WWW.KNIGI.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 |   ...   | 5 | 6 || 8 | 9 |   ...   | 27 |

«На протяжении предыдущих лет обучения вы ознакомились с разнообразным миром организмов: бактерий, растений, грибов, животных. Вы также детально изучали строение и ...»

-- [ Страница 7 ] --

• Структура, свойства и функции воды. Воде присущи уникальные химические и физические свойства. Взгляните на рисунок 6.1: молекула воды (Н2О) состоит из двух атомов водорода, соединенных с атомом кислорода ковалентными связями. На полюсах молекулы воды находятся положительные и отрицательные заряды, то есть она полярная. Благодаря этому две соседние молекулы обычно взаимно притягиваются за счет сил электростатического взаимодействия между отрицательным зарядом атома кислорода одной молекулы и положительным зарядом атома водорода друРаздел I Рис. 6.1. Молекула воды состоит из атома кислорода и двух атомов водорода:

молекулярное взаимодействие и участвует в поддержании структуры некоторых молекул, например белков.

Остальные 95–96 % молекул имеют общее название свободной воды: она не связана с другими соединениями.

В зависимости от температуры среды вода способна изменять агрегатное состояние. При понижении температуры вода из жидкого состояния может переходить в твердое, а при повышении – в газообразное.

Образование кристалликов льда разрушает клеточные структуры. Это приводит к гибели клеток и всего организма. Именно поэтому млекопитающих и человека невозможно заморозить, а затем – разморозить без потери способности возобновления процессов жизнедеятельности.

Под воздействием растворенных в ней веществ вода может изменять свои свойства, в частности точки температур замерзания (плавления) и кипения, что имеет важное биологическое значение. Например, в клетках растений с наступлением зимы повышается концентрация растворов углеводов, членистоногих – глицерина, рыб – белков и т. п. Это снижает температуру, при которой вода переходит в твердое состояние, что предотвращает ее замерзание. Представьте себе: среди насекомых известны ледничники (рис. 6.3), способные не только сохранять активность, но и спариваться на снежном покрове (они обитают и в Украине).

Молекулам воды присуща способность к ионизации, когда они расщепляются на ионы водорода и гидроксила. При этом между молекулами воды и ионами устанавливается динамическое равновесие:

Хотя ионизация химически чистой воды очень слабая (при температуре +25 оС из 10 млн молекул только одна находится в ионизированном состоянии), она играет важную биологическую роль. От концентрации ионов водорода, которую оценивают по водородному показателю (рН – значение негативного десятичного логарифма концентрации ионов Н+), зависят структурные особенности, активность макромолекул и т. п. Нейтральной реакции раствора отвечает рН 7,0. Если его значение ниже – реакция раствора кислая, выше – щелочная. В раз- Рис. 6.3. Ледничник ных частях организма и даже одной клетки значения водородного показателя весьма изменчивы. Это важно для протекания процессов обмена веществ, поскольку одни ферменты активны в щелочной среде, другие – в кислой. Например, у инфузории-туфельки пищеварительные вакуоли периодически «путешествуют» по клетке, оказываясь то в кислой, то в щелочной среде. При этом последовательно активизируются то одни ферменты, то другие, что способствует лучшему перевариванию питательных веществ. Вспомните: у человека и млекопитающих ферменты желудочного сока активны в кислой среде, а поджелудочного – в щелочной.

Растворы, способные противостоять изменению собственного показателя рН при добавлении определенного количества кислоты или щелочи, называют буферными системами. Они состоят из слабой кислоты (донора Н+) и основания (акцептора Н+), способных соответственно связывать ионы гидроксила (ОН–) и водорода (Н+), благодаря чему рН внутри клетки почти не меняется.

Вода определяет физические свойства клеток – объем и внутриклеточное давление (тургор). По сравнению с другими жидкостями у нее относительно высокие температуры кипения и плавления, которые обусловлены водородными связями между молекулами воды.

Вода – значительно лучший растворитель, чем большинство других известных жидкостей. Поэтому все вещества делят на хорошо растворимые (гидрофильные) и нерастворимые (гидрофобные) в воде. К гидрофильным соединениям относится много кристаллических солей, например поваренная соль (NaCl), а также глюкоза, фруктоза, тростниковый сахар и т. п. Гидрофильные соединения содержат полярные (частично электрически заряженные) группы, способные взаимодействовать с молекулами воды или ионизироваться (образовывать ионы из нейтральных частей своей молекулы). Это, например, аминокислоты и белки, которые содержат карбоксильные группы (–СООН) и аминогруппы (–NH2). Гидрофобные вещества (почти все липиды, некоторые белки) содержат неполярные группы, которые не взаимодействуют с молекулами воды. Они растворяются преимущественно в неполярных органических растворителях (хлороформ, бензол и др.).

В состав живой материи также входят амфифильные вещества, например фосфолипиды (соединения липидов с остатками фосфорной кислоты), липопротеиды (соединения липидов с белками), многие белки.

Одна часть молекулы этих соединений проявляет гидрофильные свойства, другая – гидрофобные.

Когда определенное соединение переходит в раствор, его молекулы начинают двигаться и их химическая активность возрастает. Именно поэтому большая часть биохимических реакций происходит в водных растворах.

Вода как универсальный растворитель играет важную роль в обмене веществ. Проникновение в клетку веществ и выведение из нее продуктов жизнедеятельности возможно в основном в растворенном состоянии.

Вода как универсальный растворитель играет чрезвычайно важную роль в транспорте разных соединений в живых организмах. Так, растворы органических и неорганических веществ растения транспортируются по проводящим тканям. У животных такую функцию выполняют кровь, лимфа, тканевая жидкость и т. п.

Вода участвует в сложных биохимических превращениях. Например, при ее участии происходят реакции гидролиза – расщепления органических соединений с присоединением к местам разрывов ионов Н+ или С водой связана способность организмов регулировать свой тепловой режим. Для нее характерна высокая теплоемкость, которая обусловливает способность поглощать тепло при незначительных изменениях собственной температуры. Теплоемкость – количество тепла, необходимого для нагревания тела или среды на 1 С. Благодаря этому вода предупреждает резкие изменения температуры в клетках и организме при ее значительных колебаниях в окружающей среде. Поскольку на испарение воды тратится много теплоты, организмы таким образом защищают себя от перегрева (например, транспирация у растений, потоотделение у млекопитающих, испарение влаги со слизистых оболочек или через кожу у многих животных).

Благодаря высокой теплопроводимости вода обеспечивает равномерное распределение теплоты между тканями и органами организма через кровообращение, лимфообращение, циркуляцию жидкости полости тела у животных, движение растворов по телу растений и т. п.

Водные растворы определенных соединений служат смазкой, которая защищает поверхности, постоянно испытывающие трение.

Например, жидкость, выделяемая внутренней поверхностью суставных сумок, облегчает скольжение суставных поверхностей, уменьшая трение между ними. Она также питает хрящ, который покрывает суставные поверхности костей.

Всем организмам присущ водный баланс – определенное соотношение между поступлением и расходом воды. Если расход воды превышает ее поступление в организм, развивается водный дефицит, который отрицательно влияет на разные процессы жизнедеятельности (у растений – на фотосинтез, транспирацию; у растений и животных – терморегуляцию, протекание и интенсивность физиологических процессов и т. п.). Поэтому поддержание водного баланса – одно из условий нормального функционирования любого организма.

• Водный баланс человека. Содержание воды в организме человека составляет около 65 %. То есть, если масса человека составляет 60 кг, то из них 39 кг приходится на воду. Следует отметить, что содержание воды зависит и от возраста: у новорожденных оно составляет около 75–80 %, в пеТема 1. Неорганические вещества организмов риод завершения роста – 65–70 %, а у пожилых людей – лишь 55–60 %.

Между различными органами и тканями человека вода распределена неравномерно: больше всего ее в крови и почках – 82–83 %, головном мозге – до 80 %, печени – 75 %, мышцах – 70–76 %, в жировой ткани – около 30 %, костях – около 20 %.

Поскольку организм человека ежедневно тратит приблизительно 2–2,5 л воды (она выводится с непереваренными остатками пищи, мочой, потом, испаряется с поверхностей слизистых оболочек ротовой полости и дыхательных путей), то такое же ее количество должно постоянно поступать туда. Пути поступления воды в организм человека разные. Около 1 л воды попадает с продуктами питания, еще почти 300 мл образуется в результате окисления жиров, белков и углеводов (так называемая метаболическая вода), остальная часть поступает в виде питья.

Количество потребленной за сутки воды зависит от условий, в которых находится человек. Так, в зной или при тяжелом физическом труде затраты воды возрастают из-за усиленного потоотделения и значительного испарения через слизистые оболочки. Обезвоживание организма (дегидратация) также возможно в результате нарушений работы кишечника (сильный понос), значительных кровопотерь и т. п. При таких условиях потребление воды необходимо увеличить до 4–7 л на сутки. Вследствие обезвоживания замедляются процессы пищеварения и всасывания питательных веществ, нарушается теплорегуляция; сгущается кровь, нарушается ее транспортная функция, в сосудах могут образовываться сгустки (тромбы). Для человека смертельно опасна потеря свыше 20 % воды.

Человек, который выполняет тяжелый физический труд в условиях повышенной температуры (например, в доменном цехе), теряет лишь в результате усиленного потоотделения до 1,6 л воды за час! Поэтому суточная потребность в воде у него может возрасти до 20 л.

Первым сигналом недостатка воды в организме является ощущение жажды, которое возникает при возбуждении соответствующего центра в гипоталамусе (структура промежуточного мозга). Его специфические рецепторы возбуждаются при увеличении концентрации солей в жидкостях организма или повышении концентрации ионов натрия. Ощущение жажды появляется, если организм человека теряет около 1 % влаги, и исчезает после потребления определенного количества воды, в среднем 0,25–0,5 л.

Таким образом, основные потребности в воде человек удовлетворяет за счет питьевой воды. Поэтому рассмотрим требования к ее качеству.

• Питьевая вода и требования к ее качеству. В Украине требования к качеству питьевой воды определены Государственным стандартом. Согласно ему питьевая вода должна быть эпидемиологически безопасной и безвредной по химическому составу. Безопасность воды в эпидемиологическом отношении определяют как общим количеством микроорганизмов (не более 100 в 1 см3 воды), так и концентрацией клеток кишечной палочки (не больше 3 в 1 дм3 воды). Питьевая вода не должна содержать водные организмы, заметные невооруженным глазом, и пленку на поверхности.

Основными загрязнителями водных объектов в нашей стране являются промышленность (свыше 55 % от общего сброса) и жилищно-коммунальное хозяйство (свыше 40 %). Опасно загрязнение водоемов радионуклидами.

Сточные воды с высокой радиоактивностью (100 и больше Кюри на 1 л воды) должны быть захоронены в подземных бессточных бассейнах или резервуарах.

Кюри (Кi) отвечает активности элемента радона, который находится в состоянии радиоактивного равновесия с 1 г радия-226. 1 Кi = 3,7 · Беккерелей (Бк). 1 Бк равен скорости распада, когда за секунду распадается ядро радиоактивного изотопа.



Pages:     | 1 |   ...   | 5 | 6 || 8 | 9 |   ...   | 27 |
 


Похожие работы:

«Санкт-Петербургский государственный университет кино и телевидения УТВЕРЖДАЮ Ректор, профессор _А.Д.Евменов 21 июня 2011 г. ОСНОВНАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ Направление подготовки 241000 Энерго- и ресурсосберегающие процессы в химической технологии, нефтехимии и биотехнологии ФГОС ВПО утвержден приказом Министерства образования и науки Российской Федерации 24 января 2011 г. № 79, зарегистрирован в Министерстве юстиции Российской Федерации 28 марта 2011...»

«Ю.В. Петров ФИЛОСОФИЯ КУЛЬТУРЫ ИЗДАТЕЛЬСТВО ТОМСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 2010 ББК 87.2 УДК 130.2 П 30 РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ ИЗДАНИЯ ТРУДЫ ТОМСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА: проф. Г.Е. Дунаевский – председатель коллегии, проректор ТГУ; с.н.с. М.Н. Баландин – ответственный редактор издания, зам. председателя коллегии; с.н.с. В.З. Башкатов – член коллегии ЧЛЕНЫ КОЛЛЕГИИ, РУКОВОДИТЕЛИ НАУЧНЫХ РЕДАКЦИЙ ПО НАПРАВЛЕНИЯМ: д.т.н., проф. А.А. Глазунов – научная редакция Механика, математика; д.т.н., проф....»

«ОСНОВНАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОФЕССИОНАЛЬНАЯ ПРОГРАММА послевузовского профессионального образования по специальности 02.00.04 –физическая химия по отрасли 02.00.00 химические науки Присуждаемая ученая степень Кандидат наук Кемерово 2012 1. Общие положения. 1.1. Основная профессиональная образовательная программа (ОПОП) послевузовского профессионального образования, реализуемая вузом по специальности физическая химия, представляет собой систему документов, разработанную и утвержденную высшим...»

«КафедраНовые материалы и технологии УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДИСЦИПЛИНЫ Органическая химия Для специальности 150601.65 Материаловедение и технология новых материалов Дзержинский, 2010 г. УМК разработан _ Терехов Андрей Аркадьевич_ (ученая степень, ученое звание, фамилия, имя, отчество разработчиков) Протокол заседания кафедры _ (название кафедры) № от 2010_ г. Заведующий кафедрой // (фамилия, имя, отчество) (подпись) СОГЛАСОВАНО Протокол заседания выпускающей кафедры _ № от 20 г....»

«К ТРИДЦАТИЛЕТИЮ СОВЕТСКОЙ ФИЗИКИ ТРИДЦАТЬ ЛЕТ СОВЕТСКОЙ ОПТИКИ Т. П. Кравец 1 ОПТИКА В ДОРЕВОЛЮЦИОННОЙ РОССИИ. Интерес к оптике, практической и научной, отмечается уже на самых ранних стадиях развития русской науки, В Физико-математическом институте Академии Наук ещё недавно можно было видеть огромные вогнутые зеркала, шлифованные руками сподвижника Петра, известного Брюса. Член С.-Петербургской Академии Леонард Эйлер разработал здесь один из первых опытов волновой теории света, а другой её...»

«УТВЕРЖДАЮ Декан факультета Агрохимии, почвоведения и защиты растений профессор Л.М. Онищенко _ 2012 г. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА дисциплины Земледелие для бакалавров (магистров) направления подготовки Защита растений Факультет, на котором проводится обучение Агрохимии, почвоведения и зашиты растений Кафедра – разработчик Общего и орошаемого земледелия Дневная форма обучения Вид учебной работы Курс 3 Часов / з. е. Семестр 6 Аудиторные занятия — 64/1,6 68/1,8 всего лекции 34/1 34/1 консультации 4/0,1...»

«Создание технологии История науки, философии и техники. является не только областью знаний, имеющих громадное значение для выяснения истины, ее изучение необходимо и для правильной оценки современного знания и техники, и для создания столь необходимой, особенно у нас, преемственности научного творчества. В.И. Вернадский [1]. Радиохимическая технология выделения плутония из облученного урана является, по признанию специалистов, самой сложной и опасной частью уранового проекта [2, 3]. Об этом...»

«Настоящая рабочая программа раскрывает содержание обучения химии в IX классе. Она рассчитана на 68 часов – два учебных часа в неделю. Изучение химии должно способствовать формированию у учащихся научной картины мира, их интеллектуальному развитию, воспитанию нравственности, готовности к труду. Изучение химии направлено на достижение следующих целей: освоение важнейших знаний об основных понятиях и законах химии, химической символике; овладение умениями наблюдать химические явления, проводить...»






 
© 2013 www.knigi.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.