4. Неорганічні сполуки у життєдіяльності живих організмів. Вода, її роль у життєдіяльності організмів

Найважливішою неорганічною сполукою є вода. Немає жодного з існуючих організмів, який би міг обходитись без води. Вміст її у клітинах різноманітних структур коливається від 40% (рослини, жирова тканина) до 99% (медуза).

Малюнок 13. Будова молекули води.

Велика кількість води у живих організмах пояснюється тим, що вона бере участь практично в усіх процесах життєдіяльності. Необхідний вміст води підтримується переважно за рахунок надходження її ззовні з їжею (для людини приблизно 2 –З л на добу).

Молекула води (Н,О) складається з двох атомів водню, сполучених з атомом кисню міцним ковалентним зв'язком. Цей зв'язок виникає між атомами водню та кисню за рахунок утворення спільної пари електронів по одному від кожного атома. Молекула води електронейтральна, але на її різних полюсах розміщені позитивні і негативні заряди, тобто вона полярна.Саме тому дві сусідні молекули води можуть притягуватись одна до одної за рахунок сил електростатичної взаємодії між негативним зарядом на атомі кисню однієї молекули і позитивним зарядом на атомі водню іншої. Такий тип зв'язку називають водневим. Вода в клітині перебуває у двох формах: вільній та зв'язаній. Вільна вода становить 96 % усієї води в клітині та використовується переважно як розчинник. Зв'язана вода, на частку якої припадає приблизно 4 % усієї води клітини, неміцно з'єднана з білками водневими зв'язками.

Усі речовини клітини поділяються на дві групи: гідрофільні («ті, що люблять воду») та гідрофобні («ті, що бояться води») (від грец. hydro — вода, phileo — любити, phobos — боязнь).

До гідрофільних належать речовини, які мають високу розчинність у воді. Це солі, цукри, амінокислоти. Гідрофобні речовини, навпаки, у воді практично нерозчинні. До них належать, наприклад, жири. А існують речовини, яким притаманні гідрофільно-гідрофобні, або амфіфільні, властивості. Амфіфільність — це властивість молекул речовин, яка полягає у тому, що одна їх частина є гідрофільною, а друга — гідрофобною. До амфіфільних речовин належать, наприклад, фосфоліпіди. Білки також мають амфіфільні властивості.

Малюнок 14.Вода в крові людини. Малюнок 15.Вода в харчуванні людини.

Завдяки яким властивостям вода може виконувати численні функції в живих організмах:

1. Вода —найкращий розчинник із відомих рідин. У ній розчиняються всі необхідні живому організмові сполуки (органічні та мінеральні речовини, гази). Всі речовини поділяються на такі, що здатні добре розчинятися у воді — гідрофільні (від грец. гідро — вода, філіа — дружба) або полярні, та нерозчинні у воді —гідрофобні (від грец. фобос — страх) або неполярні.

2. До гідрофільних сполук багатокристалічних солей належить, наприклад кухонна сіль (NаСІ). Протилежні електричні заряди молекули води притягують іони Na і СІ^- , витягуючи їх із кристалічної решітки. До розчинних у воді речовин належать кислоти, луги, спирти, аміни, вуглеводи, білки та ін.

3. Гідрофобні речовини (майже всі ліпіди, деякі білки) у воді не розчиняються і тому можуть розділяти окремі ділянки всередині клітини (компартменти) або цілі клітини.

4. Вода має високу теплопровідність. У цьому її виняткове значення при розподілі тепла по організму під час екзотермічних процесів. Завдяки цьому температура всього тіла теплокровних тварин практично однакова.

5. Вода має високу температуру кипіння. Ця властивість робить можливим існування живих організмів у земних умовах (температура на поверхні Землі рідко досягає 100°С).

6. Воді властива велика теплота випаровування: випаровуючись, вона охолоджує тіло, з якого випаровується. Наприклад, у тварин (потовиділення, теплова задишка) та рослин (транспірація).

7. Вода має максимальну густину при 4°С. Тому тверда вода (лід) легша від рідкої, що має життєво важливе значення для організмів, які зимують у водоймищах.

8. Вода має великий поверхневий натяг. Ця властивість забезпечує, зокрема, збереження форми живих клітин, можливість існування деяких організмів на водній поверхні (ряска, водомірки та ін.). Малюнок 16.

9. Вода визначає фізичні властивості клітин-об’єм і внутрішньоклітинний тиск (тургор)

На основі перелічених властивостей можна назвати біологічні функції води:

• транспортну;

• механічну, тобто сприяє збереженню внутрішнього тиску та форми клітин;

• метаболічну — як субстрат при синтезі та розпаді біологічних речовин;

• електронодонорну — як джерело електронів при фотосинтезі