ОБЩАЯ БИОЛОГИЯ. ПРОИСХОЖДЕНИЕ И НАЧАЛЬНЫЕ ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ

Неорганические соединения, входящие в состав клетки

Роль воды в клетке

Вода

Самое распространенное неорганическое соединение в живых организмах — вода. Ее содержание в клетках разного типа колеблется в широких пределах: в клетках эмали зубов воды около 10 %, а в клетках развивающегося зародыша — более 90 %. В теле медузы воды до 98 %. Но в среднем в многоклеточном организме вода составляет около 80 % массы тела.

Важная роль воды в клетке обусловлена ее химической природой. Дипольный характер строения молекул воды объясняет их способность активно вступать во взаимодействие с различными веществами. Для многих веществ энергия связи между атомами меньше, чем энергия притяжения этих атомов к молекулам воды. На этом основано явление растворимости — диссоциации молекул на ионы в водной среде.

Вода — хороший растворитель для огромного количества органических и неорганических веществ. Большинство химических реакций в клетке происходит между растворенными в воде веществами. Проникновение веществ в клетку и выведение из нее продуктов жизнедеятельности также возможно только в растворенном виде.

Вода принимает участие в явлениях осмоса, играющего важную роль в поддержании постоянства химического состава клетки. Осмосом называется проникнове ние молекул растворителя через полупроницаемую мембрану в раствор какого-либо вещества. Полупрони цаемыми называются мембраны, которые пропускают молекулы растворителя, но не пропускают молекулы (или ионы) растворенного вещества. Следовательно, осмос — это односторонняя диффузия молекул воды в направлении раствора.

Наружная клеточная мембрана проницаема для строго определенных веществ и не пропускает большинство соединений, находящихся в цитоплазме Вода поступает в клетку путем осмоса. Давление, с которым вода проникает через мембрану, называется осмотическим. Величина осмотического давления возрастает с увеличением концентрации раствора. Два раствора с одинаковым осмотическим давлением независимо от химического состава растворенных веществ называются изотоническими (от греч. «изос» — равный и лат «тонус» — сила, напряжение) или изоосмотическими. Осмотическое давление жидкостей организма человека равно давлению 0,86 %-ного раствора хлорида натрия. Более концентрированные растворы называются гипертоническими, менее концентрированные — гипотоническими.

Направление диффузии воды — в клетку или из клетки — обусловлено величиной осмотического давлб ния окружающего клетку раствора. Если какие-либо клетки, например эритроциты, поместить в гипотонический раствор, вода будет поступать в них, и давление ее на наружную клеточную мембрану будет возрастать до тех пор, пока клеточная оболочка не лопнет. Напротив, в гипертоническом растворе вода будет стремиться наружу, и клетки обезвоживаются, сморщиваются. На явлениях осмоса основаны движение воды по проводящей системе растений от корней к листьям и напряжение стенок растительных клеток — тургор.

Вода, всасывае мая корневыми волосками растений, содержит мало растворенных веществ. Проникая в клетки через мембраны и создавая в них повышенное давление, вода придает упругость (тургор) листьям, лепесткам цветков, стеблям трав. У одноклеточных организмов, обитающих в пресной воде, для удаления постоянно поступающей в клетку воды существует специальный органоид — сократительная вакуоль. У морских простейших сократительной вакуоли нет вследствие изотоничности цитоплазмы и окружающей среды.

Не менее важна для клетки и чисто химическая роль воды. Под действием специальных ферментов она вступает в реакции гидролиза, т. е. в реакции, при которых к свободным валентностям различных молекул присоединяются ионы ОН- или Н+ воды. В результате образуются новые вещества с новыми свойствами.

Вода обладает хорошей теплопроводностью и большой теплоемкостью, поэтому температура внутри клетки (и организма) более устойчива, чем в окружающей среде.