Voda (H 2 O) je nejdůležitější anorganická látka buňky. V buňce je z kvantitativního hlediska voda na prvním místě mezi ostatními chemickými sloučeninami. Voda plní různé funkce: udržuje objem, elasticitu buňky, účastní se všech chemických reakcí. Všechny biochemické reakce probíhají ve vodných roztocích. Čím vyšší je rychlost metabolismu v konkrétní buňce, tím více vody obsahuje.
Dávej pozor!
Voda v buňce je ve dvou formách: volná a vázaná.
Voda zdarma nachází se v mezibuněčných prostorech, cévách, vakuolách a orgánových dutinách. Slouží k transportu látek z prostředí do buňky a naopak.
Vázaná voda je součástí některých buněčných struktur, nachází se mezi molekulami bílkovin, membránami, vlákny a je spojena s některými bílkovinami.
Voda má řadu vlastností, které jsou pro živé organismy nesmírně důležité.
Struktura molekuly vody
Jedinečné vlastnosti vody jsou dány strukturou její molekuly.
Mezi jednotlivými molekulami vody vznikají vodíkové vazby, které určují fyzikální a chemické vlastnosti vody.
Charakteristické uspořádání elektronů v molekule vody jí dává elektrickou asymetrii. Více elektronegativní atom kyslíku přitahuje elektrony atomů vodíku silněji, což vede k molekule vody dipól(má polaritu). Každý ze dvou atomů vodíku má částečně kladný náboj a atom kyslíku nese částečně záporný náboj.
Částečně záporný náboj atomu kyslíku jedné molekuly vody je přitahován částečně kladnými atomy vodíku jiných molekul. Každá molekula vody má tedy tendenci se spojovat vodíková vazba se čtyřmi sousedními molekulami vody.
Vlastnosti vody
Protože molekuly vody jsou polární, má voda schopnost rozpouštět polární molekuly jiných látek.
Látky, které jsou rozpustné ve vodě, se nazývají hydrofilní(soli, cukry, jednoduché alkoholy, aminokyseliny, anorganické kyseliny). Když látka přejde do roztoku, její molekuly nebo ionty se mohou pohybovat volněji, a proto se zvyšuje reaktivita látky.
Látky, které jsou ve vodě nerozpustné, se nazývají hydrofobní(tuky, nukleové kyseliny, některé bílkoviny). Takové látky mohou tvořit rozhraní s vodou, na kterých probíhá mnoho chemických reakcí. Proto je pro živé organismy velmi důležité i to, že voda nerozpouští některé látky.
Voda má vysokou specificitu tepelná kapacita, tj. schopnost absorbovat tepelnou energii s minimálním zvýšením vlastní teploty. K přerušení četných vodíkových vazeb přítomných mezi molekulami vody musí být absorbováno velké množství energie. Tato vlastnost vody zajišťuje udržení tepelné rovnováhy v těle. Velká tepelná kapacita vody chrání tělesné tkáně před rychlým a silným zvýšením teploty.
K odpaření vody je potřeba poměrně hodně energie. Využití značného množství energie k rozbití vodíkových vazeb při vypařování pomáhá k jeho ochlazení. Tato vlastnost vody chrání tělo před přehřátím.
Příklad:
Mezi příklady patří transpirace u rostlin a pocení u zvířat.
Voda má také vysokou tepelnou vodivost, což zajišťuje rovnoměrné rozložení tepla po celém těle.
Dávej pozor!
Vysoká měrná tepelná kapacita a vysoká tepelná vodivost dělá z vody ideální kapalinu pro udržení tepelné rovnováhy buněk a organismů.
Voda prakticky se nezmenšuje, vytvářející turgorový tlak, určující objem a elasticitu buněk a tkání.
Příklad:
Hydrostatická kostra udržuje tvar u škrkavek, medúz a dalších organismů.
Díky adhezivním silám molekul se na hladině vody vytváří film, který má takovou charakteristiku, jako je povrchové napětí.
Příklad:
Vlivem síly povrchového napětí dochází v rostlinách ke kapilárnímu proudění krve, vzestupným a sestupným proudům roztoků.
Mezi fyziologicky důležité vlastnosti vody patří její schopnost rozpouštět plyny(O 2, CO 2 atd.).
Voda je také zdrojem kyslíku a vodíku uvolňovaného při fotolýze během světelné fáze fotosyntézy.
Biologické funkce vody
- Voda zajišťuje pohyb látek v buňce a těle, vstřebávání látek a odvod zplodin látkové výměny. V přírodě voda přenáší odpadní látky do půd a vodních ploch.
- Voda je aktivním účastníkem metabolických reakcí.
- Voda se v těle podílí na tvorbě mazacích tekutin a hlenu, sekretu a šťáv (tyto tekutiny se nacházejí v kloubech obratlovců, v pohrudniční dutině, v perikardiálním vaku).
- Voda je součástí hlenu, který usnadňuje pohyb látek střevy a vytváří vlhké prostředí na sliznicích dýchacích cest. Sekrety vylučované některými žlázami a orgány jsou také na vodní bázi: sliny, slzy, žluč, spermie atd.
Nyní pojďme zjistit, jakou roli hraje voda ve výživě buňky.
Když pijeme tekutiny, ani nepřemýšlíme o tom, co pijeme:
- čerstvé šťávy;
- nebo jen voda.
Nutno ale podotknout, že čaj a čerstvě vymačkané šťávy jsou nápoje a k jídlu patří.
Voda, kterou tělo potřebuje k poskytování živin na buněčné úrovni, musí být čistá a biologicky dostupná(pro naše tělo). Musí mít výrazné vlastnosti. Například Světová zdravotnická organizace uvádí více než sto ukazatelů, které musí voda splňovat.
Co vysvětluje tyto požadavky na vodu?
Když konzumujeme obyčejnou vodu, často dochází k otokům, i když když se na to podíváte, voda je čistá, ale tělo ji nedokáže využít, ale žene ji do tukových tkání a končetin. To proto, že nesplňuje požadavky těla, ale konzumujeme ho na základě našich chuťových preferencí.
Buňka je pokryta membránou a sama o sobě není vybavena funkcí čerpadla, nemůže čerpat ani odčerpávat vodu. Buňka, kolem které je voda a v ní rozpuštěné živiny, je tedy vůbec nemusí přijímat.
Úloha a funkce vody v buňce
Buňka přijímá výživu pouze tehdy, je-li obklopena správnou vodou. Pojem „správná voda“ je spojen s vlastnostmi kapaliny, která se nachází v blízkosti buňky a uvnitř buňky, jsou to právě tyto vlastnosti, které činí vodu biologicky dostupnou pro tělo.
Koneckonců, hlavní úlohou a funkcí vody v buňce je dodávání živin rozpuštěných právě v této vodě do buňky. Tedy proudění vody do buňky (vody, ve které se nacházejí rozpuštěné živiny).
Tento proces se v lékařském jazyce nazývá metabolismus sodíku a vápníku. Medicína neuznává matematiku a fyziku a považuje je za neexaktní vědy;
klade chemii. Já jako inženýr s prvním vzděláním se 2 diplomy s vyznamenáním a lékař (včetně přírodní medicíny) s dalšími 2 diplomy s vyznamenáním (všeobecné vzdělání a speciální pokročilá příprava) se s nimi budu hádat a říkat, že jde o elektrolyt.
Právě kvůli rozdílu v elektrických potenciálech kapalin (které se nacházejí uvnitř a vně buňky) probíhají v lidském těle všechny metabolické procesy. A pokud se změní vlastnosti mezibuněčné tekutiny (především chemické), změní se i elektrický potenciál. Sodík a draslík se nemohou samy pohybovat, takže fyzikální proces je zde výraznější než ten chemický.
Jaké vlastnosti by tedy voda měla mít, aby zajistila život buněk?
- Za prvé, voda musí být strukturovaná;
- Za druhé, musí být do určité míry mineralizován. Upozorňuji ty, kteří pijí destilovanou vodu, že mají zakázáno ji pít. Aby ho tělo nasytilo minerály, začne si je brát odevšad;
- Za třetí musí být lehce stravitelný, přístupný a dostatečně tekutý, to znamená, že musí mít určité napětí a umět „zalévat“ buňku.
Například stupeň povrchového napětí uvnitř a extracelulární tekutiny je 43 dyn.cm a pro běžnou vodu z vodovodu je to 73 dyn.cm.
- Za čtvrté, musí mít určitou specifickou vodivost;
- Pátou vlastností je redoxní potenciál ORP (poměr kladně a záporně nabitých částic).
V lidském těle je ORP vnitřního prostředí (-100 - -150 mV) a v pitné vodě je tento ukazatel (+150 - +400), nyní je jasné, kolik energie tělo potřebuje na
změny ORP vody a kam to podle vás dostane?; - Za šesté – voda musí mít acidobazickou rovnováhu, jinak je rovnováha;
- Voda musí mít také chuť – organoleptická vlastnost, díky níž bude voda příjemná na pití, ale není životně důležitá.
Také při konzumaci vody je nutné brát ohled na její množství, počítáno je 30 ml na 1 kg hmotnosti a její kvalitu (voda musí být správná).
Co se kdy děje v lidských tkáních a orgánech? Viz odkaz v pokračování tohoto článku.
Voda je jedinečná látka. Je distribuován všude na naší planetě. Zkuste si představit, jaký by byl náš život bez molekuly H2O? A není co si představovat – na naší planetě by nebyl život. Lidé jsou ze 70 % tvořeni vodou. Čím mladší tělo, tím více ho obsahuje a s věkem toto množství klesá. Vezměme si například embryo – procento H2O v něm je 90 %.
V článku vás zveme, abyste zvýraznili vše v buňce a podrobně zvážili každý. Je důležité zmínit, že je tam obsažen ve dvou formách: volné a vázané. Tomu se budeme věnovat trochu později.
Voda
Každý ví, že voda hraje v našem životě velmi důležitou, nebo spíše klíčovou roli. Bez ní by naše planeta byla mrtvou pouští bez života. Vědci stále studují vodu a její roli v lidském těle.
Již jsme řekli, že voda se v našich buňkách nachází ve volné i vázané formě. První slouží k distribuci látek – k jejich přenosu do buňky a z buňky. A poslední je pozorován:
- mezi vlákny;
- membrány;
- proteinové molekuly;
- buněčné struktury.
Volná i vázaná voda v buňce nutně plní některé funkce, o kterých si povíme později. A nyní pár slov o tom, jak je organizována samotná molekula H2O.
Molekula
Pro začátek si označme molekulární vzorec vody: H2O. Toto je na planetě velmi běžná látka a měli byste si ji zapamatovat, protože molekulární vzorec vody se poměrně často vyskytuje v různých oblastech znalostí. Mimochodem, nachází se ve všech lidských orgánech, dokonce i v zubní sklovině a kostech, i když jeho procento je tam velmi malé – 10 % a 20 %.
Jak jsme si již řekli, čím je tělo mladší, tím více vody obsahuje. Vědci navrhli, že stárneme, protože bílkoviny nemohou vázat velké množství vody. To je však pouze hypotéza.
Funkce
Nyní z níže uvedeného seznamu jasně zvýrazněme další z nich:
- H2O může působit jako rozpouštědlo, protože téměř všechny chemické reakce jsou iontové a probíhají ve vodě. Nutno podotknout, že existují látky hydrofilní (které rozpouštějí např. alkohol, cukr, aminokyseliny a tak dále), ale existují i hydrofobní (mastné kyseliny, celulóza a další).
- Voda může působit jako činidlo.
- Plní transportní, termoregulační a strukturální funkce.
Navrhujeme zvážit každou z nich samostatně. Pojďme popořadě, první na našem seznamu je funkce rozpouštědla.
Solventní
Funkce vody v buňce jsou četné, ale jednou z nejdůležitějších je pomoci usnadnit mnoho reakcí. Molekula H2O může fungovat jako rozpouštědlo. Téměř všechny reakce probíhající v buňce jsou iontové, to znamená, že prostředím, ve kterém mohou probíhat, je voda.
Činidlo
Další funkcí vody v buňce je její účast na chemických reakcích probíhajících v těle jako činidlo. Tyto zahrnují:
- hydrolýza;
- polymerizace;
- fotosyntéza a tak dále.
Nyní něco málo o tom V chemii je to název pro látku účastnící se některých chemických reakcí. Nejdůležitější je, že se sice účastní reakce, ale není předmětem zpracování. Reagencie v laboratoři (také nazývané reagencie) jsou poměrně častým jevem.
Voda se jako činidlo podílí na složení dalších látek potřebných pro tělo.
Transportní funkce
Proč žijeme? Naše tělo existuje jen proto, že buňky, ze kterých se skládá, jsou živé. A měli by děkovat své jedinečné struktuře a některým schopnostem molekuly H2O. Již jsme zmínili, že voda je nedílnou součástí našeho těla a každá buňka tyto jedinečné molekuly obsahuje, respektive je ve svém složení na prvním místě.
Transportní funkce vody v buňce je dalším účelem H2O v našem těle. Voda má určitou vlastnost – průnik do mezibuněčného prostoru, díky kterému se do buňky dostávají živiny.
Je také vhodné vědět, že krev a lymfa také obsahují vodu a její nedostatek vede k některým následkům: krvácení nebo trombóza.
Termoregulace
Jaké funkce vody v buňce jsme ještě nezjistili? Samozřejmostí je termoregulace. Řekli jsme, že voda dokáže absorbovat teplo a udržet ho po dlouhou dobu. H2O tak může chránit buňku před podchlazením nebo přehřátím. Funkce termoregulace je potřebná nejen pro jednotlivé buňky, ale i pro celý organismus jako celek.
Strukturální funkce
Už jsme je vyjmenovali, ale zbývá prodiskutovat ještě jeden účel – zachování struktury buněk.
Zkoušeli jste někdy stlačit tekutou vodu? I v laboratorních podmínkách je to extrémně obtížné dosáhnout. Tato vlastnost vody je nezbytná pro udržení tvaru a struktury každé buňky.
Pamatujte navždy: bez vody je život nemožný. Žízeň pociťujeme, když tělo ztratí asi 3 % vody a při ztrátě 20 % odumírají buňky a tím pádem i člověk. Sledujte, kolik vody pijete.
