Участие в химических реакциях

Вода в качестве реагента участвует во многих химических реакциях:

• В ходе фотосинтеза у растений происходит фотолиз воды - водород из состава воды входит в органические вещества, а свободный кислород выделяется в атмосферу.

Уравнение фотосинтеза: 6H₂O+6CO₂ →C₆H₁₂O₆+ 6O₂ .

• Вода участвует в гидролизе - разрушении веществ с присоединением воды. Например, гидролиз жиров, белков и углеводов происходит при переваривании пищи, а при гидролизе АТФ выделяется энергия, обеспечивающая нужды клетки.

• При гидролизе солей вода является источником протонов и электронов.

Поддержание структуры клеток

Вода практически не сжимаема (в жидком состоянии) и поэтому служит гидростатическим скелетом клетки. За счет осмоса вода создает избыточное давление внутри вакуолей растительных клеток, это давление обеспечивает упругость клеточной стенки и поддержание формы органов (например, листьев).

Транспорт веществ

• У растений, благодаря, в частности, капиллярному эффекту, характерному для воды, осуществляется подъем от корня к другим частям растения растворенных в воде минеральных солей по сосудам. Также из-за когезии (сцепления), вода в почве доступна для всасывания через корневые волоски.

• Транспорт продуктов фотосинтеза происходит посредством перемещения по ситовидным трубкам водного раствора сахарозы.

• Выведение, перемещение продуктов обмена веществ в растворенном виде у животных (вода является основным компонентом крови и лимфы, а также играет важную роль в выделительной системе).

Участие в терморегуляции

Вследствие своей большой теплоемкости – 4200 Дж/(кг·К) – вода обеспечивает примерное постоянство температуры внутри клетки. Вода может переносить большое количество теплоты, отдавая ее там, где температура тканей ниже, и забирая там, где температура более высокая. Также при испарении воды происходит значительное охлаждение из-за того, что много энергии тратится на разрыв водородных связей при переходе из одного агрегатного состояния (жидкость) в другое (газ).

Все биохимические процессы в организме человека сводятся к химическим реакциям в водном растворе. Это и есть обмен веществ в организме. В жидкой среде происходит переваривание пищи и всасывание в кровь питательных веществ, с помощью воды из организма выводятся вредные продукты обмена.

Приспособленность живых организмов к водной среде

Живые организмы успешно приспособились к водной среде и даже приобрели способность использовать необычные свойства воды. Благодаря высокой удельной теплоемкости вода действует в клетках как «тепловой буфер», позволяющий поддерживать в организме относительно постоянную температуру при колебаниях температуры воздуха. Высокая теплота испарения воды используется некоторыми позвоночными для защиты организма от перегревания с помощью механизма теплоотдачи путем испарения пота. Сильно выраженное сцепление молекул в жидкой воде, обусловленное влиянием межмолекулярных водородных связей, обеспечивает эффективный перенос в растениях раство­ренных питательных веществ от корней к листьям в процессе транспирации. Даже то, что лед имеет более низкую плотность по сравнению с жидкой водой и поэтому всплывает в ней, приводит к важным биологическим последствиям в жизненных циклах водных организмов. Однако наиболее существенным для живых организмов является тот факт, что многие важные биологические свой­ства макромолекул, в частности белков и нуклеиновых кислот, обусловлены их взаимодействием с молекулами воды в окружающей среде. Ниже мы увидим, что специфические трехмерные структуры белков, определяющие их биологи­ческую активность, поддерживаются благодаря свойствам воды. От свойств воды зависит даже такой важный процесс, как репликация ДНК.

Клоп-водомерка использует высокое поверхностное натяжение воды. Это насекомое, которое живет на поверхности прудов, имеет специальные волоски на своих первых и третьих парах ног, благодаря которым оно держится на поверхностном слое воды, не продавливая его. Средняя пара ног, проникающая через этот слой, действует как весла.

Дополнительная информация