Уникальные свойства позволили воде играть в клетке роль растворителя , терморегулятора, а также поддерживать структуру клеток и осуществлять транспорт веществ и пр.

Природа водородных связей

Сама молекула Н ₂ O электронейтральна, но заряд внутри молекулы распределен неравномерно: в области атомов водорода небольшой положительный, а в области, где расположен атом кислорода, небольшой отрицательный заряд. Благодаря этому молекулы воды могут взаимодействовать друг с другом с образованием так называемых водородных связей .

Водородная связь определяет свойства воды:

1. У воды очень высокие температуры кипения , плавления и парообразования , так как нужно затратить дополнительную энергию на разрыв водородных связей. Только вода находится во всех трех агрегатных состояниях одновременно. Другие вещества со сходным строением и молекулярной массой, такие как H ₂ S , HCl , NH ₃ при обычных условиях являются газами .
2. Гидрофобные вещества не будут растворяться в воде, зато молекулы H ₂ O смогут отделить гидрофобное вещество от самой толщи воды. Например, жиры - фосфолипиды , из которых состоит клеточная мембрана , могут благодаря взаимодействию с водой формировать липидный бислой .

Участие в химических реакциях

Вода в качестве реагента участвует во многих химических реакциях:

• В ходе фотосинтеза растений происходит фотолиз воды: водород из состава воды используется для создания мембранного градиента протонов для синтеза АТФ , а свободный кислород диффундирует в атмосферу. Уравнение фотосинтеза: 6H ₂ O+6 CO ₂ = C ₆ H ₁₂ O ₆ + 6 O ₂
• Вода участвует в гидролизе — разрушении веществ с присоединением воды. Например, гидролиз жиров, белков и углеводов происходит при переваривании пищи, а при гидролизе АТФ выделяется энергия, необходимая для осуществления энергетически невыгодных ферментативных реакций.
• При гидролизе солей вода является источником протонов и электронов.

Поддержание структуры клеток

Вода практически не сжимается (в жидком состоянии), и поэтому служит гидростатическим скелетом клетки. За счет осмоса вода создает избыточное давление внутри вакуолей растительных клеток, это тургорное давление обеспечивает упругость клеточной стенки и поддержание формы органов (например, листьев).

Транспорт веществ

• У растений, благодаря, в частности, капиллярному эффекту , характерному для воды (её молекулам свойственна когезия ) осуществляется подъём от корня к другим частям растения растворенных в воде минеральных солей по . Также из-за когезии вода в почве доступна для всасывания через корневые волоски .
• Транспорт продуктов фотосинтеза происходит посредством перемещения по ситовидным трубкам водного раствора сахарозы .
• Выведение, перемещение продуктов обмена веществ в растворенном виде у животных (вода является основным компонентом крови и лимфы , а также играет важную роль в выделительной системе ).

Участие в терморегуляции

Вследствие своей большой теплоёмкости — 4200 Дж/(кг·К) — вода обеспечивает примерное постоянство температуры внутри клетки . Вода может переносить большое количество теплоты , отдавая её там, где температура тканей ниже, и забирая там, где температура более высокая. Также при испарении воды происходит значительное охлаждение из-за того, что много энергии тратится на разрыв водородных связей при переходе из одного агрегатного состояния ( жидкость ) в другое ( газ ).

Источники

• Д. Тейлор, Н. Грин, У. Стаут. Биология. — Москва: Мир, 2004.
• М. Б. Беркинблит, С. М. Глаголев, В. А. Фуралев. Общая биология. 10-й класс. — Москва: МИРОС, 1999.