물은 지구상에서 가장 흔한 화합물이며, 그 질량은 살아있는 유기체에서 가장 큽니다. 물은 평균 세포 전체 질량의 85%를 차지하는 것으로 추정됩니다. 반면 인간 세포의 수분은 평균 약 64%입니다. 그러나 서로 다른 세포의 수분 함량은 치아 법랑질 세포의 10%에서 포유류 배아 세포의 90%까지 크게 다를 수 있습니다. 더욱이 젊은 세포는 오래된 세포보다 더 많은 물을 함유하고 있습니다. 따라서 아기의 세포에서는 물이 86%를 차지하지만, 노인의 세포에서는 물이 50%만 차지합니다.

남성의 경우 세포 내 수분 함량은 평균 63%이고 여성의 경우 52%보다 약간 낮습니다. 원인은 무엇입니까? 모든 것이 간단하다는 것이 밝혀졌습니다. 여성의 몸에는 지방 조직이 많이 포함되어 있으며 그 세포에는 물이 거의 없습니다. 따라서 여성 신체의 수분 함량은 남성 신체보다 약 6~10% 낮습니다.

물의 독특한 특성은 분자 구조에 기인합니다. 여러분은 화학 과정을 통해 수소와 산소 원자의 서로 다른 전기 음성도가 물 분자에 극성 공유 결합을 형성하는 이유라는 것을 알고 있습니다. 물 분자는 전하가 비대칭으로 위치하는 삼각형(87) 모양을 가지며 쌍극자입니다(이 용어의 정의를 기억하십시오).

한 물 분자의 수소 원자가 다른 분자의 산소 원자에 대한 정전기적 인력으로 인해 물 분자 사이에 수소 결합이 발생합니다.

생물학적 중요성을 결정하는 물의 구조적 특징과 물리적, 화학적 특성(물이 보편적인 용매가 되는 능력, 가변 밀도, 높은 열용량, 높은 표면 장력, 유동성, 모세관 현상 등)이 고려됩니다.

물은 신체에서 어떤 기능을 수행합니까? 물은 용매입니다. 물 분자의 극성 구조는 용매로서의 특성을 설명합니다. 물 분자는 정전기 결합을 갖는 화학 물질과 상호 작용하여 음이온과 양이온으로 분해되어 화학 반응을 일으킵니다. 아시다시피 많은 화학 반응은 수용액에서만 발생합니다. 동시에 물 자체는 불활성 상태로 유지되므로 체내에서 반복적으로 사용할 수 있습니다. 물은 체내에서 다양한 물질을 운반하는 매개체 역할을 합니다. 또한 최종 대사산물은 주로 용해된 형태로 체내에서 배설됩니다.

생명체에는 두 가지 주요 유형의 솔루션이 있습니다. (솔루션 분류를 기억하세요.)

소위 진정한 용액은 용매 분자가 용해성 물질의 분자와 크기가 같을 때 용해됩니다. 결과적으로 해리가 일어나고 이온이 형성됩니다. 이 경우 용액은 균질하며 과학적 용어로 하나의 액체상으로 구성됩니다. 일반적인 예로는 무기염, 산 또는 알칼리 용액이 있습니다. 이러한 용액에는 하전 입자가 포함되어 있기 때문에 많은 미네랄 염을 포함하는 척추 동물의 혈액을 포함하여 신체에서 발견되는 모든 용액과 마찬가지로 전류를 전도할 수 있고 전해질입니다.

콜로이드 용액은 용매 분자의 크기가 용질 분자보다 훨씬 작은 경우입니다. 이러한 용액에서 콜로이드라고 불리는 물질의 입자는 인력이 용매 분자와의 결합 강도를 초과하지 않기 때문에 물기둥에서 자유롭게 움직입니다. 이러한 솔루션은 이질적인 것으로 간주됩니다. 즉, 액체와 고체의 두 가지 상으로 구성됩니다. 모든 생물학적 체액은 콜로이드 입자의 특성을 갖는 무기염과 큰 분자(예: 단백질)를 모두 포함하고 있기 때문에 실제 용액과 콜로이드 용액을 포함하는 혼합물입니다. 따라서 모든 세포의 세포질, 동물의 혈액이나 림프, 포유류의 젖에는 동시에 이온과 콜로이드 입자가 포함되어 있습니다.

아시다시피 생물학적 시스템은 물리 및 화학의 모든 법칙을 따르므로 유기체의 생명에 중요한 역할을 하는 생물학적 솔루션에서 물리적 현상이 관찰됩니다.

물의 성질

생물학적 용액의 확산(라틴어 확산 - 확산, 퍼짐, 산란)은 용해된 물질(이온 및 콜로이드 입자)의 구조 입자 농도를 동일하게 하는 경향으로 나타나며, 이는 궁극적으로 물질의 균일한 분포로 이어집니다. 해결책. 많은 단세포 생물이 순환계 및 호흡기 시스템이없는 상태에서 동물의 몸 전체에 먹이를주고 산소와 영양분을 운반하는 것은 확산 덕분입니다 (이들이 어떤 종류의 동물인지 기억하십시오). 또한 많은 물질이 세포로 전달되는 과정은 확산을 통해 정확하게 이루어집니다.

또 다른 물리적 현상은 삼투(그리스어 삼투 - 밀기, 압력에서 유래) - 반투막을 통한 용매의 이동입니다. 삼투 현상은 용질 농도가 낮고 H2O 함량이 높은 용액에서 용질 농도가 높고 수분 함량이 낮은 용액으로 물의 이동을 유발합니다. 생물학적 시스템에서 이것은 세포 수준에서 물을 운반하는 것에 지나지 않습니다. 이것이 바로 삼투가 많은 생물학적 과정에서 중요한 역할을 하는 이유입니다. 삼투압의 힘은 식물과 동물 유기체에서 물의 이동을 보장하여 세포가 영양분을 받고 일정한 형태를 유지하도록 합니다. 물질의 농도 차이가 클수록 삼투압이 커진다는 점에 유의해야 합니다. 따라서 세포를 저장성 용액에 넣으면 갑작스러운 물의 흐름으로 인해 세포가 부풀어 오르고 파열됩니다.

다양한 식물 기관의 수분 함량은 상당히 넓은 범위 내에서 다양합니다. 환경 조건, 식물의 나이 및 종류에 따라 다릅니다. 따라서 상추 잎의 수분 함량은 93-95%, 옥수수는 75-77%입니다. 물의 양은 식물 기관에 따라 다릅니다. 해바라기 잎은 80-83%, 줄기는 87-89%, 뿌리는 73-75%로 구성됩니다. 6-11%의 수분 함량은 주로 공기 건조 종자의 경우 일반적이며 중요한 과정이 억제됩니다.

물은 살아있는 세포, 죽은 목질부 요소 및 세포 간 공간에 포함되어 있습니다. 세포 간 공간에서 물은 증기 상태입니다. 식물의 주요 증발 기관은 잎입니다. 따라서 잎의 세포간 공간에 가장 많은 양의 물이 채워지는 것은 당연하다. 액체 상태에서 물은 세포막, 액포, 원형질 등 세포의 다양한 부분에서 발견됩니다. 액포는 세포에서 수분이 가장 풍부한 부분으로 그 함량이 98%에 달합니다. 수분 함량이 가장 높을 때 원형질의 수분 함량은 95%입니다. 가장 낮은 수분 함량은 세포막의 특징입니다. 세포막의 수분 함량을 정량적으로 측정하는 것은 어렵습니다. 30~50% 정도 되는 것 같습니다.

식물 세포의 각 부분에 있는 물의 형태도 다릅니다. 액포 세포 수액은 상대적으로 저분자량 화합물(삼투압 결합)에 의해 보유된 물과 자유수로 구성됩니다. 식물 세포의 껍질에서 물은 주로 고분자 화합물(셀룰로오스, 헤미셀룰로오스, 펙틴 물질), 즉 콜로이드 결합 물에 의해 결합되어 있습니다. 세포질 자체에는 콜로이드 및 삼투압으로 결합된 자유수가 있습니다. 단백질 분자 표면에서 최대 1 nm 떨어진 곳에 위치한 물은 단단히 결합되어 있으며 규칙적인 육각형 구조(콜로이드 결합 물)를 갖지 않습니다. 또한 원형질에는 일정량의 이온이 있으므로 물의 일부가 삼투압 결합되어 있습니다.

자유수와 결합수의 생리학적 중요성은 다릅니다. 대부분의 연구자들은 성장률을 포함한 생리적 과정의 강도가 주로 자유수 함량에 달려 있다고 믿습니다. 결합수 함량과 불리한 외부 조건에 대한 식물의 저항성 사이에는 직접적인 상관관계가 있습니다. 이러한 생리학적 상관관계가 항상 관찰되는 것은 아닙니다.

식물 세포는 삼투 법칙에 따라 물을 흡수합니다. 삼투는 물질의 농도가 다른 두 시스템이 반투막을 사용하여 연결되어 있을 때 발생합니다. 이 경우 열역학 법칙에 따라 막이 투과하는 물질로 인해 농도의 균등화가 발생합니다.

삼투압 활성 물질의 농도가 다른 두 시스템을 고려할 때 시스템 1과 2의 농도 균등화는 물의 이동으로 인해 가능합니다. 시스템 1에서는 물의 농도가 더 높으므로 물의 흐름은 시스템 1에서 시스템 2로 향합니다. 평형에 도달하면 실제 흐름은 0이 됩니다.

식물 세포는 삼투 시스템으로 간주될 수 있습니다. 세포를 둘러싸고 있는 세포벽은 일정한 탄력성을 갖고 있어 늘어날 수 있습니다. 삼투압 활성을 갖는 수용성 물질(설탕, 유기산, 염분)이 액포에 축적됩니다. 안압체와 원형질막은 이 시스템에서 반투과성 막의 기능을 수행합니다. 왜냐하면 이러한 구조는 선택적으로 투과성이 있고 물은 세포 수액과 세포질에 용해된 물질보다 훨씬 더 쉽게 통과하기 때문입니다. 이와 관련하여 세포가 삼투 활성 물질의 농도가 세포 내부 농도보다 낮은 환경(또는 세포가 물에 있는 경우)에 들어가면 삼투 법칙에 따라 물이 세포 안으로 들어가야 합니다.

물 분자가 한 장소에서 다른 장소로 이동하는 능력은 물 전위(Ψw)로 측정됩니다. 열역학 법칙에 따르면 물은 항상 물 전위가 높은 영역에서 전위가 낮은 영역으로 이동합니다.

물 잠재력(Ψ in)은 물의 열역학적 상태를 나타내는 지표입니다. 물 분자는 액체와 수증기에서 운동 에너지를 가지며 무작위로 움직입니다. 분자의 농도가 더 높고 총 운동 에너지가 더 큰 시스템에서는 물 퍼텐셜이 더 큽니다. 순수한(증류수) 물은 최대 수분 포텐셜을 갖습니다. 그러한 시스템의 물 퍼텐셜은 일반적으로 0으로 간주됩니다.

수분 전위 측정 단위는 압력 단위(대기압, 파스칼, 바)입니다.

1Pa = 1N/m 2 (N-뉴턴); 1바=0.987기압=10 5 Pa=100kPa;

1기압 = 1.0132바; 1000kPa = 1MPa

다른 물질이 물에 용해되면 물의 농도가 감소하고 물 분자의 운동 에너지가 감소하며 물 퍼텐셜이 감소합니다. 모든 용액에서 수분 퍼텐셜은 순수한 물보다 낮습니다. 표준 조건에서는 음수 값으로 표시됩니다. 이 감소는 다음과 같은 값으로 정량적으로 표현됩니다. 삼투압 잠재력(Ψ osm.). 삼투압 전위는 용질의 존재로 인한 수분 전위 감소를 측정한 것입니다. 용액에 용질 분자가 많을수록 삼투압 전위는 낮아집니다.

물이 세포에 들어가면 크기가 증가하고 세포 내부의 정수압이 증가하여 원형질막이 세포벽을 누르게 됩니다. 세포막은 차례로 배압을 발휘하는데, 이는 다음과 같은 특징이 있습니다. 압력 잠재력(Ψ 압력) 또는 정수압 전위는 일반적으로 양수이며 세포 내 수분이 많을수록 커집니다.

따라서 세포의 수분 전위는 삼투압 활성 물질의 농도, 즉 삼투 전위(Ψ osm.) 및 압력 전위(Ψ 압력)에 따라 달라집니다.

물이 세포막에 압력을 가하지 않는 경우(플라즈모용해 또는 시들음 상태), 세포막의 배압은 0이고 수분 포텐셜은 삼투압과 같습니다.

Ψ c. = Ψ osm.

물이 세포 안으로 들어가면 세포막의 역압이 나타나며, 수분 전위는 삼투압 전위와 압력 전위의 차이와 같습니다.

Ψ c. = Ψ osm. + Ψ 압력

세포 수액의 삼투압 전위와 세포막의 배압 사이의 차이가 주어진 순간에 물의 흐름을 결정합니다.

세포막이 한계까지 늘어나는 조건에서 삼투압 전위는 세포막의 배압에 의해 완전히 균형을 이루고 수분 전위는 0이 되며 세포 내로 물의 흐름이 중단됩니다.

-Ψ osm. = Ψ 압력 , Ψ c. = 0

물은 항상 더 음의 물 전위 방향으로 흐릅니다. 즉, 에너지가 더 많은 시스템에서 에너지가 더 적은 시스템으로 흐릅니다.

팽창력으로 인해 물이 세포 안으로 들어갈 수도 있습니다. 세포를 구성하는 단백질과 기타 물질은 양전하와 음전하를 띤 그룹을 가지고 있어 물 쌍극자를 끌어당깁니다. 헤미셀룰로오스와 펙틴 물질을 포함하는 세포벽과 고분자 극성 화합물이 건조 질량의 약 80%를 차지하는 세포질은 팽창할 수 있습니다. 물은 확산을 통해 팽창 구조 안으로 침투합니다. 물의 이동은 농도 구배를 따릅니다. 부풀어 오르는 힘은 용어로 표시됩니다. 매트릭스 전위(Ψ 매트.). 이는 세포의 고분자량 성분의 존재 여부에 따라 달라집니다. 매트릭스 전위는 항상 음수입니다. Ψ 매트의 가치가 뛰어납니다. 액포가 부족한 구조(종자, 분열조직 세포)에 물이 흡수될 때 발생합니다.



1.3 세포 내 수분 분포

다양한 식물 기관의 수분 함량은 상당히 넓은 범위 내에서 다양합니다. 환경 조건, 식물의 나이 및 종류에 따라 다릅니다. 따라서 상추 잎의 수분 함량은 93-95%, 옥수수는 75-77%입니다. 물의 양은 식물 기관에 따라 다릅니다. 해바라기 잎에는 80~83%, 줄기에는 87~89%, 뿌리에는 73~75%가 포함되어 있습니다. 6-11%의 수분 함량은 주로 공기 건조 종자의 경우 일반적이며 중요한 과정이 억제됩니다.

물은 살아있는 세포, 죽은 목질부 요소 및 세포 간 공간에 포함되어 있습니다. 세포 간 공간에서 물은 증기 상태입니다. 식물의 주요 증발 기관은 잎입니다. 따라서 잎의 세포간 공간에 가장 많은 양의 물이 채워지는 것은 당연하다. 액체 상태에서 물은 세포막, 액포, 원형질 등 세포의 다양한 부분에서 발견됩니다. 액포는 세포에서 수분이 가장 풍부한 부분으로 그 함량이 98%에 달합니다. 수분 함량이 가장 높을 때 원형질의 수분 함량은 95%입니다. 가장 낮은 수분 함량은 세포막의 특징입니다. 세포막의 수분 함량을 정량적으로 측정하는 것은 어렵습니다. 30~50% 정도 되는 것 같습니다.

식물 세포의 각 부분에 있는 물의 형태도 다릅니다. 액포 세포 수액은 상대적으로 저분자량 화합물(삼투압 결합)에 의해 보유된 물과 자유수로 구성됩니다. 식물 세포의 껍질에서 물은 주로 고분자 화합물(셀룰로오스, 헤미셀룰로오스, 펙틴 물질), 즉 콜로이드 결합 물에 의해 결합되어 있습니다. 세포질 자체에는 콜로이드 및 삼투압으로 결합된 자유수가 있습니다. 단백질 분자 표면에서 최대 1nm 거리에 위치한 물은 단단히 결합되어 있으며 규칙적인 육각형 구조(콜로이드 결합 물)를 갖지 않습니다. 또한 원형질에는 일정량의 이온이 있으므로 물의 일부가 삼투압 결합되어 있습니다.

자유수와 결합수의 생리학적 중요성은 다릅니다. 대부분의 연구자들은 성장률을 포함한 생리적 과정의 강도가 주로 자유수 함량에 달려 있다고 믿습니다. 결합수 함량과 불리한 외부 조건에 대한 식물의 저항성 사이에는 직접적인 상관관계가 있습니다. 이러한 생리학적 상관관계가 항상 관찰되는 것은 아닙니다.

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세포의 화학적 조성

모든 살아있는 유기체는 환경과 물질을 교환할 수 있습니다. 생물학적 합성, 즉 생합성 과정은 세포에서 지속적으로 발생합니다.

1. 물은 어떤 구조를 갖고 있나요?

답변. 물 분자는 각진 구조를 가지고 있습니다. 구성에 포함된 핵은 이등변 삼각형을 형성하며 그 밑면에는 두 개의 수소가 있고 정점에는 산소 원자가 있습니다. 핵간 O-H 거리는 0.1 nm에 가깝고, 수소 원자 핵 사이의 거리는 0.15 nm입니다. 물 분자의 산소 원자의 외부 전자층을 구성하는 6개의 전자 중 2개의 전자쌍은 O-H 공유 결합을 형성하고 나머지 4개의 전자는 2개의 고립 전자쌍을 형성합니다.

물 분자는 극에 양전하와 음전하를 포함하는 작은 쌍극자입니다. 수소 핵 근처에는 전자 밀도가 부족하고, 분자 반대편인 산소 핵 근처에는 전자 밀도가 과잉입니다. 물 분자의 극성을 결정하는 것은 바로 이 구조입니다.

2. 다양한 세포에는 얼마만큼의 수분(%)이 들어있나요?

물의 양은 조직과 기관에 따라 다릅니다. 따라서 인간의 경우 뇌 회백질 함량은 85%, 뼈 조직 함량은 22%입니다. 체내 수분 함량은 배아기(95%)에 가장 높으며 나이가 들수록 점차 감소합니다.

다양한 식물 기관의 수분 함량은 상당히 넓은 범위 내에서 다양합니다. 환경 조건, 식물의 나이 및 종류에 따라 다릅니다. 따라서 상추 잎의 수분 함량은 93-95%, 옥수수는 75-77%입니다. 물의 양은 식물 기관에 따라 다릅니다. 해바라기 잎은 80-83%, 줄기는 87-89%, 뿌리는 73-75%로 구성됩니다. 6-11%의 수분 함량은 주로 공기 건조 종자의 경우 일반적이며 중요한 과정이 억제됩니다. 물은 살아있는 세포, 죽은 목질부 요소 및 세포 간 공간에 포함되어 있습니다. 세포 간 공간에서 물은 증기 상태입니다. 식물의 주요 증발 기관은 잎입니다. 따라서 잎의 세포간 공간에 가장 많은 양의 물이 채워지는 것은 당연하다. 액체 상태에서 물은 세포막, 액포, 세포질 등 세포의 다양한 부분에서 발견됩니다. 액포는 세포에서 수분이 가장 풍부한 부분으로 그 함량이 98%에 달합니다. 수분 함량이 가장 높을 때 세포질의 수분 함량은 95%입니다. 가장 낮은 수분 함량은 세포막의 특징입니다. 세포막의 수분 함량을 정량적으로 측정하는 것은 어렵습니다. 30~50% 정도 되는 것 같습니다. 식물 세포의 각 부분에 있는 물의 형태도 다릅니다.

3. 살아있는 유기체에서 물의 역할은 무엇입니까?

답변. 물은 모든 살아있는 유기체의 주요 구성 요소입니다. 구조적 특징으로 인해 독특한 특성을 가지고 있습니다. 물 분자는 쌍극자 모양을 가지며 그 사이에 수소 결합이 형성됩니다. 대부분의 살아있는 유기체 세포의 평균 수분 함량은 약 70%입니다. 세포 내 수분은 유리(모든 세포 수분의 95%)와 결합(4~5%가 단백질에 결합)의 두 가지 형태로 존재합니다.

물의 기능:

1. 물을 용매로 사용합니다. 세포 내 많은 화학 반응은 이온성이므로 수성 환경에서만 발생합니다. 물에 녹는 물질을 친수성(알코올, 설탕, 알데히드, 아미노산)이라고 하고, 녹지 않는 물질을 소수성(지방산, 셀룰로오스)이라고 합니다.

2. 물을 시약으로 사용합니다. 물은 중합 반응, 가수분해, 광합성 과정 등 많은 화학 반응에 관여합니다.

3. 운송 기능. 체내에 용해된 물질의 수분과 함께 몸 전체를 이동하여 다양한 부분으로 이동하고 몸에서 불필요한 제품을 제거합니다.

4. 온도 안정제 및 온도 조절 장치로서의 물. 이 기능은 높은 열용량과 같은 물의 특성으로 인해 발생합니다. 환경의 상당한 온도 변화가 신체에 미치는 영향을 완화합니다. 높은 열전도율 - 신체가 전체 부피에 걸쳐 동일한 온도를 유지할 수 있도록 합니다. 높은 증발열 - 포유류의 발한과 식물의 증산 중에 몸을 식히는 데 사용됩니다.

5.구조적 기능. 세포의 세포질은 60~95%의 수분을 함유하고 있으며, 이것이 세포의 정상적인 모양을 제공합니다. 식물에서 물은 팽압( 소포체막의 탄력성)을 유지하고 일부 동물에서는 정수압 골격(해파리) 역할을 합니다.

§ 7 이후의 질문

1. 물 분자 구조의 특징은 무엇입니까?

답변. 물의 독특한 특성은 분자 구조에 따라 결정됩니다. 물 분자는 극성 공유 결합에 의해 두 개의 H 원자에 연결된 O 원자로 구성됩니다. 물 분자 내 전자의 특징적인 배열로 인해 전기적 비대칭성이 발생합니다. 전기음성도가 높은 산소 원자는 수소 원자의 전자를 더 강하게 끌어당기며, 그 결과 물 분자의 공통 전자쌍이 수소 원자 쪽으로 이동합니다. 따라서 물 분자 전체는 전하를 띠지 않지만 두 수소 원자 각각은 부분적으로 양전하(8+로 표시)를 띠고 산소 원자는 부분적으로 음전하(8-)를 띠고 있습니다. 물 분자는 극성을 띠고 있으며 쌍극자입니다(두 개의 극을 가짐).

한 물 분자의 산소 원자의 부분적으로 음전하는 다른 분자의 부분적으로 양성인 수소 원자에 끌립니다. 따라서 각 물 분자는 인접한 4개의 물 분자와 수소 결합을 하는 경향이 있습니다.

2. 용매로서 물의 중요성은 무엇입니까?

답변. 분자의 극성과 수소 결합을 형성하는 능력으로 인해 물은 이온 화합물(염, 산, 염기)을 쉽게 용해시킵니다. 일부 비이온성이지만 극성 화합물은 물에도 용해됩니다. 즉, 그 분자에는 당, 단순 알코올, 아미노산과 같은 하전된(극성) 그룹이 포함되어 있습니다. 물에 잘 녹는 물질을 친수성이라고 합니다(그리스어 hygros - 젖음 및 philia - 우정, 성향). 물질이 용액에 들어가면 그 분자나 이온이 더 자유롭게 움직일 수 있으므로 물질의 반응성이 증가합니다. 이는 물이 대부분의 화학반응이 일어나는 주요 매질이고, 모든 가수분해 반응과 수많은 산화환원 반응이 물의 직접적인 참여로 일어나는 이유를 설명합니다.

물에 잘 녹지 않거나 완전히 불용성인 물질을 소수성(그리스어 포보스 - 두려움)이라고 합니다. 여기에는 지방, 핵산, 일부 단백질 및 다당류가 포함됩니다. 이러한 물질은 많은 화학 반응이 일어나는 물과의 경계면을 형성할 수 있습니다. 따라서 물이 비극성 물질을 용해하지 않는다는 사실은 생명체에게도 매우 중요합니다. 물의 생리학적으로 중요한 특성 중 하나는 가스(O2, CO2 등)를 용해하는 능력입니다.

3. 물의 열전도율과 열용량은 무엇입니까?

답변. 물은 열용량이 높습니다. 즉, 자체 온도 상승을 최소화하면서 열에너지를 흡수하는 능력이 있습니다. 물의 큰 열용량은 빠르고 강한 온도 상승으로부터 신체 조직을 보호합니다. 많은 유기체는 물을 증발시켜(식물의 증산, 동물의 발한) 몸을 식힙니다.

4. 물이 세포에 이상적인 액체라고 믿는 이유는 무엇입니까?

답변. 세포의 높은 수분 함량은 세포 활동의 가장 중요한 조건입니다. 대부분의 물이 손실되면서 많은 유기체가 죽고 많은 단세포 유기체, 심지어 다세포 유기체도 일시적으로 모든 생명의 징후를 잃습니다. 이 상태를 정지된 애니메이션이라고 합니다. 수분 공급 후 세포는 깨어나 다시 활성화됩니다.

물 분자는 전기적으로 중성입니다. 그러나 분자 내부의 전하는 고르지 않게 분포되어 있습니다. 수소 원자 (보다 정확하게는 양성자) 영역에서는 양전하가 우세하고 산소가 위치한 영역에서는 음전하 밀도가 더 높습니다. 따라서 물 입자는 쌍극자입니다. 물 분자의 쌍극자 특성은 전기장 내에서 방향을 정하고 전하를 운반하는 다양한 분자 및 분자 부분에 부착되는 능력을 설명합니다. 결과적으로 수화물이 형성됩니다. 물이 수화물을 형성하는 능력은 보편적인 용매 특성 때문입니다. 물질 분자에 대한 물 분자의 인력 에너지가 물 분자 간의 인력 에너지보다 크면 물질은 용해됩니다. 이에 따라 물에 잘 녹는 친수성(그리스 하이드로스 - 물 및 필레오 - 사랑) 물질(예: 염, 알칼리, 산 등)과 소수성 물질(그리스 하이드로 - 물 및 포보스)이 구별됩니다. - 공포) 물에 용해되기 어렵거나 전혀 용해되지 않는 물질(지방, 지방 유사 물질, 고무 등). 세포막의 구성에는 외부 환경에서 세포로의 전환과 세포의 한 부분에서 다른 부분으로의 전환을 제한하는 지방과 같은 물질이 포함되어 있습니다.

세포에서 일어나는 대부분의 반응은 수용액에서만 일어날 수 있습니다. 물은 많은 반응에 직접적인 참여자입니다. 예를 들어, 단백질, 탄수화물 및 기타 물질의 분해는 효소에 의해 촉매되는 물과의 상호작용의 결과로 발생합니다. 이러한 반응을 가수분해 반응(그리스어 하이드로스 - 물 및 용해 - 분할)이라고 합니다.

물은 열용량이 높으며 동시에 액체에 대한 열전도율도 상대적으로 높습니다. 이러한 특성으로 인해 물은 세포와 유기체의 열 평형을 유지하는 데 이상적인 액체가 됩니다.

물은 세포의 생화학 반응의 주요 매체입니다. 이는 광합성 중에 방출되는 산소 공급원이며, 이는 이산화탄소 동화 생성물을 복원하는 데 사용됩니다. 그리고 마지막으로 물은 신체(혈액 및 림프 흐름, 식물 혈관을 통한 용액의 상승 및 하강 흐름) 및 세포 내에서 물질을 운반하는 주요 수단입니다.

5. 세포에서 물의 역할은 무엇입니까?

세포 탄력성을 보장합니다. 세포의 수분 손실로 인해 잎이 시들고 과일이 건조됩니다.

물질을 물에 용해시켜 화학 반응을 가속화합니다.

물질의 이동 보장: 대부분의 물질이 세포 내로 유입되고 용액 형태로 세포에서 제거됩니다.

많은 화학물질(다양한 소금, 설탕)의 용해를 보장합니다.

다양한 화학 반응에 참여합니다.

천천히 가열되고 천천히 냉각되는 능력으로 인해 온도 조절 과정에 참여합니다.

6. 물의 어떤 구조적, 물리화학적 특성이 세포에서의 생물학적 역할을 결정합니까?

답변. 물의 구조적 물리화학적 특성은 생물학적 기능을 결정합니다.

물은 좋은 용매이다. 분자의 극성과 수소 결합을 형성하는 능력으로 인해 물은 이온 화합물(염, 산, 염기)을 쉽게 용해시킵니다.

물은 열용량이 높습니다. 즉, 자체 온도 상승을 최소화하면서 열 에너지를 흡수하는 능력이 있습니다. 물의 큰 열용량은 빠르고 강한 온도 상승으로부터 신체 조직을 보호합니다. 많은 유기체는 물을 증발시켜(식물의 증산, 동물의 발한) 몸을 식힙니다.

물은 또한 열전도율이 높아 몸 전체에 열이 균일하게 분포되도록 합니다. 결과적으로, 높은 비열 용량과 높은 열 전도성으로 인해 물은 세포와 유기체의 열 평형을 유지하는 데 이상적인 액체가 됩니다.

물은 실제로 압축되지 않아 팽압을 생성하고 세포와 조직의 부피와 탄력을 결정합니다. 따라서 회충, 해파리 및 기타 유기체의 모양을 유지하는 것은 정수압 골격입니다.

물은 물 분자와 다른 물질 분자 사이의 수소 결합 형성으로 인해 발생하는 생물학적 시스템에 대한 최적의 표면 장력을 특징으로 합니다. 표면 장력의 힘으로 인해 모세 혈관 혈류, 식물 용액의 상승 및 하강 전류가 발생합니다.

특정 생화학적 과정에서 물은 기질로 작용합니다.

지각에는 약 100가지의 화학 원소가 발견되지만 그 중 생명에 필요한 화학 원소는 16가지에 불과합니다. 식물 유기체에서 가장 흔한 4가지 원소는 수소, 탄소, 산소, 질소이며 다양한 물질을 형성합니다. 식물 세포의 주요 구성 요소는 물, 유기물, 무기물입니다.

물- 삶의 기초. 식물 세포의 수분 함량은 90~10%입니다. 화학적, 물리적 특성으로 인해 독특한 물질입니다. 물은 광합성, 물질 수송, 세포 성장 과정에 필요하며 많은 생화학 반응의 매개체, 보편적인 용매 등입니다.

미네랄(재)– 장기의 일부를 태운 후 남은 물질. 회분 함량은 건조 중량의 1%~12%입니다. 물과 토양을 구성하는 거의 모든 요소는 식물에서 발견됩니다. 가장 흔한 것은 칼륨, 칼슘, 마그네슘, 철, 규소, 황, 인, 질소(대원소) 및 구리, 알루미늄, 염소, 몰리브덴, 붕소, 아연, 리튬, 금(미량원소)입니다. 미네랄은 세포의 생명에서 중요한 역할을 합니다. 아미노산, 효소, ATP, 전자 전달 사슬의 일부이며 막을 안정화하고 대사 과정에 참여하는 데 필요합니다.

유기물식물 세포는 1) 탄수화물, 2) 단백질, 3) 지질, 4) 핵산, 5) 비타민, 6) 식물 호르몬, 7) 2차 대사 산물로 구분됩니다.

탄수화물식물 세포를 구성하는 물질의 최대 90%를 차지합니다. 다음이 있습니다:

단당류(포도당, 과당). 단당류는 광합성 과정에서 잎에서 형성되며 쉽게 전분으로 전환됩니다. 그들은 과일에 축적되며 줄기와 구근에는 덜 자주 축적됩니다. 단당류는 세포에서 세포로 운반됩니다. 그들은 에너지 물질이며 배당체 형성에 참여합니다.

이당류(자당, 맥아당, 유당 등)는 두 개의 단당류 입자로 구성됩니다. 그들은 뿌리와 과일에 축적됩니다.

다당류는 식물 세포에 매우 널리 퍼져 있는 중합체입니다. 이 물질 그룹에는 전분, 이눌린, 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스, 펙틴 및 칼로스가 포함됩니다.

전분은 식물 세포의 주요 저장 물질입니다. 1차 전분은 엽록체에서 형성됩니다. 식물의 녹색 부분에서 단당류와 이당류로 분해되어 정맥의 체관을 따라 식물의 성장 부분과 저장 기관으로 운반됩니다. 저장 기관의 백혈구에서는 2차 전분이 전분 입자 형태로 자당으로부터 합성됩니다.

전분 분자는 아밀로스와 아밀로펙틴으로 구성됩니다. 수천 개의 포도당 잔기로 구성된 선형 아밀로스 사슬은 나선형으로 분기할 수 있어 보다 컴팩트한 형태를 취할 수 있습니다. 분지형 폴리사카프라이드 아밀로펙틴에서는 1,6-글리코시드 결합의 형성으로 인한 집중적인 사슬 분지화로 소형화가 보장됩니다. 아밀로펙틴은 아밀로스보다 약 2배 많은 포도당 단위를 함유하고 있습니다.

루골 용액을 사용하면 아밀로스 수용액은 진한 파란색을 나타내고, 아밀로펙틴 현탁액은 적자색을, 전분 현탁액은 청자색을 나타냅니다.

이눌린은 국화과의 저장 탄수화물인 과당의 중합체입니다. 용해된 형태로 세포에서 발견됩니다. 요오드 용액에는 얼룩이 지지 않으며, β-나프톨에는 붉은색을 띤다.

셀룰로오스는 포도당의 중합체입니다. 셀룰로오스에는 식물에서 발견되는 탄소의 약 50%가 포함되어 있습니다. 이 다당류는 세포벽의 주요 물질입니다. 셀룰로오스 분자는 포도당 잔기로 구성된 긴 사슬입니다. 많은 OH 그룹이 각 사슬에서 튀어 나옵니다. 이 그룹은 모든 방향으로 향하고 있으며 인접한 사슬과 수소 결합을 형성하여 모든 사슬의 견고한 가교를 보장합니다. 사슬은 서로 결합되어 미세섬유를 형성하고 후자는 더 큰 구조인 거대섬유로 결합됩니다. 이 구조의 인장 강도는 매우 높습니다. 층으로 배열된 거대섬유는 펙틴 물질과 헤미셀룰로오스로 구성된 접합 매트릭스에 담겨 있습니다.

셀룰로오스는 물에 녹지 않으며 요오드 용액에서는 노란색을 띕니다.

펙틴은 갈락토스와 갈락투론산으로 구성됩니다. 펙트산은 폴리갈락투론산입니다. 그들은 세포벽 매트릭스의 일부이며 탄력성을 제공합니다. 펙틴은 분열 후 세포 사이에 형성된 중간판의 기초를 형성합니다. 젤을 형성하십시오.

헤미셀룰로오스는 혼합 조성의 고분자 화합물입니다. 그들은 세포벽 매트릭스의 일부입니다. 그들은 물에 녹지 않고 산성 환경에서 가수분해됩니다.

칼로스는 식물체의 여러 부분에서 발견되는 무정형 포도당 중합체입니다. 칼로스는 체관부에서 생산되며 손상이나 역경에 반응하여 합성되기도 합니다.

한천은 해초에서 발견되는 고분자량 다당류입니다. 뜨거운 물에 녹고 냉각 후 굳어집니다.

다람쥐아미노산으로 구성된 고분자량 화합물. 원소 구성 – C, O, N, S, P.

식물은 더 단순한 물질로부터 모든 아미노산을 합성할 수 있습니다. 20개의 기본 아미노산이 다양한 단백질을 구성합니다.

단백질 구조의 복잡성과 그 기능의 극도의 다양성으로 인해 어느 하나의 기준으로 단백질을 명확하고 단일하게 분류하는 것이 어렵습니다. 단백질은 구성에 따라 단순 단백질과 복합 단백질로 분류됩니다. 단순 - 아미노산만으로 구성, 복합체 - 아미노산과 비단백질 물질로 구성(보철단).

단순 단백질에는 알부민, 글로불린, 히스톤, 프롤라민, 글루테닌이 포함됩니다. 알부민은 중성 단백질로 물에 용해되며 식물에서는 거의 발견되지 않습니다. 글로불린은 중성 단백질로 물에 불용성이며 묽은 염 용액에 용해되고 식물의 씨앗, 뿌리 및 줄기에 분포합니다. 히스톤은 물에 용해되는 중성 단백질로 모든 살아있는 세포의 핵에 국한되어 있습니다. 프롤라민은 60-80% 에탄올에 용해되며 곡물에서 발견됩니다. 글루텐은 알칼리 용액에 용해되며 곡물 곡물과 식물의 녹색 부분에서 발견됩니다.

복합 단백질에는 인단백질(보결단백 - 인산), 당단백질(탄수화물), 핵단백질(핵산), 색소단백질(색소), 지질단백질(지질), 플라보단백질(FAD), 금속단백질(금속)이 포함됩니다.

단백질은 식물 유기체의 생명에 중요한 역할을 하며, 수행하는 기능에 따라 구조 단백질, 효소, 수송 단백질, 수축 단백질, 저장 단백질로 구분됩니다.

지질– 물에 불용성이며 유기 용매(에테르, 클로로포름, 벤젠)에 용해되는 유기 물질. 지질은 진지방과 지질로 구분됩니다.

참지방은 지방산과 일부 알코올의 에스테르입니다. 물 속에서 에멀젼을 형성하고 알칼리와 함께 가열하면 가수분해됩니다. 그들은 씨앗에 축적되는 예비 물질입니다.

리포이드는 지방과 유사한 물질입니다. 여기에는 인지질(막의 일부), 왁스(잎과 과일에 보호 코팅 형성), 스테롤(원형질의 일부, 2차 대사산물 형성에 참여), 카로티노이드(엽록소를 보호하고 색상을 부여하는 데 필요한 빨간색과 노란색 색소)가 포함됩니다. 과일, 꽃), 엽록소(광합성의 주요 색소)

핵산- 모든 살아있는 유기체의 유전 물질. 핵산(DNA 및 RNA)은 단량체(뉴클레오티드)로 구성됩니다. 뉴클레오티드 분자는 5탄당, 질소 염기, 인산으로 구성됩니다.

비타민– 다양한 화학적 조성을 지닌 복잡한 유기 물질. 그들은 높은 생리 활성을 가지고 있습니다. 단백질, 지방의 합성, 효소 기능 등에 필요합니다. 비타민은 지용성과 수용성으로 구분됩니다. 지용성 비타민에는 비타민 A, K, E가 포함되며, 수용성 비타민에는 비타민 C와 B가 포함됩니다.

식물호르몬– 생리활성이 높은 저분자량 물질. 이는 매우 낮은 농도에서도 식물 성장 및 발달 과정에 규제 효과가 있습니다. 식물호르몬은 자극제(사이토키닌, 옥신, 지베렐린)와 억제제(에틸렌 및 앱시신)로 구분됩니다.