли вам больше узнать о роли воды в жизни живых организмах. Благодарю за внимание.

Скачать:

ВложениеРазмер
«Вода и её роль в жизнедеятельности клетки»2.72 МБ

Предварительный просмотр:

Подписи к слайдам:

Неорганические соединения ВОДА

Содержание Химическое строение молекул воды Роль воды в живой системе- клетке Список литературы

Вода одно из самых распространённых веществ на Земле. Она покрывает большую часть земной поверхности. Почти все живые существа состоят в основном из воды.

Химическое строение воды Уникальные свойства воды определяются структурой её молекул . В молекуле воды один атом кислорода ковалентно связан с двумя атомами водорода. Молекула воды полярна и является диполем. Положительные заряды сосредоточены у атомов водорода, так как кислород электроотрицательнее водорода.

Отрицательно заряженный атом кислорода одной молекулы воды притягивается к положительно заряженному атому водорода другой молекулы с образованием водородной связи. По прочности водородная связь в 15-20 раз слабее ковалентной. Поэтому водородная связь легко разрывается, что наблюдается. например, при испарении воды. Таким образом, в жидкой воде молекулы подвижны, что важно для процессов обмена веществ.

Роль воды в живой системе. Большое количество данных говорит о том, что средой возникновения жизни могли быть прибрежные районы морей и океанов. Здесь создались благоприятные условия для образования сложных органических соединений.

ВОДА ЯВЛЯЕТСЯ ХОРОШИМ РАСТВОРИТЕЛЕМ- поэтому большинство химических реакций в клетке протекают при участии воды.

Вода- основная среда для протекания биохимических реакций в клетке. Она источник кислорода, выделяемого при фотосинтезе и водорода, который используется для восстановления продуктов ассимиляции углекислого газа.

Вода является основной средой обитания для многочисленных организмов .

Это способность поглощать теплоту при минимальном изменении собственной температуры. Благодаря этому она предохраняет клетку от резких изменений температуры. Теплоёмкость воды

Теплоёмкость воды Вода обладает большой теплоёмкостью и так как на испарение воды расходуется много теплоты, то, испаряя воду, организмы могут защищать себя от перегрева ( при потоотделении, транспирация у растений).

Вода служит растворителем для «смазочных» материалов , необходимых везде, где есть трущиеся поверхности (например, в суставах) Вода- растворитель

Плотность воды Вода имеет максимальную плотность при 4 ˚ С. Поэтому лёд, обладающий меньшей плотностью, легче воды и плавает на её поверхности, что защищает водоёмы от промерзания.

Возле большого водоёма создаётся свой микроклимат. При образовании льда, выделяется большое колличество тепла в окружающую среду и это позволяет дольше деревьям сохранить листву.

И наоборот, при таянии льда из окружающей среды поглощается теплота и температура воздуха понижается. При этом листья на деревьях появляются позже.

Вода практически не сжимается, создавая тургорное давление, определяя объём и упругость клеток и тканей. Так,именно гидростатический скелет поддерживает форму у медуз.

Вода характеризуется оптимальным для биологических систем значением силы поверхностного натяжения.

Список литературы А.Грин «Биология» Д.К.Белов «Общая биология» А.А.Каменский «Общая биология»

Работу выполнила: учитель биологии МБОУ СОШ №1 г.Шлиссельбурга Прокофьева Наталья Фёдоровна

По теме: методические разработки, презентации и конспекты

1. РНК, образующиеся в ядре на ДНК, переходящие затем в цитоплазму клетки.2. Самые крупные из молекул, образуемых живыми организмами.3. Пятиуглеродный сахар.4. Азотистое основание тимин, заменен.

Презентация предназначена для изучения нового материала на уроках биологии в 9, 10 классах.

В данной разработке рассматриваются основные понятия темы и варианты задач.

Тема урока: Роль неорганических веществ (воды, кислорода, минеральных солей) в жизнедеятельности организмов.Цель урока: ознакомить учащихся с особенностями строения молекулы воды в связи с биологическ.

Тема урока: Роль неорганических веществ (воды, кислорода, минеральных солей) в жизнедеятельности организмов.Цель урока: ознакомить учащихся с особенностями строения молекулы воды в связи с биологическ.

Тема урока: Роль неорганических веществ (воды, кислорода, минеральных солей) в жизнедеятельности организмов.Цель урока: ознакомить учащихся с особенностями строения молекулы воды в связи с биологическ.

Презентация может быть использована на уроке биологии для 10 класса.

Каково значение воды в клетке

Со школы все знают, какова роль воды в клетках и что человеческий организм не способен существовать без нее. При потере 3% влаги начинается жажда, а при 20% происходит отмирание тканей. Она необходима каждой частице организма. Взрослым и детям будет интересно узнать, в каких клетках человека содержится больше всего воды и что произойдет при дефиците.

Биологическая роль воды в клетке

Клетка содержит от 40 до 98% воды, необходимой для работы систем. С биологической точки зрения есть 2 основных функции воды в клетках: транспортная и метаболическая. Первый термин означает «доставку» необходимых организму веществ с помощью влаги и выведение продуктов жизнедеятельности. Вторым называют биологические процессы, например, фотосинтез и гидролиз макромолекул. Вода является донором для электронов при фотосинтезе, во время которого происходит фотолиз воды в клетках под названием хлоропласты. Вещество бывает в свободной и связанной формах:

  • Свободная форма отвечает за транспортировку жидкости из внешней среды в ткани и наоборот. Она является растворителем, ведь поступление воды в растительные клетки происходит в процессе осмоса. Находится она практически во всех тканях организма: внутренних органах, сосудистой сетке, вакуолях, межклеточном пространстве.
  • Связанная форма нужна для образования соединений с определенными белками. Такой жидкости может быть не более 4% от общей массы частицы. Обнаружить ее удастся между волокнами, мембранами и молекулами белка.

Жидкость необходима человеку намного сильнее, чем еда. Без пищи он проживет 3-3,5 недели, а без воды — всего 5-6 дней. Однако смерть в пустыне наступает уже через сутки. Значительную часть содержимого клеток составляет вода в свободной форме — до 95%.

Если говорить коротко о том, какова биологическая роль воды в клетках, то это обеспечение упругости и транспорта веществ, а также ускорение химических реакций. Жидкость запускает множество процессов в организме. Она растворяет вещества, которые поступают извне, а затем выводит их в отработанном виде. Помимо всего внутри происходят реакции, без участия влаги эти процессы иногда невозможны. Почему считается, что вода является идеальной жидкостью для клетки можно узнать, изучив ее функции:

  • осуществление гидролиза белков, жиров и углеводов, что необходимо для высвобождения энергии;
  • терморегуляция, ведь вещество обладает высоким показателем теплопроводности и теплоемкости;
  • доставка веществ (транспорт), например, выведение продуктов жизнедеятельности в виде молекул жидкости;
  • обеспечение нормальной работы клеточной структуры, поддержание ее структуры и давления внутри клетки.

Многих интересует какую долю в среднем составляет в клетках вода, но на этот вопрос трудно ответить. В составе большинства видов тканей она занимает первое место (исключением являются кости и зубная эмаль). Например, ее содержание в жировой ткани доходит до 99%, в мышцах — 65%, в костях — до 22%, а в крови — более 80%. Даже в зубной эмали есть жидкость, но всего около 0,2% влаги. Средним показателем считают 80%.

Снижение показателей даже на несколько процентов приводит к серьезным нарушениям, поэтому необходимость воды и ее роль в жизнедеятельности клеток — очевидна. Наиболее популярным считают недостаток влаги в крови, что в скором времени приведет к ее загустению. В результате возникает ломкость сосудов, образование тромбов и кровоизлияния во внутренние органы. Вода в клетке напрямую определяет физические свойства: чем влаги больше, тем выше будет ее упругость и объем.

Содержание воды зависит от возраста организма и скорости метаболизма. У эмбрионов оно до 90%, но на протяжении всей жизни снижается, что объясняет ухудшение здоровья в пожилом возрасте. Влага выступает в роли смазки, защищая поверхности от истирания (суставы и хрящи).

О роли воды в жизни клеток должен знать каждый, ведь жидкость необходима любому организма. Она обеспечивает работу всех тканей и систем, химических и биологических процессов.

Благодаря своей структуре, вода играет важнейшую роль в жизни любой клетки. Она отвечает за обменные процессы, терморегуляцию, обеспечивает транспорт веществ и поддерживает клеточную структуру. Наш организм живет благодаря жизни наших клеток. А жизнь в них поддерживается благодаря уникальной структуре и свойствам молекулы воды. По количественному составу вода занимает первое место в составе любой клетки.

Присутствие воды в тканях

В наших тканях вода распределена неравномерно.

— Мышечная ткань – 65%

— Костная ткань — 22%

— Жировая ткано – 99%

— Стекловидное тело глаза – 99%

— Мозговая ткань – 85%

— Зубная эмаль -0,2 %

Участие воды в химических реакциях

С точки зрения химии, вода в клетках является катализаторам, необходимым для протекания различных процессов. В качестве реагента, вода участвует во многих химических реакциях происходящих внутри клеток организма. Вода участвует в процессе гидролиза (разрушения с присоединением молекулы воды). При переваривании пищи происходит гидролиз жиров, белков и углеводов, при этом высвобождается энергия, обеспечивающая жизнедеятельность клеток. При гидролизе солей вода является источником электронов и протонов.

Для протекания внутриклеточных процессов необходимы два свойства воды — способность образовывать водородные связи и обратимая ионизация.

Транспорт веществ

В клетках организма именно вода выполняет транспортную функцию. Молекулы воды участвуют в процессах выведения продуктов жизнедеятельности клетки. Благодаря своим свойствам молекулы воды способны проникать в межклеточное пространство, принося питательные вещества к клеткам.

Вода — это основной компонент крови и лимфы. При ее нехватке сосуд становится ломким, а кровь густой. Это приводит к местным кровоизлияниям и тромбозу.

Поддержание клеточной структуры

Вода в жидком состоянии практически не сжимается. Это свойство позволяет молекулам воды поддерживать структуру клетки, кроме того создает оптимальное внутриклеточное давление. Это обеспечивает постоянную структуру органов и тканей.

Участие воды в терморегуляции

Молекула воды обладает большой теплоемкостью, что позволят ей поддерживать постоянную температуру внутри клеток организма. Кроме того, при расщеплении жиров освобождается большое количество энергии, которая также идет на поддержание температуры.

Вода внутри клетки

В клетках организма вода находится в двух состояниях:

1 Связанное с молекулами белка-4-5%. Такие связи называют сольватными, они образуют оболочку вокруг белковых молекул, препятствуя их взаимодействию. По своему физическому и химическому составу сольватная вода резко отличается от свободной. Она не растворяет солей, а температура замерзания составляет -40C.

2 Свободная вода. Она составляет 95% и участвует во всех перечисленных процессах.

Еще со школы мы знаем, что без воды невозможна наша жизнь. Человек испытывает жажду при потере 3% воды, если потерять 20% то наступит смерть клеток. Это приведет к гибели организма. Следите за количеством употребляемой воды и ее качеством.

— обеспечение упругости клетки. Последствия потери клеткой воды — увядание листьев, высыхание плодов;

— ускорение химических реакций за счет растворения веществ в воде;

— обеспечение перемещения веществ: поступление большинства веществ в клетку и удаление их из клетки в виде растворов;

— обеспечение растворения многих химических веществ (ряда солей, Сахаров) ;

Читайте также:  Горы в Северной Америке: горная система Кордильер, Скалистые горы, вулканы
Ссылка на основную публикацию