ВОДА в КЛЕТКЕ (1)

1. Химический состав клетки

Неорганические вещества
клетки
Органические вещества
клетки
Белки
Вода
Жиры
Минеральные вещества
Углеводы
Нуклеиновые кислоты

2. Вода

Вода составляет около 80% массы клетки.
Вода важна для живых организмов как
компонент клеток, и как среда обитания

3. Свойства воды

Вода без запаха
Вода без цвета
Вода без вкуса
Вода прозрачная
Вода хороший растворитель
Вода не имеет форму – принимает форму
сосуда
Вода обладает большой теплоемкостью и
хороший теплопроводник
Вода не сжимаема
Вода обладает текучестью

4. Уникальные свойства воды

Н2О существует в природе в трех состояниях:
1 пар
2 жидкость
3 твердая
Н2О - единственное вещество, плотность
которого повышается с понижением
температуры лишь до +4, а затем понижается.
При температуре +4 Н2О самая «тяжелая»
опускаясь на дно рек и озер, она препятствует
промерзанию до дна и позволяет их обитателям
дожить до весны
Н2О - самое теплоемкое вещество - для
нагревания 1 литра воды на 1 градус требуется
гораздо больше энергии, чем для других веществ

5. Роль воды в клетке 

Роль воды в клетке
Вода - универсальный растворитель. Большинство реакций, которые
протекают в клетке, идут в растворе - водной среде. Полярность молекулы воды
позволяет ей быть отличным растворителем для других гидрофильных
веществ.
Вода – терморегулятор. Вода может поглощать теплоту при минимальном
изменении температуры. Температура меняется, вода начинает поглощать
избыток тепла, защищая клетку от перегревания. Выделяясь на поверхность
кожи с потом, вода испаряется, поверхность кожи при этом охлаждается.
Вода – реагент. Вода не только создает среду для реакций в клетке, но и сама
активно участвует во многих из них. Расщепление питательных веществ,
попавших в клетку, происходит за счет реакции гидролиза.
Транспортная функция. Питательные вещества, газы перемещаются по
организму с током крови. Вода составляет 90-92% плазмы крови, является ее
основным компонентом. С помощью воды происходит не только доставка
веществ к клеткам, но и удаление из организма побочных продуктов обмена
веществ. Структурная функция
Вода придает тканям тургор - внутреннее осмотическое давление в живой
клетке, создающее напряжение оболочек клеток. Вода составляет от 60 до 95%
цитоплазмы, придает клеткам форму. Изменение тургора клеток растений
приводит к перемещениям их частей, раскрытию устьиц, цветков.
Осмотическое давление - избыточное гидростатическое давление на раствор,
отделенный от чистого растворителя с помощью полупроницаемой
мембраны.

6. По отношению к воде все вещества можно подразделить на два типа:

Гидрофильные - hydro - вода и philéo - люблю -
вещества, которые хорошо растворяются в воде.
Гидрофильными веществами являются сахара,
соли, альдегиды, спирты, аминокислоты.
Гидрофобные - hydro - вода и phobos - страх вещества, которые не растворяются в воде.
Гидрофобными веществами являются жиры.

7. Строение молекулы воды

8. Строение молекулы воды

9. Диполь

Диполь между молекулами Н2О служит
одной из причин, побуждающих молекулы
ассоциировать в группы из:
двух
четырех
восьми молекул
Это явление обусловливает аномальные
физические свойства воды и льда.
Диполь - ный момент - ее способность
притягивать другие молекулы.

10. Водородная связь

Сети - упорядочения
молекул воды в жидкой
фазе
Клатраты – упорядочения
молекул воды при
гидрофобном эффекте

11. Физические свойства воды

При обычных условиях вода - прозрачная
жидкость без вкуса и запаха. В тонком слое она
бесцветна, а при толщине более 2 м имеет
голубой оттенок.
Плотность жидкой воды максимальна при 4 °C и
равна 1 г/см³. Лёд легче жидкой воды.
Температура плавления - 0 °C, температура
кипения - 100 °C.
Высокая теплоёмкость - вода медленно
нагревается и так же медленно остывает.
Высокое поверхностное натяжение - оно
обуславливает капиллярные явления, собирает
воду в капли, создаёт поверхностную плёнку.

12. Свойства воды

Химические свойства
Вода - активный растворитель. В ней растворяются
многие твёрдые, жидкие вещества и газы.
При пропускании электрического тока вода
разлагается на водород и кислород.
Вода вступает в реакции с активными металлами,
оксидами металлов и неметаллов
Аномальные свойства
Горячая вода замерзает быстрее холодной - эффект
Мпембы.
С ростом давления температура замерзания воды
уменьшается, поэтому она существует в жидком виде
на больших глубинах в морях при температурах
значительно ниже 0 °С.
Удельная теплоёмкость воды в 5–10 раз выше, чем у
других природных веществ.

13. Поверхностное натяжение

Образуется на границе двух сред – вода и воздух
Вследствие поверхностного натяжения жидкость всегда
принимает форму с минимальной поверхностью.
Если на жидкость не действуют другие силы, жидкость
будет стремиться принимать форму сферы - капля воды,
мыльный пузырь.
Благодаря поверхностному натяжению по воде бегают
водомерки

14. Поверхностное натяжение - термодинамическая характеристика поверхности раздела двух находящихся в равновесии фаз

Поверхностное натяжение термодинамическая характеристика
поверхности раздела двух находящихся в
равновесии фаз

15. Поверхностное натяжение

Благодаря силе поверхностного натяжения
происходит:
капиллярный кровоток
восходящий и нисходящий токи растворов в
растениях
Капиллярным явлением называется подъем или
опускание жидкости по узким трубкам
Зависит от :
1) смачивания
2) поверхностного
натяжения жидкости
3) радиуса капилляра

16. Поверхностное натяжение

Из-за относительно высокого притяжения
молекул Н2О друг к другу через сеть Н-связей в
Н2О имеет более высокое поверхностное
натяжение чем большинство других жидкостей
Силы молекулярного давления втягивают
молекулы с поверхности внутрь жидкости,
а силы поверхностного натяжения сокращают
площадь свободной поверхности - закрывают
образовавшиеся «окна» на этой поверхности

17. Поверхностное натяжение

18. Уникальность свойств воды состоит

Уникальность свойств воды состоит
Н2О достаточно хорошо
растворяет как органические,
так и неорганические вещества
Обеспечивает высокую
скорость протекания
химических реакций
Благодаря водородной
связи, Н2О остаётся жидкой в
широком диапазоне температур
На планете Земля вода
представлена больше в жидком
состоянии.(???? А лед)

19. Твердое

Агрегатное состояние вещества
Твердое
Сохранение
формы и
объема
Газообразное
Жидкое
плавле
ние
отверде
вание
Не сохраняет
формы,
сохраняет
объем
пар
конден
сация
Не сохраняет
формы и
не сохраняет
объем

20. Теплоизоляция водоемов за счет образования льда

21. Криопротекторы

22. Криопротекторы

За способность противостоять холоду
ответственны - криопротекторы - растворы
жидкостей, понижающие точку замерзания Н2О
У лягушек криопротекторами служат
растворы глюкозы и мочевины
Если криопротекторов нет, замерзающая вода,
расширяясь, разрывает клетки и они
разрушаются
У амфибий мочевина - криопротектор начинает
накапливаться в тканях, а печень лягушек
увеличивается в полтора раза и активно
перерабатывает гликоген в глюкозу.

23. Теплопроводность воды в зависимости от температуры и давления

Н2О при атмосферном давлении закипает и
переходит в пар при температуре 100°С.
При увеличении давления растет и температура
кипения Н2О - закон Клапейрона - Клаузиуса
Изменение давления влияет как на температуру
кипения воды Н2О, так и на величину ее
теплопроводности.
При повышении
давления коэффициент
теплопроводности
воды увеличивается

24. Почему альпинисты жалуются, что на больших высотах они не могут сварить горячий и крепкий чай? Объясните ответ, используя

знания о строении молекул Н2О и её свойствах.
1) Кипением называется процесс парообразования по всему
объему воды. Вода закипает, когда давление внутри
пузырьков водяного пара становится больше, чем
атмосферное давление снаружи. Тогда пузырьки растут и
выталкивается вверх силой Архимеда.
2) На больших высотах атмосферное давление ниже, чем на
поверхности земли. Чем ниже внешнее давление, тем ниже
должно быть давление водяного пара для кипения воды, тем
ниже температура закипания воды.
3) Поскольку вода переходит в пар, так и не прогреваясь до
100 градусов, в ней плохо растворяются вкусовые вещества
чая.

25. Терморегуляция и теплообмен организма животных с окружающей средой

Способность организма поддерживать
постоянство температуры на определенном
уровне при изменяющихся условиях внешней
среды называется терморегуляцией.
В основе терморегуляции лежит
относительное равновесие между процессами,
обеспечивающими образование тепла химическая терморегуляция
и его отдачу во внешнюю среду физическая терморегуляция.

26. Терморегуляция

Химическая –
образование тепловой
энергии
Физическая отдача тепла
При расщеплении
белков, жиров и
углеводов образуется
энергия, часть ее
преобразуется в
тепловую теплопродукция
Теплопроводность
Теплоизлучение
Испарение

27. Испарение – отдача тепловой энергии в окружающую среду за счет испарения пота или влаги с поверхности кожи и слизистых

дыхательных
путей

28. Разрушение водородных связей при испарении

Испарение воды способствует охлаждению
растения
Испарение, как и корневое давление,
необходимо, чтобы создавать постоянный ток
воды от корневых волосков до всех наземных
органов растения. Это снабжает все клетки
водой и поддерживает все жизненно важные
процессы в растении

29. Приспособления животных

Химическая
терморегуляция –
изменение уровня
теплопродукции в
организме
Поведенческая
терморегуляция –
способнорсть организма
выходить из зоны действия
неблагоприятного фактора
Физическая
терморегуляция –
изменение уровня
теплоотдачи в
организме

30. Распределение температурных зон внутри и на поверхности тела человека в норме

Излучение тепла и нагревание воздуха
Распределение температурных
зон внутри и на поверхности тела
человека в норме

31. Н2О - универсальный полярный растворитель

Вещества хорошо растворимые
в воде – полярные или ионные
- гидрофильные
Вещества плохо растворимые в
воде- неполярные – бензин,
парафин, жиры, масла
гидрофобные

32. Вода – полярный растворитель

33. В клетке вода бывает в двух формациях :

В клетке вода бывает в двух формациях :
1 Свободная вода в межклеточных
пространствах, вакуолях,
сосудах, полостях органов.
Нужна для переноса веществ из
внешней среды в клетку и
наоборот
2 Связанная вода - в составе
некоторых клеточных структур,
находится между мембранами,
молекулами белка, волокнами,
и имеет соединение с
некоторыми белками

34. Тургорное давление

Давление тургора-это сила внутри клетки,
которая толкает плазматическую мембрану к
клеточной стенке.

35. Плазмолиз - это процесс, при котором клетки теряют воду в гипертоническом растворе.

36. Тургор. Плазмолиз. Деплазмолиз

37. Тургор

Тургор - это напряжённое состояние оболочки
живой клетки, которое возникает, когда в неё
путём осмоса поступает вода.
Содержимое клетки - цитоплазма, вакуоль давит на клеточную стенку изнутри. Это
давление и называют тургорным давлением.
Благодаря тургору растительные ткани упруги:
листья, неодревесневшие стебли сохраняют
форму и положение в пространстве.
Тургор - показатель того, насколько клетка
насыщена водой. Если воды становится меньше,
тургор падает, клетка теряет упругость - это
ведёт к увяданию растения.

38. Плазмолиз

Плазмолиз - процесс, обратный тургору.
Он происходит, когда клетку помещают
в гипертонический раствор.
Из-за разницы концентраций вода выходит
из клетки путём осмоса.

39. Деплазмолиз

Деплазмолиз - это процесс, обратный
плазмолизу: клетка возвращается в нормальное
состояние с нормальным тургором. Он
происходит, если плазмолизированную клетку
перенести в гипотонический раствор концентрация солей в нём ниже, чем в
клеточном соке или в чистую воду.

40.

Осмотическое давление клетки или осмос
представляет собой одностороннюю диффузию
воды через полунепроницаемую мембрану
внутрь концентрированного раствора.
Осмотическое давление - давление извне на
мембрану клетки
Непосредственно путем осмоса происходит
поглощение влаги корнями растений.
Осмотическое давление в клетках крови