ВОДА, ЕЕ РОЛЬ ДЛЯ ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ
Среди веществ клетки на первом месте по массе стоит вода (75 – 85 %). Высокое содержание воды в клетке – важнейшее условие ее жизнедеятельности. Роль воды в клетке очень велика. Ее функции во многом определяются химической природой.
1. Высокая полярность воды и как следствие – химическая активность. Под действием некоторых катализаторов – ферментов – она вступает в реакции гидролиза, т.е. реакции, при которых к свободным валентностям различных молекул присоединяются группы ОН- или Н+ воды. В результате образуются новые вещества с новыми свойствами.
2. Высокая растворяющая способность. Дипольный характер строения молекул обусловливает способность воды активно вступать во взаимодействие с различными веществами. Ее молекулы вызывают расщепление ряда водорастворимых веществ на катионы и анионы. В результате этого ионы быстро вступают в химические реакции. Большинство химических реакций представляет собой взаимодействие между растворимыми в воде веществами. Таким образом, полярность молекул и способность образовывать водородные связи делает воду хорошим растворителем для огромного количества неорганических и органических веществ. Кроме того, в качестве растворителя вода обеспечивает как приток веществ в клетку, так и удаление из нее продуктов жизнедеятельности, поскольку большинство химических соединений может проникнуть через наружную клеточную мембрану только в растворенном виде.
3. Высокие теплоемкость воды, теплота испарения и теплота плавления – основа для поддержания температурного гомеостаза живых организмов и регулирования тепла планеты. При изменении температуры окружающей среды, внутри клетки температура остается неизменной или ее колебания оказываются значительно меньшими, чем в окружающей клетку среде.
4. Аномальная плотность в твердом состоянии является причиной существования жизни в замерзающих водоемах;
5. Высокое поверхностное натяжение обеспечивает жизнь на поверхности гидросферы, передвижение растворов по сосудам растений.
ОРГАНИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА
Органические соединения составляют в среднем 20 – 30 % массы клетки живого организма. К ним относятся биологические полимеры – белки, нуклеиновые кислоты и углеводы, а также жиры и ряд небольших молекул – гормонов и пигментов, АТФ и многих других. В различные типы клеток входит неодинаковое количество органических соединений. В растительных клетках преобладают сложные углеводы – полисахариды; в животных – больше белков и жиров. Тем не менее, каждая из групп органических веществ в любом типе клеток выполняет сходные функции.
Многообразие органических химических соединений обусловлено образованием различных полимеров из мономеров и сочетанием полимеров друг с другом различными способами.
Особенностями органических биополимеров как высокомолекулярных соединений является их высокая молекулярная масса, способность образовывать пространственные и надмолекулярные структуры, разнообразие строения и свойств.
Вопросы для повторения:
1. Какие химические элементы составляют основу живых систем?
2. Как называются химические элементы, составляющие основу живых систем?
3. Каковы доказательства отбора химических элементов в период становления жизни на Земле?
4. Какие требования предъявляются органогенам?
5. Каковы уникальные особенности главного элемента живого – атома углерода?
6. Какие макроэлементы входят в состав живой материи, и какова их роль?
7. Какие микроэлементы входят в состав живой материи, и какова их роль?
8. Какова роль воды для живых организмов?
9. Какие органические молекулы входят в состав живых систем?
10. В чем состоят особенности органических биополимеров?
ГЛАВА II