Propiedades del agua y su papel en la célula:

En primer lugar entre las sustancias de la célula está el agua. Constituye aproximadamente el 80% de la masa de la célula. El agua es doblemente importante para los organismos vivos, porque es necesaria no solo como componente de las células, sino para muchas y como hábitat.

1. El agua determina propiedades físicas células - su volumen, elasticidad.

2. Muchos procesos químicos tienen lugar solo en una solución acuosa.

3. El agua es un buen solvente: muchas sustancias ingresan a la célula desde el ambiente externo en una solución acuosa, y en una solución acuosa, los productos de desecho se eliminan de la célula.

4. El agua tiene una alta capacidad calorífica y conductividad térmica.

5. El agua tiene una propiedad única: cuando se enfría de +4 a 0 grados, se expande. Por tanto, el hielo es más ligero que el agua líquida y permanece en su superficie. Esto es muy importante para los organismos que viven en el medio acuático.

6. El agua puede ser un buen lubricante.

El papel biológico del agua está determinado por el pequeño tamaño de sus moléculas, su polaridad y la capacidad de combinarse entre sí mediante enlaces de hidrógeno.

Funciones biológicas del agua:

transporte. El agua asegura el movimiento de sustancias en la célula y el cuerpo, la absorción de sustancias y la excreción de productos metabólicos. En la naturaleza, el agua transporta productos de desecho a los suelos y cuerpos de agua.

metabólico. El agua es el medio para todo bio reacciones químicas, un donante de electrones en la fotosíntesis; es necesario para la hidrólisis de macromoléculas a sus monómeros.

el agua está involucrada en la formación de fluidos lubricantes y mocos, secretos y jugos en el cuerpo.

Con muy pocas excepciones (hueso y esmalte dental), el agua es el componente predominante de la célula. El agua es necesaria para el metabolismo (intercambio) de la célula, ya que los procesos fisiológicos ocurren exclusivamente en el medio acuático. Las moléculas de agua están involucradas en muchas reacciones enzimáticas de la célula. Por ejemplo, la descomposición de proteínas, carbohidratos y otras sustancias se produce como resultado de su interacción con el agua catalizada por enzimas. Tales reacciones se denominan reacciones de hidrólisis.

El agua sirve como fuente de iones de hidrógeno durante la fotosíntesis. El agua en la célula se encuentra en dos formas: libre y ligada. El agua libre constituye el 95% de toda el agua de la célula y se utiliza principalmente como disolvente y como medio de dispersión para el sistema coloidal del protoplasma. El agua ligada, que representa solo el 4% de toda el agua celular, está débilmente conectada a las proteínas mediante enlaces de hidrógeno.

Debido a la distribución de carga asimétrica, la molécula de agua actúa como un dipolo y, por lo tanto, puede unirse a grupos de proteínas cargados tanto positiva como negativamente. La propiedad dipolar de una molécula de agua explica su capacidad para orientarse en un campo eléctrico, para unirse a varias moléculas y secciones de moléculas que llevan una carga. Esto resulta en la formación de hidratos.

Debido a su alta capacidad calorífica, el agua absorbe calor y así evita fluctuaciones bruscas de temperatura en la celda. El contenido de agua en el cuerpo depende de su edad y actividad metabólica. Es más alto en el embrión (90%) y disminuye gradualmente con la edad. El contenido de agua de los diferentes tejidos varía en función de su actividad metabólica. Por ejemplo, en la materia gris del cerebro, el agua está hasta en un 80 %, y en los huesos hasta en un 20 %. El agua es el principal medio de movimiento de sustancias en el cuerpo (flujo sanguíneo, linfa, corrientes ascendentes y descendentes de soluciones a través de los vasos de las plantas) y en la célula. El agua sirve como material "lubricante", necesario dondequiera que existan superficies de fricción (por ejemplo, en las juntas). El agua tiene una densidad máxima a 4°C. Por lo tanto, el hielo, que tiene menor densidad, es más liviano que el agua y flota en su superficie, lo que protege al reservorio de la congelación. Esta propiedad del agua salva la vida de muchos organismos acuáticos.

1. ¿Cuál es la estructura del agua?

Respuesta. La molécula de agua tiene una estructura angular: sus núcleos constituyentes forman un triángulo isósceles, en cuya base hay dos hidrógenos y en la parte superior un átomo de oxígeno. internuclear distancias O-N cerca de 0,1 nm, la distancia entre los núcleos de los átomos de hidrógeno es de 0,15 nm. De los seis electrones que forman el exterior capa electronicaátomo de oxígeno en una molécula de agua, dos pares de electrones forman covalente Conexiones O-N, y los cuatro electrones restantes son dos pares de electrones no compartidos.

La molécula de agua es un pequeño dipolo que contiene cargas positivas y negativas en los polos. Cerca de los núcleos de hidrógeno hay una falta de densidad electrónica, y en el lado opuesto de la molécula, cerca del núcleo de oxígeno, hay un exceso de densidad electrónica. Es esta estructura la que determina la polaridad de la molécula de agua.

2. ¿Cuál es la cantidad de agua (en %) contenida en diferentes celdas?

La cantidad de agua varía en diferentes tejidos y órganos. Entonces, en una persona en la materia gris del cerebro, su contenido es del 85%, y en el tejido óseo, del 22%. El mayor contenido de agua en el cuerpo se observa en el período embrionario (95%) y disminuye gradualmente con la edad.

El contenido de agua en varios órganos de la planta varía dentro de límites bastante amplios. Varía según las condiciones ambientales, la edad y el tipo de plantas. Por lo tanto, el contenido de agua en las hojas de lechuga es 93-95%, maíz - 75-77%. La cantidad de agua no es la misma en diferentes órganos de las plantas: las hojas de girasol contienen 80-83% de agua, tallos - 87-89%, raíces - 73-75%. El contenido de agua, igual a 6-11%, es típico principalmente para semillas secadas al aire, en las que se inhiben los procesos vitales. El agua está contenida en las células vivas, en los elementos muertos del xilema y en los espacios intercelulares. En los espacios intercelulares, el agua se encuentra en estado de vapor. Las hojas son los principales órganos de evaporación de una planta. En este sentido, es natural que la mayor cantidad de agua llene los espacios intercelulares de las hojas. En estado líquido, el agua se encuentra en varias partes de la célula: membrana celular, vacuola, citoplasma. Las vacuolas son la parte más rica en agua de la célula, donde su contenido alcanza el 98%. En el contenido de agua más alto, el contenido de agua en el citoplasma es del 95%. El contenido de agua más bajo es característico de las membranas celulares. La determinación cuantitativa del contenido de agua en las membranas celulares es difícil; al parecer, oscila entre el 30 y el 50%. Las formas de agua en diferentes partes de la célula vegetal también son diferentes.

3. ¿Cuál es el papel del agua en los organismos vivos?

Respuesta. El agua es el componente predominante de todos los organismos vivos. Tiene propiedades únicas debido a sus características estructurales: las moléculas de agua tienen la forma de un dipolo y se forman puentes de hidrógeno entre ellas. El contenido medio de agua en las células de la mayoría de los organismos vivos es de alrededor del 70%. El agua en la célula está presente en dos formas: libre (95% de toda el agua celular) y ligada (4-5% asociada con proteínas).

Funciones del agua:

1. El agua como disolvente. Muchas reacciones químicas en la célula son iónicas, por lo que solo tienen lugar en un medio acuático. Las sustancias que se disuelven en agua se denominan hidrofílicas (alcoholes, azúcares, aldehídos, aminoácidos), insolubles, hidrofóbicas (ácidos grasos, celulosa).

2. El agua como reactivo. El agua está involucrada en muchas reacciones químicas: reacciones de polimerización, hidrólisis, en el proceso de fotosíntesis.

3. Función de transporte. Movimiento a través del cuerpo junto con agua de sustancias disueltas en él a sus diversas partes y eliminación de productos innecesarios del cuerpo.

4. El agua como estabilizador térmico y termostato. Esta función se debe a propiedades del agua como la alta capacidad calorífica: suaviza el impacto en el cuerpo de cambios significativos de temperatura en el medio ambiente; alta conductividad térmica: permite que el cuerpo mantenga la misma temperatura en todo su volumen; Alto calor de evaporación: se usa para enfriar el cuerpo durante la sudoración en los mamíferos y la transpiración en las plantas.

5. Función estructural. El citoplasma de las células contiene del 60 al 95% de agua, y es ella quien le da a las células su forma normal. En las plantas, el agua mantiene la turgencia (la elasticidad de la membrana endoplásmica), en algunos animales sirve como esqueleto hidrostático (medusas)

Preguntas después del § 7

1. ¿Cuál es la peculiaridad de la estructura de la molécula de agua?

Respuesta. Las propiedades únicas del agua están determinadas por la estructura de su molécula. La molécula de agua consta de un átomo de O unido a dos átomos de H por enlaces covalentes polares. La disposición característica de los electrones en una molécula de agua le confiere una asimetría eléctrica. Un átomo de oxígeno más electronegativo atrae los electrones de los átomos de hidrógeno con más fuerza, como resultado, los pares de electrones comunes en la molécula de agua se desplazan hacia él. Por lo tanto, aunque la molécula de agua no está cargada como un todo, cada uno de los dos átomos de hidrógeno tiene una carga parcialmente positiva (indicada como 8+), mientras que el átomo de oxígeno lleva una carga parcialmente negativa (8-). La molécula de agua está polarizada y es un dipolo (tiene dos polos).

La carga parcialmente negativa del átomo de oxígeno de una molécula de agua es atraída por los átomos de hidrógeno parcialmente positivos de otras moléculas. Por lo tanto, cada molécula de agua tiende a formar enlaces de hidrógeno con cuatro moléculas de agua vecinas.

2. ¿Cuál es la importancia del agua como disolvente?

Respuesta. Debido a la polaridad de las moléculas y la capacidad de formar enlaces de hidrógeno, el agua disuelve fácilmente los compuestos iónicos (sales, ácidos, bases). Bien soluble en agua y algunos compuestos no iónicos, pero polares, es decir, en cuya molécula hay grupos cargados (polares), como azúcares, alcoholes simples, aminoácidos. Las sustancias que son altamente solubles en agua se llaman hidrofílicas (del griego hygros - mojado y philia - amistad, inclinación). Cuando una sustancia se disuelve, sus moléculas o iones pueden moverse más libremente y, por lo tanto, aumenta la reactividad de la sustancia. Esto explica por qué el agua es el principal medio en el que tienen lugar la mayoría de las reacciones químicas, y todas las reacciones de hidrólisis y numerosas reacciones redox tienen lugar con la participación directa del agua.

Las sustancias que son poco o completamente insolubles en agua se denominan hidrofóbicas (del griego phobos - miedo). Estos incluyen grasas, ácidos nucleicos, algunas proteínas y polisacáridos. Estas sustancias pueden formar interfases con el agua, en las que tienen lugar muchas reacciones químicas. Por lo tanto, el hecho de que el agua no disuelva las sustancias no polares también es muy importante para los organismos vivos. Entre las propiedades fisiológicamente importantes del agua está su capacidad para disolver gases (O2, CO2, etc.).

3. ¿Cuál es la conductividad térmica y la capacidad calorífica del agua?

Respuesta. El agua tiene una alta capacidad calorífica, es decir, la capacidad de absorber energía térmica con un aumento mínimo de su propia temperatura. La alta capacidad calorífica del agua protege los tejidos del cuerpo de un aumento rápido y fuerte de la temperatura. Muchos organismos se enfrían evaporando el agua (transpiración en las plantas, sudoración en los animales).

4. ¿Por qué considerar que el agua es fluido ideal para un celular?

Respuesta. El alto contenido de agua en la célula es la condición más importante para su actividad. Con la pérdida de la mayor parte del agua, muchos organismos mueren y varios organismos unicelulares e incluso multicelulares pierden temporalmente todo signo de vida. Este estado se llama animación suspendida. Después de la hidratación, las células se despiertan y vuelven a estar activas.

La molécula de agua es eléctricamente neutra. Pero la carga eléctrica dentro de la molécula está distribuida de manera desigual: en la región de los átomos de hidrógeno (más precisamente, los protones), Carga positiva, en la región donde se encuentra el oxígeno, la densidad de carga negativa es mayor. Por lo tanto, una partícula de agua es un dipolo. La propiedad dipolar de una molécula de agua explica su capacidad para orientarse en un campo eléctrico, para unirse a varias moléculas y secciones de moléculas que llevan una carga. Como resultado, se forman hidratos. La capacidad del agua para formar hidratos se debe a sus propiedades universales de disolución. Si la energía de atracción de las moléculas de agua hacia las moléculas de una sustancia es mayor que la energía de atracción entre las moléculas de agua, entonces la sustancia se disuelve. Dependiendo de esto, se distinguen sustancias hidrofílicas (del griego hydros - agua y phileo - amor) que son altamente solubles en agua (por ejemplo, sales, álcalis, ácidos, etc.) e hidrofóbicas (del griego hydros - agua y phobos - miedo). , poco o nada soluble en agua (grasas, sustancias similares a las grasas, caucho, etc.). La composición de las membranas celulares incluye sustancias similares a las grasas que limitan la transición del ambiente externo a las células y viceversa, así como de una parte de la célula a otra.

La mayoría de las reacciones que tienen lugar en una célula solo pueden tener lugar en una solución acuosa. El agua es un participante directo en muchas reacciones. Por ejemplo, la descomposición de proteínas, carbohidratos y otras sustancias se produce como resultado de su interacción con el agua catalizada por enzimas. Tales reacciones se denominan reacciones de hidrólisis (del griego hydros - agua y lysis - división).

El agua tiene una alta capacidad calorífica y, al mismo tiempo, una conductividad térmica relativamente alta para los líquidos. Estas propiedades hacen del agua un líquido ideal para mantener el equilibrio térmico de la célula y el organismo.

El agua es el entorno principal para el flujo de reacciones bioquímicas de la célula. Es una fuente de oxígeno liberado durante la fotosíntesis e hidrógeno, que se utiliza para restaurar los productos de asimilación. dióxido de carbono. Y finalmente, el agua es el principal medio de transporte de sustancias en el cuerpo (flujo sanguíneo y linfático, corrientes ascendentes y descendentes de soluciones a través de los vasos de las plantas) y en la célula.

5. ¿Cuál es el papel del agua en la célula?

Asegurando la elasticidad celular. Las consecuencias de la pérdida de agua por la célula son el marchitamiento de las hojas, el secado de los frutos;

Aceleración de reacciones químicas debido a la disolución de sustancias en agua;

Asegurar el movimiento de sustancias: la entrada de la mayoría de las sustancias en la célula y su eliminación de la célula en forma de soluciones;

Asegurar la disolución de muchos productos químicos (varias sales, azúcares);

Participación en una serie de reacciones químicas;

Participación en el proceso de termorregulación debido a la capacidad de calentamiento lento y enfriamiento lento.

6. ¿Cuáles son los elementos estructurales y físicos? Propiedades químicas determinar el agua su papel biológico en la célula?

Respuesta. Las propiedades físicas y químicas estructurales del agua determinan sus funciones biológicas.

El agua es un buen disolvente. Debido a la polaridad de las moléculas y la capacidad de formar enlaces de hidrógeno, el agua disuelve fácilmente los compuestos iónicos (sales, ácidos, bases).

El agua tiene una alta capacidad calorífica, es decir, la capacidad de absorber energía térmica con un aumento mínimo de su propia temperatura. La alta capacidad calorífica del agua protege los tejidos del cuerpo de un aumento rápido y fuerte de la temperatura. Muchos organismos se enfrían evaporando el agua (transpiración en las plantas, sudoración en los animales).

El agua también tiene una alta conductividad térmica, lo que garantiza una distribución uniforme del calor por todo el cuerpo. En consecuencia, la alta capacidad calorífica específica y la alta conductividad térmica hacen del agua un líquido ideal para mantener el equilibrio térmico de la célula y el organismo.

El agua prácticamente no se comprime, creando presión de turgencia, determinando el volumen y la elasticidad de las células y tejidos. Entonces, es el esqueleto hidrostático el que mantiene la forma de los gusanos redondos, las medusas y otros organismos.

El agua se caracteriza por el valor óptimo de la fuerza de tensión superficial para los sistemas biológicos, que surge debido a la formación de enlaces de hidrógeno entre las moléculas de agua y las moléculas de otras sustancias. Debido a la fuerza de la tensión superficial, se produce un flujo sanguíneo capilar, corrientes ascendentes y descendentes de soluciones en las plantas.

En determinados procesos bioquímicos, el agua actúa como sustrato.

El agua es el compuesto químico más común en la Tierra, su mayor masa en un organismo vivo. Se estima que el agua constituye el 85% de peso total celda estadística promedio. Mientras que en las células humanas el agua es en promedio alrededor del 64%. Sin embargo, el contenido de agua en diferentes células puede variar significativamente: desde el 10 % en las células del esmalte dental hasta el 90 % en las células del embrión de mamífero. Además, las células jóvenes contienen más agua que las viejas. Entonces, en las células de un bebé, el agua es 86%, en las células de una persona mayor, solo 50%.

En los machos, el contenido de agua en las células es en promedio del 63 %, en las hembras, un poco menos del 52 %. ¿Qué lo causó? Resulta que todo es simple. En el cuerpo femenino, hay mucho tejido adiposo, en cuyas células hay poca agua. Por lo tanto, el contenido de agua en el cuerpo femenino es aproximadamente un 6-10% menor que en el masculino.

Las propiedades únicas del agua se deben a la estructura de su molécula. Por el curso de química, sabes que la diferente electronegatividad de los átomos de hidrógeno y oxígeno es la causa del covalente. enlace polar en una molécula de agua. La molécula de agua tiene la forma de un triángulo (87), en el que cargas eléctricas ubicado asimétricamente, y es un dipolo (recuerde la definición de este término).

Debido a la atracción electrostática del átomo de hidrógeno de una molécula de agua al átomo de oxígeno de otra molécula, surgen enlaces de hidrógeno entre las moléculas de agua.

Las características de la estructura y las propiedades fisicoquímicas del agua (la capacidad del agua para ser un solvente universal, densidad variable, alta capacidad calorífica, gran tensión superficial, fluidez, capilaridad, etc.), que determinan su significado biológico.

¿Qué funciones realiza el agua en el cuerpo?El agua es un solvente. La estructura polar de la molécula de agua explica sus propiedades como disolvente. Las moléculas de agua interactúan con los productos químicos, cuyos elementos tienen enlaces electrostáticos, y los descomponen en aniones y cationes, lo que da lugar a reacciones químicas. Como sabes, muchas reacciones químicas ocurren solo en solución acuosa. Al mismo tiempo, el agua en sí permanece inerte, por lo que puede usarse en el cuerpo repetidamente. El agua sirve como medio para el transporte de diversas sustancias dentro del cuerpo. Además, los productos finales del metabolismo se excretan del cuerpo principalmente en forma disuelta.

Hay dos tipos principales de soluciones en los seres vivos. (Recuerde la clasificación de las soluciones.)

La llamada solución verdadera, cuando las moléculas del solvente son del mismo tamaño que las moléculas del soluto, se disuelven. Como resultado, se produce la disociación y se forman iones. En este caso, la solución es homogénea y, en términos científicos, consta de una fase líquida. Ejemplos típicos Son soluciones de sales minerales, ácidos o álcalis. Dado que hay partículas cargadas en tales soluciones, pueden conducir electricidad y son electrolitos, como todas las soluciones que se encuentran en el organismo, incluida la sangre de los vertebrados, que contiene muchas sales minerales.

Una solución coloidal es el caso cuando las moléculas del solvente son mucho más pequeñas que las moléculas del soluto. En tales soluciones, las partículas de una sustancia, que se denominan coloidales, se mueven libremente en la columna de agua, ya que la fuerza de su atracción no supera la fuerza de sus enlaces con las moléculas del solvente. Tal solución se considera heterogénea, es decir, consta de dos fases: líquida y sólida. Todos los fluidos biológicos son mezclas, que incluyen verdadero y soluciones coloidales, ya que contienen tanto sales minerales como moléculas enormes (por ejemplo, proteínas) que tienen las propiedades de las partículas coloidales. Por lo tanto, el citoplasma de cualquier célula, la sangre o la linfa de los animales y la leche de los mamíferos contienen simultáneamente iones y partículas coloidales.

Como probablemente recuerdes, los sistemas biológicos obedecen todas las leyes de la física y la química, por lo tanto, en las soluciones biológicas se observan fenómenos físicos que juegan un papel importante en la vida de los organismos.

Propiedades del agua

La difusión (del latín Difusio - extensión, extensión, dispersión) en soluciones biológicas se manifiesta como una tendencia a igualar la concentración de partículas estructurales de sustancias disueltas (iones y partículas coloidales), lo que finalmente conduce a una distribución uniforme de la sustancia en solución. Es gracias a la difusión que muchas criaturas unicelulares se alimentan, el oxígeno y los nutrientes se transportan a través del cuerpo de los animales en ausencia de sistemas circulatorios y respiratorios en ellos (recuerde qué tipo de animales son). Además, el transporte de muchas sustancias a las células se realiza precisamente por difusión.

Uno mas fenómeno físico- ósmosis (del griego. Osmosis - empuje, presión) - el movimiento del solvente a través de una membrana semipermeable. La ósmosis provoca el movimiento de agua desde una solución que tiene una baja concentración de solutos y un alto contenido de H2O en una solución con una alta concentración de solutos y un bajo contenido de agua. V sistemas biológicos no es más que el transporte de agua a nivel celular. Es por eso que la ósmosis juega un papel importante en muchos procesos biológicos. El poder de la ósmosis asegura el movimiento del agua en los organismos vegetales y animales, para que sus células reciban nutrientes y mantengan una forma constante. Cabe señalar que cuanto mayor es la diferencia en la concentración de una sustancia, mayor es la presión osmótica. Por lo tanto, si las células se colocan en una solución hipotónica, se hincharán y estallarán debido a una fuerte entrada de agua.

La actividad vital de las células, tejidos y órganos de las plantas se debe a la presencia de agua. El agua es una sustancia constitucional. Determinando la estructura del citoplasma de las células y sus orgánulos, debido a la polaridad de las moléculas, es un disolvente de compuestos orgánicos e inorgánicos que intervienen en el metabolismo, y actúa como medio de fondo en el que tienen lugar todos los procesos bioquímicos. Penetrando fácilmente a través de las conchas y membranas de las células, el agua circula libremente por toda la planta, asegurando la transferencia de sustancias y contribuyendo así a la unidad de los procesos metabólicos del cuerpo. Debido a su alta transparencia, el agua no interfiere en la absorción de la energía solar por parte de la clorofila.

El estado del agua en las células vegetales.

El agua en la célula se presenta en varias formas, son fundamentalmente diferentes. Los principales son agua constitucional, solvatada, capilar y de reserva.

Algunas de las moléculas de agua que ingresan a la célula forman enlaces de hidrógeno con varias moléculas radicales. materia orgánica. Los enlaces de hidrógeno son especialmente fáciles de formar tales radicales:

Esta forma de agua se llama constitucional . Está contenido por una celda con una fuerza de hasta 90 mil barr.

Debido al hecho de que las moléculas de agua son dipolos, forman agregados sólidos con moléculas cargadas de sustancias orgánicas. Tal agua, asociada con las moléculas de sustancias orgánicas del citoplasma por las fuerzas de atracción eléctrica, se llama solvato . Según el tipo de célula vegetal, el agua solvatada representa del 4 al 50% de su cantidad total. El agua solvatada, al igual que el agua constitucional, no tiene movilidad y no es disolvente.

Gran parte del agua de la célula es capilar , porque se encuentra en las cavidades entre las macromoléculas. El solvato y el agua capilar son retenidos por la celda con una fuerza llamada potencial de matriz. Es igual a 15-150 bar.

reserva llamado el agua dentro de las vacuolas. El contenido de las vacuolas es una solución de azúcares, sales y otras sustancias. Por tanto, el agua de reserva es retenida por la célula con una fuerza que viene determinada por la magnitud del potencial osmótico del contenido vacuolar.

Absorción de agua por las células vegetales.

Dado que no hay portadores activos para las moléculas de agua en las células, su movimiento hacia adentro y hacia afuera de las células, así como entre las células vecinas, se lleva a cabo solo de acuerdo con las leyes de la difusión. Por lo tanto, los gradientes de concentración de soluto resultan ser los principales impulsores de las moléculas de agua.

Las células vegetales, dependiendo de su edad y condición, absorben agua mediante la inclusión secuencial de tres mecanismos: imbibición, solvatación y ósmosis.

bebida . Cuando las semillas germinan, comienza a absorber agua debido al mecanismo de imbibición. En este caso, los enlaces de hidrógeno vacantes de las sustancias orgánicas del protoplasto se llenan y el agua ingresa activamente a la célula desde el medio ambiente. En comparación con otras fuerzas que operan en las células, las fuerzas de imbibición son colosales. Para algunos enlaces de hidrógeno, alcanzan un valor de 90 mil barr. Al mismo tiempo, las semillas pueden hincharse y germinar en suelos relativamente secos. Una vez que se llenan todos los enlaces de hidrógeno vacantes, se detiene la imbibición y se activa el siguiente mecanismo de absorción de agua.

solvacion . En el proceso de solvatación, la absorción de agua se produce mediante la construcción de capas de hidratación alrededor de las moléculas de sustancias orgánicas de protoplastos. El contenido total de agua de la célula sigue aumentando. La intensidad de la solvatación depende esencialmente de la composición química del protoplasto. Cuantas más sustancias hidrófilas haya en la célula, más plenamente se utilizan las fuerzas de solvatación. La hidrofilia disminuye en la serie: proteínas -> carbohidratos -> grasas. Por lo tanto, las semillas proteicas (guisantes, habas, habas) absorben la mayor cantidad de agua por unidad de peso por solvatación, las semillas amiláceas (trigo, centeno) la intermedia y las oleaginosas (lino, girasol) la menor.

Las fuerzas de solvatación tienen un poder inferior a las fuerzas de imbibición, pero siguen siendo bastante significativas y alcanzan los 100 bar. Al final del proceso de solvatación, el contenido de agua de la célula es tan grande que la humedad capilar se asienta y comienzan a aparecer vacuolas. Sin embargo, desde el momento de su formación, la solvatación se detiene y solo es posible una mayor absorción de agua debido al mecanismo osmótico.

Ósmosis . El mecanismo osmótico de captación de agua solo funciona en células que tienen una vacuola. La dirección del movimiento del agua en este caso está determinada por la relación de los potenciales osmóticos de las soluciones incluidas en el sistema osmótico.

El potencial osmótico de la savia celular, denotado por R, está determinada por la fórmula:

R = ir,

donde R- potencial osmótico de la savia celular

R- constante de gas igual a 0,0821;

T- temperatura en la escala Kelvin;

I- coeficiente isotónico que indica el carácter disociación electrolítica sustancias disueltas.

La relación isotónica en sí es igual a

y= 1 + α ( norte + 1),

donde α - grado de disociación electrolítica;

PAGS - el número de iones en los que se disocia la molécula. Para no electrolitos PAGS = 1.

El potencial osmótico de una solución de suelo generalmente se denota con la letra griega π.

Las moléculas de agua siempre se mueven de un medio con un potencial osmótico más bajo a un medio con un potencial osmótico más alto. Entonces, si la celda está en la solución del suelo (externa) en R>π, entonces el agua entra en las células. El flujo de agua hacia la célula se detiene cuando los potenciales osmóticos se igualan por completo (el jugo vacuolar se diluye a la entrada de la absorción de agua) o cuando la membrana celular alcanza los límites de extensibilidad.

Por lo tanto, las células reciben agua del medio ambiente solo bajo una condición: el potencial osmótico de la savia celular debe ser mayor que el potencial osmótico de la solución circundante.

Si R< π, hay una salida de agua de la celda hacia la solución externa. En el curso de la pérdida de líquido, el volumen del protoplasto disminuye gradualmente, se aleja de la membrana y aparecen pequeñas cavidades en la célula. Tal estado se llama plasmólisis . Las etapas de la plasmólisis se muestran en la fig. 3.18.

Si la relación de potenciales osmóticos corresponde a la condición P = π, entonces la difusión de las moléculas de agua no ocurre en absoluto.

Una gran cantidad de material fáctico indica que el potencial osmótico de la savia celular de las plantas varía dentro de límites bastante amplios. En las plantas agrícolas, en las células de la raíz, generalmente se encuentra en una amplitud de 5-10 bar, en las células de las hojas puede aumentar hasta 40 bar y en las células de la fruta, hasta 50 bar. En las plantas solonchak, el potencial osmótico de la savia celular alcanza los 100 bar.

Arroz. 3.18.

A - una célula en estado de turgencia; B - angular; B - cóncavo; G - convexo; D - convulsivo; E - tapa. 1 - concha; 2 - vacuola; 3 - citoplasma; 4 - núcleo; 5 - hilos Hecht

1.3 Distribución del agua en la celda

El contenido de agua en varios órganos de la planta varía dentro de límites bastante amplios. Varía según las condiciones ambientales, la edad y el tipo de plantas. Por lo tanto, el contenido de agua en las hojas de lechuga es 93-95%, maíz - 75-77%. La cantidad de agua no es la misma en diferentes órganos de la planta: las hojas de girasol contienen 80-83% de agua, tallos - 87-89%, raíces - 73-75%. El contenido de agua, igual a 6-11%, es típico principalmente para semillas secadas al aire, en las que se inhiben los procesos vitales.

El agua está contenida en las células vivas, en los elementos muertos del xilema y en los espacios intercelulares. En los espacios intercelulares, el agua se encuentra en estado de vapor. Las hojas son los principales órganos de evaporación de una planta. En este sentido, es natural que la mayor cantidad de agua llene los espacios intercelulares de las hojas. En estado líquido, el agua se encuentra en varias partes de la célula: la membrana celular, las vacuolas y el protoplasma. Las vacuolas son la parte más rica en agua de la célula, donde su contenido alcanza el 98%. En el contenido de agua más alto, el contenido de agua en el protoplasma es del 95%. El contenido de agua más bajo es característico de las membranas celulares. La determinación cuantitativa del contenido de agua en las membranas celulares es difícil; al parecer, oscila entre el 30 y el 50%.

Las formas de agua en diferentes partes de la célula vegetal también son diferentes. La savia de las células vacuolares está dominada por agua retenida por compuestos de peso molecular relativamente bajo (unidos osmóticamente) y agua libre. En la cáscara de una célula vegetal, el agua se une principalmente a compuestos de alto polímero (celulosa, hemicelulosa, sustancias de pectina), es decir, agua unida coloidalmente. En el citoplasma mismo hay agua libre, unida coloidal y osmóticamente. El agua situada a una distancia de hasta 1 nm de la superficie de una molécula de proteína está firmemente unida y no tiene una estructura hexagonal regular (agua unida coloidal). Además, hay una cierta cantidad de iones en el protoplasma y, en consecuencia, parte del agua está osmóticamente unida.

El significado fisiológico del agua libre y ligada es diferente. La mayoría de los investigadores creen que la intensidad de los procesos fisiológicos, incluidas las tasas de crecimiento, depende principalmente del contenido de agua libre. Existe una correlación directa entre el contenido de agua ligada y la resistencia de las plantas a condiciones externas adversas. Estas correlaciones fisiológicas no siempre se observan.

aparato de golgi

aparato de golgi

Los lisosomas son pequeñas vesículas rodeadas por una sola membrana. Brotan del aparato de Golgi y posiblemente del retículo endoplásmico. Los lisosomas contienen una variedad de enzimas que descomponen moléculas grandes...

Salud de los escolares: problemas y soluciones

Cuando un adolescente practica deportes, no se debe permitir el sobreentrenamiento. La fatiga después de mucha actividad física se evidencia por letargo, dolor muscular. Los padres deben controlar el tiempo de los deportes...

Sistema de informacion células

La información genética está codificada en el ADN. El código genético fue dilucidado por M. Nirenberg y H.G. Corán, por la que recibieron el Premio Nobel en 1968. El código genético es un sistema para la disposición de nucleótidos en moléculas de ácido nucleico...

Codificación e implementación de información biológica en una célula, codigo genetico y sus propiedades

Intermediario en la transferencia Información genética(orden de nucleótidos) del ADN a la proteína es el ARNm (ARN mensajero)...

Meiobentos de matorrales de macrófitos en la zona costera de la bahía de Novorossiysk

Hay muchos trabajos que describen las regularidades de la distribución espacial de los organismos meiobentónicos; en las últimas décadas, esta ha sido una de las áreas de investigación más populares...

Potencial de membrana

En 1890, Wilhelm Ostwald, que estudió películas artificiales semipermeables, sugirió que la semipermeabilidad podría ser la causa no solo de la ósmosis, sino también de los fenómenos eléctricos. La ósmosis ocurre cuando...

Microbiología del pescado y productos pesqueros

La evaluación microbiológica del agua se da sobre la base de la determinación del número microbiano de QMAFAnM; si - titra; si - índice; la presencia de microorganismos patógenos. Los dos primeros análisis están en curso...

Nivel genético molecular de las estructuras vivas.

El hecho de que los genes estén ubicados en los cromosomas parecería ser inconsistente con el hecho de que los humanos tienen solo 23 pares de cromosomas y, sin embargo, tienen miles de rasgos diferentes que deben coincidir con miles de genes diferentes. Solo señales...

Moscas esferocéridas (Diptera, Sphaeroceridae) de la reserva natural "Kamyshanova Polyana"

En el territorio de la reserva "Kamyshanova Polyana" se distinguen claramente los siguientes tipos de biotopos: bosque, prado, varios cerca del agua, así como formaciones de borde ...

Objetos de la biotecnología en la industria alimentaria

El metabolismo, o metabolismo, es el orden natural de transformación de sustancias y energía en los sistemas vivos que subyace a la vida, encaminado a su conservación y autorreproducción; la totalidad de todas las reacciones químicas que tienen lugar en el cuerpo...

El concepto de una célula.

Siglo XVII 1665 - El físico inglés R. Hooke en su obra "Micrografía" describe la estructura del corcho, en secciones delgadas de las cuales encontró huecos correctamente ubicados. Hooke llamó a estos vacíos "poros o células"...

El papel de las mitocondrias en la apoptosis

Fisiología de la excitación celular

· La formación de la excitación celular se debe precisamente al transporte de iones. capa bilipídica membrana celular impermeables a los iones (Na, K, Cl), los canales iónicos están diseñados para su transporte dentro y fuera de la célula: proteínas integrales especiales ...

Composición química células

Todos los organismos vivos son capaces de metabolizar con ambiente. Los procesos están ocurriendo continuamente en las células. síntesis biológica, o biosíntesis...