Роль воды в жизни живых организмов: Дистанционный репетитор — онлайн-репетиторы России и зарубежья

Факты о воде

Вода сама по себе не имеет питательной ценности, но она – непременная составляющая часть всего живого. Ни один из живых организмов нашей планеты не может существовать без воды.

Из воды состоят все живые растительные и животные существа:
рыбы – на 75%; медузы – на 99%; картофель — на 76%; яблоки — на 85%; помидоры — на 90%; огурцы — на 95%; арбузы — на 96%.

В целом организм человека состоит по весу на 50-86% из воды (86% у новорожденного и до 50% у пожилых людей). Содержание воды в различных частях тела составляет: кости – 20-30%; печень — до 69%; мышцы – до 70%; мозг – до 75%; почки — до 82%;  кровь – до 85%.

Это обстоятельство позволило фантасту В. Савченко заявить о том, что у человека “гораздо больше оснований считать себя жидкостью, чем, скажем, у сорокапроцентного раствора едкого натрия”.

На протяжении всей своей жизни человек ежедневно имеет дело с водой. Он использует ее для питья и пищи, для умывания, летом – для отдыха, зимой – для отопления.

 
Для человека вода является более ценным природным богатством, чем уголь, нефть, газ, железо, потому что она незаменима.

Без пищи человек может прожить около 50-ти дней, если во время голодовки он будет пить пресную воду, без воды он не проживет и неделю — смерть наступит через 5 дней. По данным медицинских экспериментов при потере влаги в размере 6-8% от веса тела человек впадает в полуобморочное состояние, при потере 10% — начинаются галлюцинации, при 12% человек не может восстановиться без специальной медицинской помощи, а при потере 20% наступает неизбежная смерть.

В организме человека вода:

• увлажняет кислород для дыхания;
• регулирует температуру тела;
• помогает организму усваивать питательные вещества;
• защищает жизненно важные органы;
• смазывает суставы;
• помогает преобразовать пищу в энергию;
• участвует в обмене веществ;
• выводит различные отходы из организма.

Человек начинает испытывать жажду, когда количество воды в его теле уменьшается на 1-2% (0,5- 1,0л). Потеря 10% влаги от веса тела может привести к необратимым изменениям в организме, а потеря 20% (7 — 8л) уже смертельна.

Обычный человек теряет в день 2-3 литра воды. В жаркую погоду, при высокой влажности, во время занятий спортом расход воды возрастает. Даже благодаря дыханию человек теряет почти пол-литра воды ежедневно.

Правильный питьевой режим подразумевает сохранение физиологического водного баланса — это уравновешивание поступления и образования воды с ее выделением.

Суточная потребность взрослого человека в воде – 30-40 грамм на 1 кг веса тела. Приблизительно 40% ежедневной потребности организма в воде удовлетворяется с пищей, остальное мы должны принимать в виде различных напитков. Летом ежедневно нужно употреблять 2 — 2,5 литра воды. В жарких районах планеты — 3,5 — 5,0л в сутки, а при температуре воздуха 38–40С и низкой влажности работающим на открытом воздухе потребуется в сутки 6,0 — 6,5л воды. При этом нельзя ориентироваться на то, испытываете вы жажду или нет, поскольку этот рефлекс возникает уже поздно и не является адекватным показателем того, сколько воды нужно вашему организму.

Небезынтересно узнать, что в кашах содержится до 80% воды, в хлебе – около 50%, в мясе – 58-67%, в овощах и фруктах – до 90% воды, т.е. “сухая” еда состоит на 50-60% из воды.

А около 3% (0,3л) воды образуется в результата биохимических процессов в самом организме.
По некоторым оценкам за 60 лет жизни человек выпивает около 50т воды – целую цистерну!
Участвуя в обмене веществ, вода позволяет уменьшить жировые накопления и снизить вес. Многие из тех, кто хочет похудеть, считают, что их организм удерживает воду и стараются меньше ее пить. Однако вода является естественным мочегонным средством и, если вы ее пьете, то теряете в весе.

Если организм получает достаточное количество воды, то человек становится более энергичным и выносливым. Ему проще контролировать свой вес, поскольку улучшается пищеварение, а когда вас тянет перекусить, часто достаточно бывает просто попить воды, чтобы снизить аппетит. Симптомами обезвоживания организма являются сухая кожа (может сопровождаться зудом), усталость, плохая концентрация внимания, головные боли, повышение давления, плохая работа почек, сухой кашель, боли в спине и суставах.

Исследованиями ученых уже доказано, что употребление достаточного количества воды может свести к минимуму боли в спине, мигрени, ревматические боли, а также понижение уровня холестерина в крови и кровяного давления, уменьшая тем самым вероятность сердечного приступа. Потребление достаточного количества воды — это один из лучших способов предотвратить образование камней в почках. Так как вода не содержит солей, жира, холестерина и кофеина, то, соответственно, она по-другому выводится из организма.

Немецкие ученые, проведя испытания на студентах-добровольцах, пришли к выводу, что те, которые пьют воды и напитков больше, проявляют и больше выдержки и склонности к творчеству, чем пьющие меньше.

Регулярное потребление воды улучшает мышление и координационные действия мозга. Головной мозг и весь организм будут достаточно заряжены нужными веществами, если вода, которую мы пьем, будет высокого качества, то есть, будет богата минеральными веществами. Здоровый человек не должен ограничивать себя в питье, но гораздо полезнее пить часто и понемногу. Вредно выпивать сразу много жидкости, так как вся жидкость всасывается в кровь, и, пока ее излишек не будет выведен из организма почками, сердце получает излишнюю нагрузку.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что роль воды для человека огромна. Сегодня каждый человек может создать для себя условия сохранения бесценного водного баланса путем правильной организации питьевого режима. 

Биологическая роль воды

☰

В живых организмах содержатся не только органические вещества, но и неорганические. К последним относится вода и растворенные в ней минеральные соли, находящиеся в растворе в виде анионов и катионов.

Роль воды для живых организмов и жизни огромна. В том числе и благодаря воде стало вообще возможно такое явление природы как жизнь.

Молекула воды представляет собой диполь. На одной стороне молекулы сосредоточен положительный заряд (там, где атомы водорода), на другой стороне сосредоточен отрицательный заряд (там, где атом кислорода).

Вещества, состоящие из подобных молекул, являются хорошими растворителями для веществ, способных распадаться на ионы.

Гидрофильные (растворяющиеся в воде) вещества, переходя в раствор, увеличивают свою реакционную способность. Благодаря этому осуществляется обмен веществ. Таким образом, вода создает условия для химических реакций других веществ.

Не все соединения живых организмов являются гидрофильными. Есть и гидрофобные (не растворяются в воде). Это жиры, полисахариды и др. Благодаря таким веществам поддерживается структура клеток и всего организма.

Вода сама участвует во многих химических реакциях в живых организмах. Это реакции гидролиза при расщеплении белков и углеводов. Вода участвует в синтезе АТФ, а также в отщеплении от нее остатков фосфорной кислоты с высвобождением энергии. Вода необходима в реакциях фотосинтеза.

Вода поддерживает тепловое равновесие организма

, т. к. имеет высокую теплоемкость и теплопроводность. Эти свойства воды связаны все с тем же строением ее молекул. Диполи разнозаряженными концами притягиваются друг к другу и образуют водородные связи. Это делает воду структурированной. Так тепло может быстро перераспределяться по всему организму.

Испаряясь с поверхности организма, вода препятствует его перегреву.

Вода поддерживает форму. Это возможно потому, что вода почти не сжимается. Вода служит гидроскелетом не только для клеток, но и для целых организмов (круглые черви), органов (стебли трав).

Вода служит смазкой, т. к. обладает вязкостью. Например, жидкость в перикарде облегчает движение сердца.

Благодаря большой силе поверхностного натяжения вода обеспечивает восходящий и нисходящий токи растворов в растениях и крови в капиллярах животных

.

Роль воды в жизни человека

Общеизвестно, что вода — источник жизни.

Для жизни человека, вода, наряду с воздухом, занимает одно из важнейших мест в поддержании жизни и здоровья. Человек (как и любой живой организм) состоящий из воды более, чем на 70%,  прожить без неё может очень короткое время. Вода нужна всему живому- животным, птицам, растениям и даже микроорганизмам. Не будет воды- не будет жизни на Земле; в том числе и по причине отсутствия продуктов питания, т.к. растения без воды не вырастут и не выживут, сельскохозяйственным животным, птице вода также жизненно необходима, не говоря уже о том, что рыба живет только в воде. Таким образом,  человеку вода нужна не только сама по себе, но ещё и как средства для производства продуктов питания.

На поверхности нашей Земли, как и в атмосфере, содержится огромное количество воды; и  большую часть занимает не суша, а вода. Но, к сожалению, пригодной для питьевых целей воды не так уж и много (вода в океанах и морях содержит большое количество соли и без опреснения её пить практически невозможно, а опреснение  очень затратно),  да и распределена она на земном шаре неравномерно. К счастью, территория Российской Федерации имеет достаточные запасы пресной  воды (пригодной для питья) воды.

Вода необходима для нормального функционирования организма, так как доставляет к клеткам  кислород и питательные вещества; позволяет перерабатывать пищу в энергию, выводит шлаки и отходы из нашего организма;  участвует в регулировании температуры тела.

Вода способствует тому, чтобы пища, которую мы едим, быстро переваривалась и усваивалась организмом. Вода служит в качестве смазки для наших суставов, а также регулирует и поддерживает температуру нашего тела.

Несмотря на то, что вода не имеет энергетической ценности (в ней отсутствуют белки, жиры и углеводы), она необходима для растворения витаминов, необходимых для нормальной жизнедеятельности человека, в том числе:

C-  участвует в окислительно-восстановительных реакциях, функционировании иммунной системы, способствует усвоению железа. Дефицит приводит к рыхлости и кровоточивости десен, носовым кровотечениям вследствие повышенной проницаемости и ломкости кровеносных капилляров.

B1 (тиамин)- в форме образующегося из него тиаминдифосфата входит в состав важнейших ферментов углеводного и энергетического обмена, обеспечивающих организм энергией и пластическими веществами, а также метаболизма разветвленных аминокислот. Недостаток этого витамина ведет к серьезным нарушениям со стороны нервной, пищеварительной и сердечно-сосудистой систем.

Витамин B2 (рибофлавин)- в форме коферментов участвует в окислительно-восстановительных реакциях, способствует повышению восприимчивости цвета зрительным анализатором и темновой адаптации. Недостаточное потребление витамина B2 сопровождается нарушением состояния кожных покровов, слизистых оболочек, нарушением светового и сумеречного зрения.

Витамин B6 (пиридоксин)- в форме своих коферментов участвует в превращениях аминокислот, метаболизме триптофана, липидов и нуклеиновых кислот, участвует в поддержании иммунного ответа, участвует в процессах торможения и возбуждения в центральной нервной системе, способствует нормальному формированию эритроцитов, поддержанию нормального уровня гомоцистеина в крови. Недостаточное потребление витамина B6 сопровождается снижением аппетита, нарушением состояния кожных покровов, развитием гомоцистеинемии, анемии.

Ниацин в качестве кофермента участвует в окислительно-восстановительных реакциях энергетического метаболизма. Недостаточное потребление витамина сопровождается нарушением нормального состояния кожных покровов, желудочно-кишечного тракта и нервной системы.

B12 играет важную роль в метаболизме и превращениях аминокислот. Фолат и витамин B12 являются взаимосвязанными витаминами, участвуют в кроветворении. Недостаток витамина B12 приводит к развитию частичной или вторичной недостаточности фолатов, а также анемии, лейкопении, тромбоцитопении.

Фолаты- в качестве кофермента участвуют в метаболизме нуклеиновых и аминокислот. Дефицит фолатов ведет к нарушению синтеза нуклеиновых кислот и белка, следствием чего является торможение роста и деления клеток, особенно в быстро пролифелирующих тканях: костный мозг, эпителий кишечника и др. Недостаточное потребление фолата во время беременности является одной из причин недоношенности, гипотрофии, врожденных уродств и нарушений развития ребенка. Показана выраженная связь между уровнем фолата, гомоцистеина и риском возникновения сердечно-сосудистых заболеваний.

Пантотеновая кислота- участвует в белковом, жировом, углеводном обмене, обмене холестерина, синтезе ряда гормонов, гемоглобина, способствует всасыванию аминокислот и сахаров в кишечнике, поддерживает функцию коры надпочечников. Недостаток пантотеновой кислоты может вести к поражению кожи и слизистых.

Биотин- участвует в синтезе жиров, гликогена, метаболизме аминокислот. Недостаточное потребление этого витамина может вести к нарушению нормального состояния кожных покровов.

Ежедневно из нашего организма выводится около 2 литров жидкости. Влага выделяется через кожу, мочевыделительную систему,  кишечник и лёгкие; поэтому запасы воды необходимо своевременно пополнять, в том числе и чтобы не наступило обезвоживание (проявляется усталостью, мышечными и головными болями, жаждой, в тяжелых случаях потерей сознания).

Воду необходимо пить  равномерно в течение дня. Не стоит компенсировать потерю воды чаем или кофе, т.к. они обладают мочегонными свойствами. Пить необходимо не дожидаясь сухости во рту, жажды (в это время уже произошло обезвоживание), не стоит пить «залпом» сразу стакан или кружку воды- лучше через равные промежутки времени(в т.ч.во время перерывов в работе) выпивать по нескольку глотков. Во время тяжелой физической нагрузки, в жарком климате и др. условиях может появиться необходимость в повышенном употреблении питьевой воды, поэтому если нет свободного доступа к питьевой воде,  то во время занятий спортом, в условиях походов, при пребывании в условиях повышенной температуры воздуха и др. необходимо иметь с собой достаточное количество питьевой воды (не использовать в этих целях сладкие газированные напитки, снабжающие организм ненужным дополнительным количеством  сахара и способствующие обезвоживанию организма).

В природе вода играет важнейшую роль. Вода океанов, морей, озёр, рек и других (в том числе искусственно созданных водоемов) играет  очень важную роль в создании мирового климата, а также климата той или иной местности.  Вода играет одну из ключевых ролей в процессе фотосинтеза. Не будь воды, растения не могли бы перерабатывать углекислый газ в кислород, а значит — воздух был бы непригоден для дыхания.

Необходима вода  для обеспечения человека продуктами питания (выращивания сельскохозяйственных культур и животных, птиц), для бытовых нужд, для соблюдения личной гигиены, для производства электрической энергии, для теплоснабжения (центрального отопления) жилых, общественных зданий и промышленных предприятий, для борьбы с вредителями с/х культур, возбудителями инфекционных заболеваний (для дезинфекции), вредными насекомыми (дезинсекции), для повышения плодородия почвы при внесения минеральных удобрений и др.

Доступ к водным ресурсам  является важным фактором жизнеобеспечения любого государства, и иногда приводит к  конфликтам (племенным, межгосударственным — особенно в условиях  пустынь).

Человечеству важно не только иметь доступ к питьевой воде, водам мирового океана, но и сохранять это бесценное богатство!

ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Воронежской области». 2019г.

По материалам сайта: korotoyak.ru

Вода в жизни природы и человека

Вода, у тебя нет цвета, нет вкуса, нет запаха,
тебя невозможно описать, люди тобою наслаждаются,
при этом не ведая, что ты есть такое..
Нельзя сказать, что ты необходима для жизни —
ты есть сама жизнь.
(Антуан де Сент-Экзюпери)

Все ли мы знаем о таком привычном для нас веществе, которое всегда и в природе, и в быту сопровождает нас?

Вода — самое распространенное на Земле вещество, она занимает более 70% площади поверхности земли, и только около 30% приходится на долю суши. Вода придает Земле тот неповторимый вид, который отличает ее от других планет Солнечной системы.

С древности люди поклонялись воде и обожествляли, об этом можно посмотреть  в фильме «Великая тайна воды». Видео 22.

В философии древних греков отражалось глубокое понимание значения воды во всех явлениях природы и в жизни человека.  Так, Фалес Милетский, великий древнегреческий философ и математик, живший в 6-7 в.в. до н.э., высказал гениальную догадку, что вода — первооснова всего на Земле. Современная наука, в том числе экология, полностью подтвердила это. Вода — непременная составная часть всего живого, она играет первостепенную роль в жизни всех живых существ, в том числе человека.Как утверждают ученые, жизнь на Земле впервые появилась в воде, а лишь потом распространилась на сушу/ Свою зависимость от воды наземные организмы сохранили в ходе эволюции в течение многих миллионов лет.

Как Вы думаете, сколько времени может прожить человек без пищи, а сколько — без воды?

Вода обеспечивает доставку питательных веществ и кислорода ко всем клеткам тела, защиту и буферизацию жизненно важных органов, регуляцию температуры тела, помогает в преобразовании пищи в энергию, усвоении питательных веществ органами, вывод шлаков и отходов в процессе жизнедеятельности и выполнение целого ряда других функций.  Видео 23.

Попробуйте подышать на холодное стекло. Что Вы увидите? Пары воды, которую Вы выдохнули, сконденсировались на холодном стекле, превратились в жидкую воду. Откуда эта вода взялась в нашем организме?

Не будем забывать, что вода — среда обитания огромного числа живых организмов, отличающихся друг от друга и определяющих  различные свойства вод океанов, морей, озер, рек и болот.

Благодаря воде в природе происходитперенос веществ из почвы в растения, с суши в реки, озера и океаны, из атмосферы на сушу, питание живых организмов  этих систем и вынос отходов их жизнедеятельности. Значение воды в природе иногда сравнивают с той ролью, какую выполняет кровь в живом организме.

Почему воду справедливо называют чудом природы?
Что знает о воде современная наука?

Несмотря на широкую распространенность и доступность вода все еще остается непознанным до конца веществом. Ежегодно публикуются новые работы по исследованию свойств воды, и она не перестает удивлять ученых. Без преувеличения можно сказать, что среди необозримого множества природных веществ вода является одним из самых необыкновенных. Она обладает целым рядом физических и химических свойств, которые называют уникальными или аномальными. Эти свойства воды обеспечивают протекание многих природных процессов и существование жизни на Земле в целом. Видео 24.

Необычными свойства воды кажутся по сравнению с жидкостями. Но ученые установили, что жидкая вода имеет структуру, так как ее молекулы способны сцепляться, образовывая межмолекулярные связи, которые очень легко разрываются. То есть можно сказать, что жидкая вода является полимером! Связями между молекулами воды объясняются многие ее необычные свойства. Например, для кипячения воды необходимо затратить много энергии, которая тратится на разрыв этих связей.«Аномальные» температуры кипения, а также замерзания воды обусловливают способность воды находиться в природе в трех агрегатных состояниях (жидком, твердом и газообразном). На планете нет другого вещества, которое находились бы в трех агрегатных состояниях.

Приходилось ли Вам видеть воду в природе одновременно в двух или даже в трех агрегатных состояниях? Где?

Это приводит к тому, что водная оболочка Земли (гидросфера) и, соответственно, жизнь на планете практически не прерывается на поверхности планеты, все ее компоненты объединяются в единое целое благодаря воде. Если представить, что вода обладала бы «нормальной» температурой кипения, то она бы закипала при температуре минут 70 градусов.

В каком состоянии она находилась бы в условиях существующего на Земле температурного режима? И где бы в таком фантастическом мире могли бы возникать водоемы?

Для жизни на Земле также чрезвычайно важным является такое свойство воды, как ее  высокая теплоемкость, Теплоемкость - количество теплоты, поглощаемой телом при нагревании на 1 градус.    она определяет стабильность температурного режима на планете. Для того чтобы нагреть какую-то массу воды на 1 градус, требуется гораздо больше тепла, чем для того, чтобы произвести нагревание на 1 градус такой же массы любого другого вещества. Благодаря исключительно высокой термической инертности воды Мировой океан, а также многочисленные водоемы суши как нельзя лучше выполняют роль гигантского планетарного терморегулятора, сглаживающего суточные и сезонные перепады температуры. В дневное время, а также летом, водные массы медленно нагреваются, поглощая при этом много тепла, что не позволяет воздуху разогреваться очень сильно. По ночам и в зимние периоды, наоборот, водные массы медленно остывают, выделяя накопленное ранее тепло, что не позволяет воздуху чрезмерно остывать.

Как Вы думаете, какой был бы климат на Земле, если бы вода не обладала такой высокой теплоемкостью?

Еще одним замечательным свойством воды является ее исключительно высокая растворяющая способность, она — универсальный растворитель огромного количества химических веществ, среда, в которой протекают все процессы жизнедеятельности.

Существуют и другие важные для природы «аномальные» свойства воды, такие какочень большая способность к  капиллярному движению, Под капиллярным движением воды в грунтах понимается их способность поднимать воду по капиллярным порам снизу вверх или в стороны вследствие воздействия капиллярных сил, которые возникают на границах раздела различных компонент грунта. В их основе лежат силы взаимодействия воды и воздуха с твердыми частицами грунта, проявляющиеся в смачивании последних и в других явлениях.    высокое  поверхностное натяжение См.: http://theoryandpractice.ru/posts/1012-chto-takoe-poverkhnostnoe-natyazhenie-i-pochemu-vodomerki-ne-tonut   .

Поверхностная пленка воды является для многих водных организмов опорой для движения

А какое колоссальное значение имеет«необычное» увеличение плотности воды при нагревании в диапазоне температур от 0 до 4 градусов! Плотность практически всех веществ уменьшается при нагревании во всем диапазоне температур. Однако плотность воды при нагревании от 0 градусов до 4 градусов возрастает. Это связано с тем, что, как мы уж говорили, вода является структурированной жидкостью, и в этом интервале  имеющиеся в структуре льда полости заполняются молекулами воды. Далее от 4 градусов до 100 градусов вода ведет себя «нормально» — т.е. ее плотность при нагревании уменьшается. Видео 25.

Как Вы думаете, как это свойство воды сказывается на жизни водоемов в холодное время года? Почему в них возможна жизнь зимой?

Если бы любое из названных свойств воды каким-то невероятным способом стало «нормальным», то это имело бы самые серьезные последствия для всего происходящего на поверхности планеты. О жизни капли воды со времени ее образования на Земле и до наших дней можно написать самую удивительную и увлекательную повесть. Вместе с миллионами других капель эта капля точила и растворяла горы, в виде кристаллов льда она тысячи лет хранилась в высокогорных ледниках, совершила не одно кругосветное путешествие вместе с морскими течениями, затопляла села и города во время наводнений, плавала в облаках над океанами и морями, разбивала корабли о прибрежные скалы, насыщала влагой травы, кусты и деревья; каплей росы она сверкала в душистых лепестках розы, взращивала посевы, излечивала больного человека и несла жизнь в пустыне утомленному путнику. Посмотрите фильм «Приключения капельки воды», из него Вы узнаете много увлекательных фактов про воду. Какими путями движется вода на Земле? Как осуществляется ее круговорот?

Земля представляет собой шар, окутанный водяными парами и хотя неравномерно, но щедро смоченный и пропитанный водой. Энергия Солнца поднимает воду в виде водяных паров вверх, охлаждается, конденсируется, затем сила тяжести увлекает ее вниз. Благодаря этим двум силам вода на Земле находится в непрерывном движении. Остановить движение воды — это значит превратить Землю в безжизненное космическое тело. Видео 26.

Полная смена воды в атмосфере происходит очень быстро, приблизительно через каждые 9 дней, речная вода меняется в среднем 20 раз в году, а для полной смены подземных вод  требуется по меньшей мере 8 тыс. лет.

  

За последнее время в естественный круговорот воды на Земле вторгся человек. Использование человеком воды достигло таких размеров, что стало оказывать заметное влияние на скорость круговорота и количество воды в его отдельных звеньях. То есть безответственная деятельность человека на планете оказывает влияние даже на такой глобальный природный процесс, как круговорот воды на планете.

Сделаем вывод. Вода благодаря своим поистине уникальным свойствам является одним из важнейших факторов жизнеобеспечения на Планете. Наша жизнь полностью зависит от воды.

Сколько нужно воды человеку и насколько важна ее экономия? Об этом мы поговорим в следующей теме.

2. Вода и её роль в жизнедеятельности клетки

Вода (h3O) — важнейшее неорганическое вещество клетки. В клетке в количественном отношении вода занимает первое место среди других химических соединений. Вода выполняет различные функции: сохранение объёма, упругости клетки, участие во всех химических реакциях. Все биохимические реакции происходят в водных растворах. Чем выше интенсивность обмена веществ в той или иной клетке, тем больше в ней содержится воды.

Обрати внимание!

Вода в клетке находится в двух формах: свободной и связанной.

Свободная вода находится в межклеточных пространствах, сосудах, вакуолях, полостях органов. Она служит для переноса веществ из окружающей среды в клетку и наоборот.
Связанная вода входит в состав некоторых клеточных структур, находясь между молекулами белка, мембранами, волокнами, и соединена с некоторыми белками.
Вода обладает рядом свойств, имеющих исключительное значение для живых организмов.

Структура молекулы воды

Уникальные свойства воды определяются структурой её молекулы.

Между отдельными молекулами воды образуются водородные связи, определяющие физические и химические свойства воды.
Характерное расположение электронов в молекуле воды придаёт ей электрическую асимметрию. Более электроотрицательный атом кислорода притягивает электроны атомов водорода сильнее, в результате молекула воды является диполем (обладает полярностью). Каждый из двух атомов водорода обладает частично положительным зарядом, а атом кислорода несёт частично отрицательный заряд.
 

Частично отрицательный заряд атома кислорода одной молекулы воды притягивается частично положительными атомами водорода других молекул. Таким образом, каждая молекула воды стремится связаться водородной связью с четырьмя  соседними молекулами воды.
 

 

Свойства воды

Так как молекулы воды полярны, то вода обладает свойством растворять полярные молекулы других веществ.
Вещества, растворимые в воде, называются гидрофильными (соли, сахара, простые спирты, аминокислоты, неорганические кислоты). Когда вещество переходит в раствор, его молекулы или ионы могут двигаться более свободно и, следовательно, реакционная способность вещества возрастает.

Вещества, нерастворимые в воде, называются гидрофобными (жиры, нуклеиновые кислоты, некоторые белки). Такие вещества могут образовывать с водой поверхности раздела, на которых протекают многие химические реакции. Следовательно, тот факт, что вода не растворяет некоторые вещества, для живых организмов также очень важен.

Вода обладает высокой удельной теплоёмкостью, т. е. способностью поглощать тепловую энергию при минимальном повышении собственной температуры. Чтобы разорвать многочисленные водородные связи, имеющиеся между молекулами воды, требуется поглотить большое количество энергии. Это свойство воды обеспечивает поддержание теплового баланса в организме. Большая теплоёмкость воды защищает ткани организма от быстрого и сильного повышения температуры.
Для испарения воды необходима довольно большая энергия. Использование значительного количества энергии на разрыв водородных связей при испарении способствует его охлаждению. Это свойство воды предохраняет организм от перегрева.

Пример:

примерами этого могут являться транспирация у растений и потоотделение у животных.

Вода обладает также высокой теплопроводностью, обеспечивая равномерное распределение тепла по всему организму.

Обрати внимание!

Высокая удельная теплоёмкость и высокая теплопроводность делает воду идеальной жидкостью для поддержания теплового равновесия клетки и организма.

Вода практически не сжимается, создавая тургорное давление, определяя объём и упругость клеток и тканей.

Пример:

гидростатический скелет поддерживает форму у круглых червей, медуз и других организмов.

Благодаря силам сцепления молекул на поверхности воды создаётся плёнка, обладающая такой характеристикой, как поверхностное натяжение.

Пример:

благодаря силе поверхностного натяжения происходит капиллярный кровоток, восходящий и нисходящий токи растворов в растениях.

К числу важных в физиологическом отношении свойств воды относится её способность растворять газы (O2, CO2 и др.).

Вода является также источником кислорода и водорода, выделяемых при фотолизе в световую фазу фотосинтеза.

Биологические функции воды

• Вода обеспечивает передвижение веществ в клетке и организме, поглощение веществ и выведение продуктов метаболизма. В природе вода переносит продукты жизнедеятельности в почву и к водоёмам.
• Вода — активный участник реакций обмена веществ.
• Вода участвует в образовании смазывающих жидкостей и слизей, секретов и соков в организме (эти жидкости находятся в суставах позвоночных животных, в плевральной полости, в околосердечной сумке).
• Вода входит в состав слизей, которые облегчают передвижение веществ по кишечнику, создают влажную среду на слизистых оболочках дыхательных путей. Водную основу имеют и секреты, выделяемые некоторыми железами и органами: слюна, слёзы, желчь, сперма и т. д..

Источники:

https://infourok.ru/prezentaciya_po_biologii_na_temu_mineralnye_veschestva_i_voda-409343.htm

https://otvet.mail.ru/question/182353364

http://www.studfiles.ru/html/2706/741/html_fBK8q_mH0r.UWHS/htmlconvd-PYhDG9_html_1c3325a2.png

Значение воды в природе и жизни человека

Природа и человек взаимосвязаны. Вода — это основа жизни, что природы, что человека. Человек на 80% состоит из воды, причем чем меньше мы пьем, тем хуже для организма. Это сразу заметно: кожа на лице менее эластична, отечность появляется, волосы сухие, начинает накапливаться лишний вес. Посмотрим на природу через призму воды. Все живое погибает, сохнет, одним словом, жизнь заканчивается тогда, когда вода становится дефицитом в природе, отсюда болезни, и всевозможные нежелательные метаморфозы.

Вода — оксид водорода, прозрачная жидкость, самое распространенное вещество на нашей планете.Роль воды в природе:Вода имеет важное значение для жизни всего живого.Именно в воде появились первые признаки жизни, и первые организмы.Также без воды не может существовать вся экосистема (животные, растения, птицы, бактерии).Вода в атмосфере стабилизирует климат и погоду Земли.Участвует в геологических процессах (почва, горы, холмы)Вода является драгоценным сырьем для сохранения жизни на планете. Роль воды в жизни человека:Все мы знаем, что организм человек из 75% состоит из воды.Человек не сможет существовать без воды.Вода для человека — необходимая и незаменимая потребность для жизни.Вода в организме человека обеспечивает передвижение крови по сосудам.Вода — главный источник энергии для обеспечения существования человека.Без еды человек сможет прожить около 40 дней, а без воды умрёт уже через пять дней.

Свойства питьевой воды | Доставка питьевой воды Аквалайн

Физиологически полноценная питьевая вода (47;78) с уровнем минерализации 150-350 мг/л по праву может считаться эталоном качества питьевой воды для Санкт-Петербурга и Ленинградской области. Именно такую воду добывает и доставляет потребителям наша компания.

Немного истории

В конце 90-х годов прошлого столетия в Санкт Петербурге начинал формироваться рынок бутилированной питьевой воды, переработанной из водопровода по западной технологии – очистка воды обратным осмосом. Этот метод вызывал большие сомнения в целесообразности его применения, так как вода при очистке делается близкой к дистиллированной, которая не содержит солей и при длительном использовании способна разбалансировать работу организма человека.

Годин В.Ю. выбрал направление на исследование, поиск и использование подземных физиологически полноценных питьевых вод, отвечающих в полной мере потребностям интересам населения региона. В результате продолжительных исследований в 2008 году им была открыта природная физиологически полноценная артезианская питьевая вода – ФППВ (47;78). На это ушло более 10 лет непрерывной, напряженной научно-исследовательской и практической работы. В ходе этой работы был проведён анализ отечественной и зарубежной литературы в области оценки влияния водного фактора на здоровье человека, изучены свойства невской воды и дан её сравнительный анализ с подземными питьевыми водами г. Санкт-Петербурга и Ленинградской области. По результатам исследований химического состава и удельных дебитов основных водоносных гидрогеологических подразделений на территории Ленинградской области в границах административных районов в соответствии с нормативами физиологически полноценных питьевых вод (ФППВ) издана монография Годин В.Ю., Воронюк Г.Ю. «Гидрогеологическое заключение: состояние питьевых подземных вод Ленинградской области», СПб 2012. При этом были изучены и проанализированы материалы гидрогеологических служб ОАО «Комплексная геологическая экспедиция» (ОАО «Росгеология»), информационные данные, накопленные в городском, областном и районных отделениях Роспотребнадзора в период с 1980 по 2013 гг. и др.

Марка воды: ФППВ (47; 78) – физиологически полноценная питьевая вода
для регионов № 47 (Ленинградская область) и 78 (Санкт-Петербург).

ФППВ(47; 78;) по своим химическим, микробиологическим и физическим параметрам полностью соответствует основным научным критериям действительно полезной питьевой воды. Именно такая вода может нести полноценную, здоровую жизнь, в том случае, если она местная, энергетически и информационно чиста, биологически активна и с оптимальным для организма составом.

Несмотря на то, что в регионе воды много, по-настоящему полезной питьевой воды мало. Это подтверждается продолжительными исследованиями и многочисленными комплексными анализами подземных вод. Только в четырёх районах Ленинградской области есть физиологически полноценные подземные питьевые воды и их дебит позволяет производить розлив для питьевых целей. Это уникальные подземные воды — химический состав и энергоинформационные свойства которых формировались в течение тысячелетий. Глубина залегания месторождений искомых вод вендского водоносного комплекса составляет 100 -195 м. Комплекс хорошо защищен от поверхностных загрязнений толстым слоем глины (от 70 до 100 м).

В естественной природной среде подземные воды структурируются путем длительной фильтрации с поверхности земли до места коптажа в подземной толще водоносного горизонта, пронизываясь энергетическими потоками земли и космическими излучениями, что обеспечивает природную чистоту и первозданность воды.

Места расположения водоисточников отличаются особыми природными свойствами – это районы чистых озер, родников и больших лесных массивов.

Информационное насыщение питьевой воды происходит под воздействием уникального ландшафта местности – это озерная гладь, капелька росы на веточке сосны, листочках, журчанье ручья, свежесть и умиротворение. В таких водах сохранена энергия жизни. Энерго-информационное воздействие такой насыщенной воды положительно влияет на весь организм человека. Такие воды позволяют мобилизовать защитные силы организма – повышают иммунитет и энергетический уровень человека.

Русский врач-терапевт М. Мудров в XVIII веке писал: «Зная взаимные действия друг на друга души и тела, долгом считаю заметить, что есть и душевные лекарства, кои врачуют тело». Таким лекарством обладает слово (энергоинформационное воздействие). К настоящему времени проведено много различных исследований об информационном и энергетическом воздействиях на воду, изменяющих её свойства. В частности, известный ученый Масару Эмото обнаружил, что молекулярная структура воды по-разному реагирует на внешнюю информацию. Например, если воспроизводить классическую музыку, кристаллы приобретают правильную симметричную форму, а после «прослушивания» рока — располагаются в хаотичном порядке. Точно так же вода по-разному реагирует на различные слова, звуки и даже мысли. Известны также случаи, когда подопытные животные погибали, выпив воды, которая некоторое время стояла в абсолютно герметичном сосуде рядом с ядом. Иными словами, вода — это не просто вещество, а живая материя, способная «напитываться» окружающей информацией и потом «транслировать» ее окружающему миру.

В настоящее время факт существования энергоинформационного обмена в природе получил всеобщее признание. Становлением и изучением ее феноменов занимается наука — эниология. В свете данного учения наш организм — это энергоинформационная система, которая является составной частью Вселенной.

По минеральному составу и микро и макроэлементам ФППВ ( 47: 87) идеально подходит для организма человека. Питьевая вода мягкая. Очень жесткая или очень мягкая вода одинаково не подходят для нормального функционирования клеток организма. Диаметр молекул воды ФППВ (47;78) позволяет легко проходить сквозь мембрану клеток организма, поэтому химические реакции в организме протекают быстрее и обмен веществ активизируется.

ФППВ (47; 78) биологически доступна, легкоусваиваема, имеет максимальную проникающую способность через мембраны клеток организма, основные физические и физиологические характеристики сравнимые с внутриклеточной средой.

Содержание основных жизненно важных биогенных элементов ФППВ (47; 78): кальций — 15 мг/л, магний — 10 мг/л, калий — 5 мг/л, бикарбонаты — 100-300 мг/л, фторид-ионы — 0,5-1,0 мг/л, йодид-ионы — 5-100 мкг/л, Ph — 7,4–8,3, общая жесткость — 1,5-2,5 мг-экв/л. Вода мягкая, в ней хорошо заваривается чай, кофе. Жёсткой считается вода, в которой содержатся в больших концентрациях соли кальция и магния. Мягкая вода – это вода, которая содержит мало солей. Жесткую воду не рекомендуется использовать в питьевых целях, т.к. содержащиеся в них в избыточном количестве минеральные соли плохо усваиваются организмом и они откладываются в суставах, хрящах, на стенках сосудов. В отличие от жесткой, мягкая вода, в основном выступает в роли оздоровительного фактора.

ФППВ (47; 78) благодаря стерильности, свежести, естественной минерализации, биологической активности, обусловленными кругооборотом воды в природе, несёт жизненную энергию и является главным профилактическим средством заболеваний и средством немедикаментозного оздоровления населения. Вода имеет собственную биоэнергетику, задаваемую её природным свойством — это фрактальная, диссиметричная питьевая вода.

Употребление ФППВ(47; 78) снижает опасность возникновения артрита, атеросклероза. Эта вода полезна для людей, предрасположенных к гипертонии, ишемической болезни сердца, заболеваниям почек, отложению солей в суставах. Питьевая вода ФППВ(47; 78) не содержит никакой отрицательной, негативной для организма человека информации. Полезные свойства воды раскрываются полностью при правильном её использовании. Воду необходимо пить сырой в необходимом количестве, тогда эта вода будет способствовать оздоровлению всего организма. Ежедневная норма питьевой воды при весе человека 70 кг — 1,5-2,5 литра. При физических нагрузках и жаре количество употребляемой воды увеличивается. ФППВ(47;78 ) восстанавливает весь организм, возвращает естественное состояние здоровья. Водный фактор обеспечивает по всем направлениям физиологии человека правильное энергообеспечение и способствует оздоровлению всего организма.

Утверждение о том, что энергию организму поставляет пища за счет образования аденозинтрифосфатной кислоты (АТФ), ошибочно. В действительности именно вода участвует в механизме выработки энергии, которая заставляет работать ионные белковые «насосы» клеточных мембран как в турбинах электростанций, способствуя проталкиванию в клетку питательных веществ и удаляя из нее продукты обмена. Вода приводит в действие натриево-калиевые «насосы», вырабатывая тем самым необходимую для нормальной работы клеток энергию, которая является пусковым механизмом внеклеточного и внутриклеточного обмена.

ФППВ (47; 78) способствует поддержанию в организме условий, которые препятствуют развитию патологий в организме. Вода безопасна в бактериологическом отношении и отличается великолепными органолептическими свойствами.

Эталоном питьевой воды в Санкт-Петербурге по праву может считать физиологически полноценная питьевая вода Аквалайн Природная Премиум, которую можно заказать на нашем сайте!

 

Биологические роли воды: почему вода необходима для жизни?

Молли Сарген
фигурки Дэниела Аттера

Вода составляет 60-75% массы тела человека. Потеря всего 4% воды в организме приводит к обезвоживанию, а потеря 15% может быть фатальной. Точно так же человек может прожить месяц без еды, но не проживет 3 дня без воды. Эта критическая зависимость от воды широко распространена среди всех форм жизни. Ясно, что вода жизненно важна для выживания, но почему она так необходима?

Молекулярный состав воды

Многие роли воды в поддержании жизни обусловлены ее молекулярной структурой и некоторыми особыми свойствами.Вода — это простая молекула, состоящая из двух небольших положительно заряженных атомов водорода и одного большого отрицательно заряженного атома кислорода. Когда водород связывается с кислородом, он создает асимметричную молекулу с положительным зарядом с одной стороны и отрицательным с другой (рис. 1). Этот дифференциал заряда называется полярностью и определяет, как вода взаимодействует с другими молекулами.

Рисунок 1: Химия воды. Молекулы воды состоят из двух атомов водорода и одного кислорода.Эти атомы имеют разные размеры и заряды, что создает асимметрию в молекулярной структуре и приводит к прочным связям между водой и другими полярными молекулами, включая саму воду.

Вода — «универсальный растворитель»

Как полярная молекула, вода лучше всего взаимодействует с другими полярными молекулами, такими как она сама. Это происходит из-за явления, когда противоположные заряды притягиваются друг к другу: поскольку каждая отдельная молекула воды имеет как отрицательную, так и положительную части, каждая сторона притягивается к молекулам с противоположным зарядом.Это притяжение позволяет воде образовывать относительно прочные связи, называемые связями, с другими полярными молекулами вокруг нее, включая другие молекулы воды. В этом случае положительный водород одной молекулы воды будет связываться с отрицательным кислородом соседней молекулы, чьи собственные водороды притягиваются к следующему кислороду, и так далее (рис. 1). Важно отметить, что это связывание заставляет молекулы воды слипаться вместе, создавая свойство, называемое когезией. Сплоченность молекул воды помогает растениям впитывать воду своими корнями.Сплоченность также способствует высокой температуре кипения воды, что помогает животным регулировать температуру тела.

Кроме того, поскольку большинство биологических молекул имеют некоторую электрическую асимметрию, они тоже полярны, и молекулы воды могут образовывать связи и окружать свои положительные и отрицательные области. Окружая полярные молекулы другого вещества, вода извивается во все укромные уголки и щели между молекулами, эффективно разрушая и растворяя. Вот что происходит, когда вы помещаете кристаллы сахара в воду: и вода, и сахар полярны, позволяя отдельным молекулам воды окружать отдельные молекулы сахара, разрушая сахар и растворяя его.Подобно полярности, некоторые молекулы состоят из ионов или противоположно заряженных частиц. Вода также расщепляет эти ионные молекулы, взаимодействуя как с положительно, так и с отрицательно заряженными частицами. Вот что происходит, когда вы добавляете соль в воду, потому что соль состоит из ионов натрия и хлорида.

Обширная способность воды растворять различные молекулы принесла ей название «универсальный растворитель», и именно эта способность делает воду такой неоценимой силой поддержания жизни. На биологическом уровне вода как растворитель помогает клеткам переносить и использовать такие вещества, как кислород или питательные вещества. Растворы на водной основе, такие как кровь, помогают переносить молекулы в нужные места. Таким образом, роль воды как растворителя облегчает транспортировку молекул, таких как кислород, для дыхания, и оказывает большое влияние на способность лекарств достигать своих целей в организме.

Водные опоры сотовой структуры

Вода также играет важную структурную роль в биологии.Визуально вода заполняет клетки, помогая сохранять форму и структуру (рис. 2). Вода внутри многих клеток (в том числе тех, которые составляют человеческое тело) создает давление, которое противодействует внешним силам, подобно тому, как воздух попадает в воздушный шар. Однако даже некоторым растениям, которые могут сохранять свою клеточную структуру без воды, по-прежнему требуется вода для выживания. Вода позволяет всему внутри клеток принимать правильную форму на молекулярном уровне. Поскольку форма имеет решающее значение для биохимических процессов, это также одна из самых важных ролей воды.

Рисунок 2: Вода влияет на форму ячейки. Вода создает давление внутри ячейки, что помогает ей сохранять форму. В гидратированной ячейке (слева) вода выталкивается наружу, и ячейка сохраняет круглую форму. В обезвоженной клетке меньше воды выталкивается наружу, поэтому клетка становится морщинистой.

Вода также способствует образованию мембран, окружающих клетки. Каждая клетка на Земле окружена мембраной, большая часть которой образована двумя слоями молекул, называемых фосфолипидами (рис. 3).У фосфолипидов, как и у воды, есть два различных компонента: полярная «голова» и неполярный «хвост». Из-за этого полярные головы взаимодействуют с водой, в то время как неполярные хвосты стараются избегать воды и вместо этого взаимодействуют друг с другом. В поисках этих благоприятных взаимодействий фосфолипиды спонтанно образуют бислои с головками, обращенными наружу, к окружающей воде, и хвостами, обращенными внутрь, за исключением воды. Двухслойный слой окружает клетки и выборочно позволяет таким веществам, как соли и питательные вещества, входить и выходить из клетки.Взаимодействия, участвующие в формировании мембраны, достаточно сильны, поэтому мембраны образуются спонтанно, и их нелегко разрушить. Без воды клеточные мембраны не имели бы структуры, а без надлежащей структуры мембран клетки не смогли бы удерживать важные молекулы внутри клетки, а вредные молекулы — вне клетки.

Рисунок 3: бислоев фосфолипидов. Фосфолипиды образуют бислои, окруженные водой. Полярные головки обращены наружу для взаимодействия с водой, а гидрофобные хвосты обращены внутрь, чтобы избежать взаимодействия с водой.

Помимо влияния на общую форму клеток, вода также влияет на некоторые фундаментальные компоненты каждой клетки: ДНК и белки. Белки производятся в виде длинной цепочки строительных блоков, называемых аминокислотами, и для правильного функционирования им необходимо складываться в определенную форму. Вода управляет складыванием аминокислотных цепей, поскольку разные типы аминокислот ищут и избегают взаимодействия с водой. Белки обеспечивают структуру, принимают сигналы и катализируют химические реакции в клетке. Таким образом, белки являются рабочими лошадками клеток.В конечном итоге белки управляют сокращением мышц, общением, перевариванием питательных веществ и многими другими жизненно важными функциями. Без правильной формы белки не смогли бы выполнять эти функции, и клетка (не говоря уже о человеке) не смогла бы выжить. Точно так же ДНК должна иметь определенную форму для правильного декодирования ее инструкций. Белки, которые читают или копируют ДНК, могут связывать только ДНК определенной формы. Молекулы воды упорядоченно окружают ДНК, чтобы поддерживать ее характерную конформацию двойной спирали.Без этой формы клетки не смогли бы следовать точным инструкциям, кодируемым ДНК, или передавать инструкции будущим клеткам, что сделало бы невозможным человеческий рост, размножение и, в конечном итоге, выживание.

Химические реакции воды

Вода принимает непосредственное участие во многих химических реакциях, направленных на построение и разрушение важных компонентов клетки. Фотосинтез, процесс, который происходит в растениях, который создает сахар для всех форм жизни, требует воды. Вода также участвует в создании более крупных молекул в клетках.Молекулы, такие как ДНК и белки, состоят из повторяющихся единиц более мелких молекул. Соединение этих маленьких молекул происходит в результате реакции, в результате которой образуется вода. И наоборот, вода необходима для обратной реакции, которая разрушает эти молекулы, позволяя клеткам получать питательные вещества или перенаправлять части больших молекул.

Кроме того, вода защищает клетки от опасного воздействия кислот и щелочей. Сильно кислые или щелочные вещества, такие как отбеливатель или соляная кислота, вызывают коррозию даже самых прочных материалов.Это связано с тем, что кислоты и основания выделяют избыток водорода или поглощают избыток водорода, соответственно, из окружающих материалов. Потеря или получение положительно заряженных атомов водорода нарушает структуру молекул. Как мы узнали, для правильного функционирования белкам требуется определенная структура, поэтому важно защищать их от кислот и щелочей. Вода делает это, действуя и как кислота, и как основание (рис. 4). Хотя химические связи внутри молекулы воды очень стабильны, молекула воды может отдать водород и стать ОН–, действуя таким образом как основание, или принять другой водород и стать h4O +, таким образом действуя как кислота.Эта адаптивность позволяет воде бороться с резкими изменениями pH из-за кислотных или основных веществ в организме в процессе, называемом буферизацией. В конечном итоге это защищает белки и другие молекулы в клетке.

Рисунок 4: Вода действует как буфер, высвобождая или принимая атомы водорода.

В заключение, вода жизненно важна для всего живого. Его универсальность и адаптируемость помогают проводить важные химические реакции. Его простая молекулярная структура помогает поддерживать важные формы внутренних компонентов клетки и внешней мембраны. Никакая другая молекула не может сравниться с водой, когда речь идет об уникальных свойствах, поддерживающих жизнь. Интересно, что исследователи продолжают устанавливать новые свойства воды, такие как дополнительные эффекты ее асимметричной структуры. Ученым еще предстоит определить физиологическое влияние этих свойств. Удивительно, насколько простая молекула универсально важна для организмов с различными потребностями.

---

Молли Сарген — аспирант первого года обучения по программе биологических и биомедицинских наук Гарвардской медицинской школы.

Дэн Аттер — аспирант пятого курса по органической и эволюционной биологии Гарвардского университета.

Для получения дополнительной информации:

• Чтобы узнать больше о важности растворимости лекарств, прочтите эту статью.
• Прочтите эти статьи, чтобы узнать больше о белках и о том, как вода влияет на их складывание.
• Узнайте больше о фосфолипидах здесь.
• Узнайте больше о влиянии воды на структуру ДНК.
• Узнайте больше о кислотах и ​​щелочах здесь.
• Узнайте об уникальных свойствах воды на этой странице или недавно обнаруженных свойствах воды в этой статье.

Эта статья является частью нашего специального выпуска, посвященного воде. Чтобы узнать больше, посетите нашу домашнюю страницу специального выпуска!

Важность воды для живых организмов

Вода — один из основных компонентов на Земле. Две трети земли покрыто водой. Примерно 75 процентов человеческого тела состоит из воды.Каждая форма жизни на Земле в той или иной форме зависит от воды. У людей вода помогает транспортировать и пополнять запасы питательных веществ. Помогает очистить человеческий организм. В водоемах, таких как моря, озера и пруды, обитают тысячи существ.

Среда для метаболизма

Метаболизм определяется как процесс, который клетки живых организмов выполняют для выработки энергии для выполнения жизненно важных функций. Эта энергия, генерируемая обменом веществ, используется для роста и поддержания повседневных процессов.Вода — это среда, используемая человеческим организмом для проведения различных химических реакций. Он необходим для перемещения кислорода, питательных веществ и гормонов через кровоток. Таким образом, вода помогает в основном метаболизме человеческого тела, облегчая химические реакции, происходящие в человеческом теле.

Растворитель для химических реакций человека

Вода — это растворитель для химических реакций в организме человека. Он имеет уникальное химическое образование, которое помогает ему растворять самые разные молекулы (например, соли).Атомы водорода воды (положительно заряженные) притягивают отрицательно заряженные атомы частиц, которые он растворяет, а атомы кислорода воды (отрицательно заряженные) притягивают положительно заряженные атомы частиц.

Другие соединения, такие как сахара, белки и аминокислоты, которые являются полярными (имеют положительный и отрицательный компоненты, такие как соли), также растворяются в воде. Однако неполярные соединения, такие как масла и жиры, не растворяются в воде.

Датчик температуры человека

В человеческих клетках происходит ряд химических реакций, которые производят энергию, используемую человеком.Ферменты катализируют большинство этих реакций. Для оптимального действия этих ферментов требуется определенный диапазон температур. Вода помогает поддерживать умеренный диапазон температуры в человеческом теле, чтобы эти ферменты работали должным образом. Это помогает в процессе обмена веществ в организме человека.

Необходимо для фотосинтеза

Фотосинтез — это процесс, который используется растениями для производства пищи (сахара). В этом процессе используются солнечный свет, зеленый пигмент хлорофилл и вода. В процессе вырабатывается кислород, который составляет основу жизни на этой планете.Некоторые формы бактерий также демонстрируют фотосинтез, который использует воду в этом процессе.

Среда обитания для многих существ

Вода обеспечивает среду обитания тысячам существ. В океанах обитают рыбы, выдры, черепахи, акулы и дельфины. В воде обитает множество микроорганизмов. В прудах живут утки, бобры и лягушки.

3.4. Почему вода так важна для жизни, какой мы ее знаем? | Прогресс в изучении астробиологии | Образование

9–12 классы или взрослый опытный ученик

Для выживания всей жизни на этой планете нужна вода.Некоторые виды жизни могут жить с очень небольшим количеством воды в чрезвычайно засушливых местах, но им все равно нужна вода. Поскольку мы стремимся найти жизнь за пределами Земли, важно учитывать, что жизнь на Земле говорит нам о том, где искать. Почему вода так важна для жизни? Вода поддерживает функции клеток. Все организмы состоят из клеток, от микробов до самых крупных животных. Все жизненные функции выполняются внутри клеток. Для получения энергии, роста и избавления от отходов жизни необходимы химические реакции. Вода — это жидкость, которая позволяет протекать химическим процессам жизни.Это также полярная молекула, которая позволяет растворять большинство других молекул. Из-за этого мы называем воду «растворителем». Наличие такого хорошего растворителя, как вода, имеет решающее значение для жизнедеятельности. Но есть и другие причины, по которым вода так важна:

Воды много! Водород — самый распространенный элемент во Вселенной, а кислород — самый богатый в земной коре. На Земле около 70% поверхности покрыто водой. Но есть много воды и в других местах нашей солнечной системы.Например, мы нашли множество доказательств того, что на поверхности Марса в ранние времена существовало много воды, а на Марсе в настоящее время есть много замороженной воды под его поверхностью. Кометы состоят в основном из водяного льда. В нашей солнечной системе много лун, состоящих из большого количества водяного льда, и есть даже некоторые луны с океанами с жидкой водой под их ледяными корками (например, Европа и Энцелад).

У воды есть и другие преимущества в качестве растворителя для жизни. Например, вода остается в жидкой фазе в большом диапазоне температур по сравнению с некоторыми другими растворителями. Это позволяет большему количеству мест иметь потенциал для жидкой воды. Также он обладает высокой теплоемкостью. Это означает, что вода обеспечивает некоторую защиту организмов от быстрых или резких перепадов температуры.

Вода также обладает интересным свойством в отношении плотности льда. Для многих молекул твердое тело имеет более высокую плотность, чем жидкость. Итак, для большинства молекул твердое вещество тонет в жидкости. Но с водой дело обстоит иначе. Что касается воды, лед на самом деле менее плотный, чем жидкая вода.Вот почему лед плавает! Если бы этого не произошло, то все организмы, обитающие на дне озер зимой, были бы полностью заморожены. Но, что еще хуже, во времена в истории нашей планеты, когда мир становился очень холодным (вызывая то, что мы называем Землей-снежком), если бы замерзшая вода затонула, тогда вся океаническая жизнь Земли замерзла бы и, возможно, погибла бы!

Если мы хотим понять, как устроена жизнь, очень важно понимать химию воды. А астробиологи, которые задаются вопросом, одиноки ли мы во Вселенной, должны осознавать потенциальную важность воды и для других видов жизни. Прямо сейчас мы исследуем миры, такие как Энцелад и Европа, Марс и другие тела Солнечной системы, на которых есть признаки воды. Кроме того, за пределами нашей Солнечной системы мы ищем экзопланеты, на поверхности которых может быть жидкая вода, поскольку они могут быть важными местами для поиска возможной внеземной жизни.

Основные идеи дисциплины

PS3.A: Определения энергии: Энергия движения правильно называется кинетической энергией; она пропорциональна массе движущегося объекта и растет пропорционально квадрату его скорости.(MS-PS3-1) ▪Система объектов может также содержать запасенную (потенциальную) энергию, в зависимости от их взаимного расположения. (MS-PS3-2) Температура — это мера средней кинетической энергии частиц вещества. Отношение между температурой и полной энергией системы зависит от типов, состояний и количества присутствующего вещества. (MS-PS3-3, MS-PS3-4)

PS3.D: Энергия в химических процессах и повседневной жизни: Химическая реакция, посредством которой растения производят сложные молекулы пищи (сахара), требует ввода энергии (т. е.е., от солнечного света). В этой реакции диоксид углерода и вода объединяются, образуя органические молекулы на основе углерода и выделяя кислород. (MS-LS1-6)

LS2.C: Динамика, функционирование и устойчивость экосистемы: «Биоразнообразие» описывает разнообразие видов, обитающих в наземных и океанических экосистемах Земли. Полнота или целостность биоразнообразия экосистемы часто используется как мера ее здоровья. (MS-LS2-5)

ESS2.A: Материалы и системы Земли: Все земные процессы являются результатом потока энергии и круговорота материи внутри и между системами планеты.Эта энергия поступает от Солнца и горячих недр Земли. Текущая энергия и круговорот материи вызывают химические и физические изменения в материалах и живых организмах Земли. (MS-ESS2-1)

ESS2.C: Роль воды в процессах на поверхности Земли: Вода непрерывно циркулирует между сушей, океаном и атмосферой посредством транспирации, испарения, конденсации и кристаллизации, а также осадков, а также нисходящих потоков. течет по суше. (MS-ESS2-4) ▪ Глобальные движения воды и изменения ее формы вызываются солнечным светом и гравитацией.(MS-ESS2-4)

ESS3.A: Природные ресурсы: Многие ресурсы человека зависят от суши, океана, атмосферы и биосферы Земли. Минеральные ресурсы, пресная вода и биосферные ресурсы ограничены, и многие из них не подлежат возобновлению или замене в течение жизни человека. Эти ресурсы распределены по планете неравномерно в результате геологических процессов в прошлом. (MS-ESS3-1)

ESS2.D: Погода и климат: Погода и климат подвержены влиянию взаимодействий с участием солнечного света, океана, атмосферы, льда, форм рельефа и живых существ.Эти взаимодействия различаются в зависимости от широты, высоты, местной и региональной географии, и все это может повлиять на характер океанических и атмосферных потоков. (MS-ESS2-6) Океан оказывает большое влияние на погоду и климат, поглощая энергию Солнца, высвобождая ее с течением времени и глобально перераспределяя ее через океанические течения. (MS-ESS2-6)

Crosscutting Concepts

Стабильность и изменение: Большая часть науки занимается построением объяснений того, как вещи меняются и как они остаются стабильными.(HS-ESS2-7)

Большие идеи: Все живое нуждается в воде. Вода имеет решающее значение для функционирования клеток, химических реакций и терморегуляции. В твердом состоянии вода менее плотная и остается в том же состоянии в широком диапазоне температур. Его много на Земле, и он является связующим звеном между всеми живыми существами. Вода была обнаружена в других местах за пределами Земли, например, на Марсе и в метеоритах. Поскольку вода настолько универсальна, астробиологи ищут воду на поверхности и в атмосфере экзопланет как показатель того, что планета может поддерживать жизнь.Понимание химического состава воды важно для понимания того, как устроена жизнь.

Границы: В этом классе ученики изучают свойства воды и ее влияние на земные материалы и поверхностные процессы, включая химические исследования, такие как химическое выветривание и перекристаллизация. (HS-ESS2-5)

5-12 Astrobiology Graphic History. Выпуск 5: Астробиология и Земля. Эти графические книги по астробиологии изобретательно и искусно созданы, чтобы рассказать историю астробиологии совершенно по-новому.Полная серия иллюстрирует основу астробиологии от экстремофилов до исследований внутри и за пределами Солнечной системы. В этом выпуске объясняется, как астробиологи исследуют аналоговую среду на Земле, чтобы лучше понять среду, которая может поддерживать жизнь в других мирах, таких как Марс. Изучение Земли — ключ к пониманию потенциала жизни во Вселенной. НАСА. https://astrobiology.nasa.gov/resources/graphic-histories/

6-12 Big Picture Science: Rife with Life. «Следуй по воде» — это мантра тех, кто ищет жизнь за пределами Земли. Где вода, там может быть жизнь. Этот подкаст представляет собой тур по водным телам Солнечной системы, многообещающим для биологии: Европе, Энцеладу, Марсу и Титану. Ученый SETI Сет Шостак ведет это радио-шоу на различные темы в области науки, космологии, физики, астрономии и астробиологии. Шостак берет интервью у экспертов и объясняет важные открытия и концепции, в том числе в своих еженедельных 50-минутных шоу. http: // www.bigpicturescience.org/episodes/Rife_with_Life и http://www.bigpicturescience.org/Astrobiology_Index

6-12 Astrobiology Math. Этот сборник математических задач дает подлинное представление о современной астробиологии, науке и инженерных проблемах, часто с привлечением реальных исследовательских данных. Студенты изучают концепции астробиологии с помощью расчетов. Соответствующие темы включают лед или воду? (стр. 49) и Лед к воде… Сила небольшого тепла! (стр. 51). НАСА. https: //www.nasa.gov / pdf / 637832main_Astrobiology_Math.pdf

6-12 (3-5 адаптируется) Project Spectra! — Дизайнер планет: Келвин Клаим. Эти уроки (17) посвящены тому, как свет используется для исследования Солнечной системы. На уроке (60 минут) «Planet Designer: Kelvin Climb» учащиеся создают планету с помощью компьютерной игры и изменяют характеристики планеты, чтобы повысить или понизить ее температуру. Студенты изучают некоторые из тех же принципов, которые используют ученые, чтобы определить, насколько вероятно, что на планете будет поддерживаться проточная вода, критически важный ингредиент для жизни, какой мы ее знаем.Использование компьютерного моделирования — мощный инструмент для поиска жизни и условий жизни в Солнечной системе и за ее пределами. Университет Колорадо, Боулдер / НАСА. http://lasp.colorado.edu/home/wp-content/uploads/2013/06/KelvinClimb_teacher_20130617.pdf

6-12 (3-5 адаптируется) Project Spectra! Дизайнер планет: Retro Planet Red. Эти уроки (17) посвящены тому, как свет используется для исследования Солнечной системы. В уроке (60 минут) «Planet Designer: Retro Planet Red» учащиеся узнают о прошлом и настоящем Марса, прежде чем исследовать давление и парниковую силу, необходимые для того, чтобы Марс имел водную поверхность, как это было в прошлом.Вода — ключевой ингредиент жизни. Университет Колорадо, Боулдер / НАСА. http://lasp.colorado. edu/home/wp-content/uploads/2013/06/Retro_Planet_Red_teacher_20130617.pdf

8-10 Космическая математика Задача 275: Вода на Луне! Студенты оценивают количество воды на Луне, используя данные Deep Impact / EPOXI и эксперимента NASA Moon Mineralogy Mapper на космическом корабле Chandrayaan-1. [Темы: геометрия, сферические объемы и площади поверхности, научные обозначения] https: // spacemath.gsfc.nasa.gov/moon/6Page11.pdf

8-10 SpaceMath Problem 264: Вода на планетных поверхностях. Студенты работают с ваттами и джоулями, чтобы изучить тающий лед. [Темы: преобразование единиц измерения, коэффициенты] https://spacemath.gsfc.nasa.gov/astrob/Astro3.pdf

8-10 Космическая математика Задача 121: Лед на Меркурии? С 1990-х годов радиоастрономы нанесли на карту Меркурий. Выдающимся любопытством является то, что в полярных регионах некоторые кратеры имеют «аномальную отражательную способность» в затененных областях этих кратеров. Одна из интерпретаций заключается в том, что это вызвано подземным льдом. Космический корабль MESSENGER надеется изучить этот вопрос в ближайшие несколько лет. В этом упражнении учащиеся измеряют площади поверхности этих потенциальных ледяных отложений и вычисляют объем воды, который они подразумевают. [Темы: площадь круга; объем, плотность, преобразование единиц] https://spacemath.gsfc.nasa.gov/planets/4Page23.pdf

9-12 Задача космической математики 338: Астероиды и лед. Ученики вычисляют, сколько льда может присутствовать на астероиде 24-Фемида на основе недавних открытий НАСА [Темы: масса = плотность x объем; объем сферической оболочки] https: // spacemath.gsfc.nasa.gov/astrob/6Page154.pdf

9-12 Космическая математика Задача 287: LCROSS видит воду на Луне. Учащиеся используют информацию о шлейфе, созданном ударным элементом LCROSS, для оценки (нижнего предела) концентрации воды в лунном реголите в затененном кратере. [Темы: геометрия; объемы; масса = плотность x объем] https://spacemath. gsfc.nasa.gov/moon/6Page66.pdf

Жизненные процессы и вода

Сводка

Функция и природа воды, поскольку она влияет на все живые существа.

Фон для учителей

ВОДА В ТЕЛЕ
Для жизни человека кислород является наиболее важным элементом. Вода — самое важное соединение. В человеческом организме вода жизненно необходима. По важности для организма вода уступает только кислороду. Люди не могут выжить без кислорода, и люди не могут выжить без воды. Здоровый взрослый человек может прожить недели без еды, но только несколько дней без воды.Человек может потерять все запасные углеводы и жиры и примерно половину белка тела без реальной опасности, но потеря 10 воды от общей массы тела является серьезной, а потеря 20-22 — смертельной. Вода составляет от 67 до 75 от общей массы тела.

Вода участвует во всех процессах организма. Вода является эффективным проводником тепла и служит для поддержания постоянной температуры тела, необходимой для здоровья. Как защитник внутренних органов вода незаменима; он служит амортизатором и предотвращает передачу удара извне.Он также служит природным растворителем для многих химических соединений и является средой для протекания многих химических реакций.

Вода в растительной и животной пище и в организме человека переносит другие вещества в растворах или суспензиях. Внутри клеток тела вода мигрирует внутрь и наружу.

Когда вода находится внутри клеток, она является частью ВНУТРИКЛЕТОЧНОЙ ЖИДКОСТИ (жидкости, содержащейся в клетке). Когда вода находится вне клеток, она является частью ВНЕКЛЕТОЧНОЙ ЖИДКОСТИ (жидкости, присутствующей вне клеток).Внеклеточная жидкость далее делится на ПРОМЕЖУТОЧНУЮ ЖИДКОСТЬ (вода между клетками) и МЕЖСосудистая жидкость (вода в кровотоке). Вода свободно перемещается из одного отсека в другой. Этот аспект очень важен. Например, если объем крови падает, вода может перемещаться из областей внутри и вокруг клеток в кровоток, чтобы увеличить объем крови. Обратное также верно, если объем крови становится слишком большим.

Вода также действует как регулятор температуры в организме.Тело выделяет жидкости в виде пота, который испаряется через поры кожи. Для этого испарения требуется тепловая энергия, и поэтому по мере испарения пота тепловая энергия отбирается у кожи, охлаждая ее.

Вода является важным средством удаления продуктов жизнедеятельности организма. Как часть пищеварительного сока, он помогает превращать потребляемую пищу в питательные вещества, которые организм может использовать. В кровотоке он также помогает доставлять эти питательные вещества к нуждающимся клеткам организма и уносить продукты жизнедеятельности клеток.Затем отходы выводятся из организма. Большинство нежелательных веществ в организме можно удалить с мочой.

Вода способствует образованию смазок в суставах тела. Это также основа для слюны, желчи и околоплодных вод (важной поглощающей удары жидкости, окружающей и еще не родившийся плод).

Рекомендуемое количество воды для взрослых в день — 8 чашек. Если не потребляется достаточное количество воды, организм сначала сигнализирует, вызывая у человека жажду.Но этот механизм не всегда надежен, особенно во время болезни, в пожилом возрасте и когда вы участвуете в интенсивных спортивных мероприятиях. Больные дети, особенно с лихорадкой или диареей, особенно подвержены обезвоживанию.

Предполагаемые результаты обучения

Уникальные физические характеристики воды позволяют ей функционировать так, как это важно для человека и всех других жизненных процессов.

Инструкционные процедуры

См. Приложения ниже:

Студенты примут участие в ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ОЦЕНКЕ, чтобы проверить свои знания о свойствах воды с использованием напитков в качестве среды. Они будут наблюдать время, необходимое для растворения сахара или смеси горячего шоколада в горячей и холодной воде, сравнивать и обсуждать результаты.
Учитель покажет ученикам картинку или стакан с водой и попросит каждого ученика назвать один факт о воде.Все ответы должны быть приняты. Затем прочитайте классу РЕЗЮМЕ БЕНА БЕЗ ВОДЫ В «ЧАСАХ СМЕРТИ». Цель этого чтения — помочь студентам понять важность роли, которую вода играет в поддержании функций организма.

После чтения важно подробно обсудить функцию воды в организме, так как это основа для понимания учащимися воды в источниках пищи растений, животных и человека и основа для понимания функции. воды в теле.
Учащиеся проведут мозговой штурм, составят список и обсудят:
1. Продукты, основным ингредиентом которых является вода.
2. Продукты, в которых используется вода в процессе приготовления пищи для употребления в пищу.

Студенты будут ЭКСПЕРИМЕНТЫ С РЕШЕНИЯМИ и заполнить рабочий лист. Чтобы подчеркнуть функцию воды как вещества, в котором растворяются другие вещества, и как вещества, которое одновременно очищает и загрязняет, ученики будут экспериментировать и проверять эффекты совместного использования друг с другом смеси водопроводной воды и небольшого количества гидроксида натрия (NAOH). .Это вызовет дискуссию о влиянии воды на распространение болезней, микробов, загрязнения, очистки, дезинфекции и т. Д.

ПРИМЕЧАНИЕ. Сейчас хорошее время, чтобы снова обратиться к отделу безопасности пищевых продуктов и санитарии. (Подробнее об активности см. ВЛИЯНИЕ СМЕШИВАНИЯ NaOH И ВОДЫ.) Учащиеся создадут плакат или доску объявлений, на которых будут показаны важные характеристики воды.
Студенты примут участие в серии экспериментов, чтобы НАЙТИ СКРЫТУЮ ВОДУ ЕДА и записать свои наблюдения в свои научные тетради.Студенты примут участие в СУММАТИЧЕСКОЙ ОЦЕНКЕ. Учитель предоставит классу ингредиенты для приготовления КРЕМОВ. Затем ученики напишут инструкции по рецепту, используя принципы горячих и холодных растворов, обнаруженные в ходе предварительной оценки, чтобы помочь им написать рецепт. Учитель рассмотрит инструкции, чтобы увидеть, насколько хорошо ученики смогли применить научные принципы.

Ученики будут готовить КРЕМОВЫЕ КРЕМКИ по собственному рецепту.

Почему вода так необходима для жизни?

Вода. Он встречается повсюду на Земле, от полярных ледяных шапок до горячих гейзеров. И где бы на этой планете ни текла вода, вы обязательно найдете жизнь.

«Когда мы находим воду здесь, на Земле — будь то покрытые льдом озера, будь то глубоководные гидротермальные источники, будь то засушливые пустыни — если есть вода, мы обнаружили микробы, которые нашли способ зарабатывайте там на жизнь », — сказал Брайан Глейзер, океанограф из Гавайского университета в Маноа, изучавший астробиологию.

Вот почему девиз НАСА в охоте за внеземной жизнью был «следуй за водой».

Вчера (28 сентября) ученые НАСА объявили, что нашли его на Марсе. Новое исследование предполагает, что темные полосы, которые ученые наблюдали на изображениях Красной планеты в течение более десяти лет, являются свидетельством текущей воды. По словам исследователей, хотя соленые потоки могут быть слишком полны солей на основе хлора, чтобы поддерживать жизнь, они повышают вероятность того, что Марс может иметь жизнь прямо сейчас.[На фотографиях: На Марсе течет вода?]

Но почему вода является такой важной молекулой для жизни? И могут ли быть другие ингредиенты, которые также являются идеальным рецептом для жизни на других планетах?

Оказывается, несколько химических свойств воды делают ее незаменимой для живых существ. Вода не только может растворять почти все, но и является одним из немногих материалов, которые могут существовать в твердом, жидком и газообразном состоянии в относительно узком диапазоне температур.

Текущая жизнь

По сути, вся жизнь на Земле использует мембрану, которая отделяет организм от окружающей его среды.Чтобы остаться в живых, организм потребляет важные материалы для производства энергии, выделяя при этом токсичные вещества, такие как продукты жизнедеятельности.

В этом отношении вода важна просто потому, что она является жидкостью при земных температурах. Поскольку она течет, вода обеспечивает эффективный способ переноса веществ из клетки в окружающую среду клетки. Напротив, получение энергии из твердого вещества — гораздо более сложная задача (хотя есть микробы, которые питаются камнями), сказал Глейзер.

Но другая часть уравнения — вода может переносить предметы в клетку и из нее — связана с уникальной химической конфигурацией воды.

Простая молекула воды состоит из двух атомов водорода, связанных с атомом кислорода.

«То, как они связаны друг с другом, делает воду прекрасным универсальным растворителем». Это означает, что почти все вещества могут растворяться в воде, — сказал Глейзер Live Science.

Это потому, что молекула имеет полярность, а это означает, что атомы водорода имеют тенденцию группироваться на одной стороне молекулы, создавая положительную область, в то время как конец кислорода имеет отрицательный заряд. Положительный конец водорода имеет тенденцию притягивать отрицательные ионы (или атомы с дополнительным электроном во внешней оболочке), в то время как отрицательная область привлекает положительные ионы (у которых один из электронов оторван).

Вода с ее удивительными растворяющими свойствами является идеальной средой для переноса веществ, таких как фосфаты или ионы кальция, внутрь и из клетки.

Фазы воды

Другая особенность воды заключается в том, что она может действовать как твердое тело, жидкость и газ в диапазоне температур, встречающихся на Земле. По словам Глейзера, другие молекулы, которые были идентифицированы как хорошие кандидаты для поддержания жизни, имеют тенденцию быть жидкими при температурах или давлениях, которые были бы неблагоприятными для большинства известных форм жизни.[5 мифов и заблуждений о Марсе]

«Вода действительно находится в этом сладком месте», — сказал Глейзер.

Тот факт, что вода может находиться во всех трех фазах в относительно узком диапазоне давлений, создает много возможностей для процветания жизни, добавил он.

«Все три [состояния воды], доступные на нашей планете, создают это действительно прекрасное разнообразие сред обитания и микроклимата», — сказал Глейзер.

Например, замерзший лед можно найти в ледниках, которые прорезают горы, а водяной пар помогает согреть атмосферу, сказал Глейзер.

Водяная колыбель жизни

Вода может быть чем-то большим, чем просто жидкостью, чтобы способствовать жизненно важным процессам — она ​​также могла быть защитной колыбелью, которая несла строительные блоки жизни на Землю, сказал Ральф Кайзер, физик-экспериментатор из Гавайского университета в Маноа, имеющий опыт исследований в области астрохимии.

Одна из теорий возникновения жизни на Земле, называемая панспермией, утверждает, что ледяные кометы врезались в Землю, неся крошечные органические молекулы, которые сформировали предшественников жизни.Но путешествие в космосе — это тяжелое путешествие с изнуряющими уровнями радиации, которые обычно разрушают эти хрупкие молекулы, сказал Кайзер.

Однако в твердой форме вода могла защитить эти молекулы от радиации, предположил Касье.

«Одна из возможностей состоит в том, что, поскольку строительные блоки заморожены в воде, вокруг нее есть защитная мантия, которую можно доставить», — сказал Кайзер Live Science.

Принять некоторые заменители

Конечно, хотя вода имеет решающее значение для жизни на нашей родной планете, могут существовать формы жизни, которые не соответствуют правилам землян.

Ученые также изучают другие жидкости, которые могут играть аналогичную роль универсального растворителя и транспортной среды. По словам Криса Маккея, астробиолога из Исследовательского центра НАСА Эймса в Моффет-Филд, Калифорния, одними из главных претендентов являются аммиак и метан. По словам Маккей, аммиак, как и вода, представляет собой полярную молекулу, которой относительно много во Вселенной, но ученые не обнаружили никаких крупных масс аммиака где-либо в Солнечной системе.

Метан не полярен, но может растворять многие другие вещества.Однако, в отличие от воды, метан становится жидким только при очень низких температурах — при температуре минус 296 градусов по Фаренгейту (минус 182 градуса по Цельсию).

«Мы знаем, что на Титане есть большие озера жидкого метана и этана», — сказал Маккей Live Science в электронном письме на одном из спутников Сатурна. «Таким образом, существует большой интерес к вопросу о том, может ли жизнь использовать жидкий метан / этан».

Следуйте за Тиа Гхош на Twitter и Google+ . Подписаться на Live Science @livescience , Facebook и Google+ . Оригинальная статья о Live Science .

Объясните, какое значение имеют свойства воды для живых организмов.

Вода — это среда жизни. Его четыре ключевых свойства — термические свойства, способность действовать как универсальный растворитель, когезия и адгезия — помогают поддерживать жизненные процессы и среду обитания практически всех организмов.Вода — полярная молекула, а это означает, что ее заряд неравномерно распределен с дельта-отрицательным кислородом и 2-мя дельта-положительными атомами водорода. В целом это приводит к слегка положительному заряду и способствует многим другим свойствам. Способность воды действовать как универсальный растворитель во многом определяется ее полярностью. Полярные молекулы, как правило, притягиваются к полярным молекулам другого типа, нежели друг к другу, что означает, что молекулы воды заставляют другие полярные молекулы диссоциировать и растворяться. Это позволяет перемещать различные ионы и растворимые вещества в растворе, что особенно важно для функционирования цитоплазмы клетки, где происходит множество реакций.Точно так же этим свойством занимаются транспортные системы вроде кровеносной системы человека. Универсальная растворимость воды означает, что определенные аминокислоты, железо и хлорид натрия могут более эффективно переноситься с кровью. Кроме того, вода обладает тепловыми свойствами, известными как высокая удельная теплоемкость и высокая скрытая теплота испарения. Последнее означает, что вода требует значительного количества энергии для испарения, что позволяет ей действовать как хладагент, что важно для терморегуляции млекопитающих через потоотделение.С другой стороны, высокая удельная теплоемкость означает, что воде требуется много энергии для изменения состояния, что делает ее стабильной средой для водных видов. Сплоченность — это свойство воды, которое заставляет молекулы воды притягиваться друг к другу. Поскольку атомы водорода заряжены положительно, а атом кислорода — отрицательно, когда различные молекулы воды находятся в одном и том же месте, разноименные заряды будут притягиваться. Это образует водородные связи, которые каплями удерживают воду. Это свойство важно для создания поверхностного натяжения в водоемах, а это означает, что это благоприятная среда обитания для нескольких насекомых.Это также позволяет воде более эффективно вытягиваться ксилемой. Наконец, адгезия — это способ притяжения молекул воды к другим полярным молекулам и прилипания к ним. Это также важно для транспорта ксилемы: вода притягивается к поверхности ксилемы, а это означает, что ее легче подтянуть вверх по листьям для фотосинтеза (поддерживая жизнь растения).

Биологическое значение воды | A-Level (A2 / AS) Биология Примечания к редакции

Введение

• Вода — основа жизни на нашей планете.Он существует в разных физических состояниях — твердом, жидком и газообразном — и составляет 70% поверхности Земли, плюс 65-90% веса всех живых организмов. Вода также играет важную роль во всех жизненно важных процессах живых организмов.
• Молекула воды H ₂ O состоит из одного атома кислорода и двух атомов водорода. Эти атомы связаны ковалентно (ковалентной связью). В молекуле воды водород несет положительный молекулярный заряд, а кислород — отрицательный молекулярный заряд.Таким образом, молекула воды является «полярной» молекулой, потому что у нее есть как положительные, так и отрицательные полюсы.
  
• Близкие молекулы воды притягиваются друг к другу из-за относительно низкого электрического притяжения (отрицательные атомы водорода притягивают положительные атомы кислорода в других молекулах). Эта связь называется «водородной связью». Вода обладает уникальными свойствами благодаря своей полярности и водородным связям между ее молекулами.
  

1- Вода — полярный растворитель.

• Вода считается «общим растворителем» или «универсальным растворителем» из-за полярности ее молекул.
  Для примера , когда хлорид натрия (NaCl) растворяется в воде, он производит положительные ионы натрия и отрицательные ионы хлора. Положительные атомы кислорода в воде притягивают отрицательные ионы хлора, а отрицательные атомы водорода притягивают положительные ионы натрия. Все полярные вещества (вещества, содержащие ионы) могут растворяться в полярных растворителях, например в воде.
• Все необходимые для живых организмов вещества (витамины, соли, аминокислоты, газы и глюкоза) переносятся внутри их тел в виде растворенных веществ, растворенных в воде.Эти вещества принимают участие в метаболических реакциях внутри клеток.

2- Вода обладает способностью ионизировать молекулы, необходимые для жизни.

• Это означает, что вода обладает способностью разделять молекулы, необходимые для жизни, на положительные и отрицательные ионы (вода может делать это из-за полярности своих молекул).
  Например, , поджелудочная железа секретирует бикарбонат натрия (NaHCO _3). Это соединение ионизируется в воде на положительные ионы водорода и отрицательные ионы бикарбоната, что делает среду щелочной и, таким образом, пригодной для работы ферментов.

3- Вода имеет высокую удельную теплоемкость.

• Удельная теплоемкость — это количество тепла, необходимое для повышения температуры одного грамма вещества на 1 градус Цельсия.
• Вода имеет самую высокую удельную теплоемкость на Земле из-за водородных связей между ее молекулами.
• В результате высокой удельной теплоемкости воде требуется большое количество энергии для повышения своей температуры, и она теряет большое количество энергии при понижении температуры. Это помогает живым организмам поддерживать постоянную температуру, необходимую для жизненно важных процессов, протекающих в их телах.Клетки содержат много воды, чтобы поддерживать постоянную температуру.
• Животные и растения теряют воду из-за процессов потоотделения и транспирации, чтобы снизить их температуру.
• Высокая удельная теплоемкость воды обеспечивает живым организмам температуру, подходящую для жизни на Земле.
• Вода составляет почти 70% поверхности Земли. Если бы воды не существовало в таком большом количестве, температура Земли резко снизилась бы, потому что вещества, образующие земную кору, имеют низкую удельную теплоемкость.
• Вода, из которой состоят океаны, поглощает большое количество солнечных лучей утром и распространяет их в атмосферу ночью, чтобы поддерживать температуру Земли, подходящую для живых организмов.

4- Вода имеет низкую вязкость и высокое поверхностное натяжение.

• Поверхностное натяжение — это сцепление молекул на поверхности жидкости с целью занимать минимально возможный объем. Вязкость — это сопротивление жидкости течению.
• Вода имеет низкую вязкость и высокое поверхностное натяжение из-за водородных связей между ее молекулами; эти условия подходят для жизни.

Эти свойства важны, потому что:

1- Они работают на сцепление клеточных веществ.

2- Замедляет потерю воды листьями растений через поры.

3- Некоторые насекомые могут ходить по воде из-за сцепления молекул на ее поверхности.

5- Плотность воды уменьшается ниже 4 ^◦ C.

• Вода расширяется, когда ее температура становится меньше 4 ^◦ C (вместо сжатия).Это уменьшает его плотность и заставляет плавать. В замерзших озерах мы находим лед на поверхности, а под ним — жидкую воду.
• Это свойство связано с водородными связями между молекулами воды.
• Это свойство важно, потому что оно позволяет живым организмам жить в океанах и морях. Без этого свойства все океаны и моря превратятся в лед, а не только поверхность.