L'importance de l'eau pour la cellule. Transport
Certains élèves doivent rédiger une dissertation à l'école sur le thème : « Quel rôle joue l'eau dans une cellule ? Et tout étudiant assidu d'un cours de biologie générale sait que sans cela, la vie de l'humanité est impossible. Si une personne perd jusqu'à 3% de liquide, elle commence à avoir soif. Avec une perte d'environ 20 % de liquide, les cellules d'un organisme vivant commencent à mourir, ce qui conduit finalement à la mort.
L'importance de l'eau pour la vie cellulaire
Sur notre planète, cette substance est le plus courant. Chaque cellule d'un organisme vivant en contient d'autant plus qu'elle participe intensément aux processus métaboliques.
Cette substance se trouve dans le corps sous forme liée et libre. Le fluide libre est impliqué dans le transport depuis environnement externe dans la cellule et vice versa. Le liquide libre agit comme un solvant et est contenu à hauteur de 95 % de masse totale. Il est contenu dans les cavités des organes, les vacuoles, l'espace intercellulaire et les vaisseaux sanguins.
Le liquide lié peut être trouvé entre les fibres, les molécules protéiques, les membranes, dans les structures cellulaires et forme des composés avec certaines protéines. Le liquide lié dans chaque cellule ne contient pas plus de 4 % du total.
Propriétés
Cette substance destinée aux humains, comme tout autre organisme vivant, a valeur plus élevée que la nourriture . C'est l'élément principal de la vie du corps et apporte :
Dans le cadre d'une cellule, comme le montre le tableau ci-dessous, l'eau occupe la première place en termes de composition quantitative.
Fonctions
Comme vous le savez grâce aux cours de chimie à l'école, l'eau sert de catalyseur à divers processus dans le corps. Diverses réactions chimiques se produisent à l'intérieur des cellules de tout organisme vivant, où l'eau participe en tant que réactif.
Au cours du processus de digestion, des protéines, des glucides et des graisses sont produits avec la participation de molécules d'eau et de l'énergie est libérée qui peut soutenir les processus vitaux.
La participation à l'hydrolyse des sels lui permet de servir de source de protons et d'électrons. Indicateur principal pour les processus intracellulaires, il s'agit de la capacité d'une substance liquide à participer à une ionisation réversible et à former des liaisons avec l'hydrogène.
Fonction de transport Cette substance remplit également des fonctions à l’intérieur des organes d’un organisme vivant. Tous les déchets de la cellule sont excrétés par des molécules liquides. Nutriments les molécules d'une substance liquide sont délivrées aux cellules et pénètrent dans l'espace intercellulaire.
Le composant principal de la lymphe et du sang est le liquide. Son manque dans l'organisme entraîne un épaississement du sang et une fragilité des vaisseaux sanguins. Localement, cela se traduit par des thromboses et des hémorragies.
La constance de la structure des organes et des tissus est assurée par le fait qu'elle ne se comprime pas sous forme liquide, formant une pression intracellulaire optimale et maintenant la structure de la cellule.
Une température constante à l’intérieur du corps est maintenue grâce au fait que la molécule liquide est structure à forte intensité thermique. Grande quantité l'énergie est également générée lors de la dégradation des graisses, ce qui sert également à maintenir une température optimale.
Cette substance a petite taille molécules, polarité et capacité des molécules à se connecter les unes aux autres à l'aide de liaisons hydrogène, ce qui détermine sa rôle biologique.
L'eau a deux fonctions : du point de vue des processus biologiques :
Photolyse
Pendant la photosynthèse cette substance est une source d'ions hydrogène. La photolyse se produit pendant la photosynthèse. Traduit du grec, ce phénomène signifie dissolution, désintégration ou décomposition avec la participation de la lumière. La photolyse se produit pendant la phase lumineuse de la photosynthèse, où, sous l'influence de la lumière, la molécule de cette substance se décompose en ions.
La photolyse décompose une molécule d'eau en protons et en électrons et libère de l'oxygène comme sous-produit. C’est cet oxygène que respirent tous les êtres vivants de la planète.
Il est établi depuis longtemps et est généralement connu que 40 à 98 pour cent de la masse d’une cellule est constituée d’eau. L'eau dans une cellule a le rôle suivant :
- maintenir l’élasticité des cellules. Lorsqu'une cellule perd de l'eau, les feuilles se flétrissent et les fruits se dessèchent ;
- assurer le mouvement des substances : l'entrée de la majeure partie des substances dans la cellule et l'élimination des éléments inutiles de la cellule sous forme de solutions ;
- les réactions chimiques sont accélérées précisément en raison de la dissolution des substances dans l'eau ;
- participation à de nombreuses réactions chimiques;
- assurer la dissolution d'un grand nombre de produits chimiques (notamment les sels, le sucre) ;
- participation au processus de thermorégulation grâce à la capacité de se refroidir et de se réchauffer lentement.
Le rôle de l'eau dans la vie d'une cellule
L'eau à la surface de notre planète est peut-être la substance la plus répandue. Et curieusement. Dans la cellule, il occupe la position la plus importante en termes de volume. Plus l’intensité du métabolisme d’une cellule est grande, plus elle contient d’eau.
Dans une cellule, l’eau se présente sous deux formes : libre et liée. L'eau libre se trouve dans les espaces intercellulaires, les vacuoles, les vaisseaux et les cavités des organes. Nécessaire pour transporter des substances de l’environnement extérieur vers la cellule et vice versa. L'eau liée fait partie de certaines structures cellulaires, se situe entre les membranes, les molécules protéiques, les fibres et est connectée à certaines protéines.
Fonctions de l'eau dans une cellule: élasticité cellulaire, préservation du volume, dissolution diverses substances. De plus, dans les systèmes vitaux, la majeure partie des produits chimiques. les réactions ont lieu dans l’eau.
L'eau possède de nombreuses propriétés importantes, dans son caractère exclusif, qui ne sont inférieures à aucune autre substance.
Propriétés uniques
L'eau possède des propriétés vraiment uniques qui sont déterminées par la structure de sa molécule. Une molécule d'eau contient un atome d'O et deux atomes d'H reliés à l'oxygène par des liaisons covalentes polaires. En raison de la disposition caractéristique des électrons dans cette molécule, il existe une asymétrie électrique particulière. L’atome d’oxygène est plus électronégatif et attire plus fortement les atomes d’hydrogène ; de ce fait, les paires d’électrons communes dans la molécule d’eau sont déplacées vers elle.
L'eau est un solvant idéal
Grâce à la polarité des molécules et à la capacité de créer des liaisons hydrogène, l'eau dissout facilement et rapidement les composés ioniques (acides, sels, bases). Les composés non ioniques mais polaires sont également très solubles dans l'eau. Nous parlons de composés dont les molécules contiennent des groupes polaires (chargés), par exemple des sucres, des acides aminés et des alcools simples.
Classe: 10
Présentation de la leçon
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Objectif de la leçon : se faire une idée d'une image holistique du monde en utilisant l'exemple de la substance de l'eau, en intégrant les connaissances des étudiants acquises dans les cours de physique, de chimie et de biologie.
Objectifs de la leçon :
- Pédagogique: l'assimilation par tous les étudiants d'un minimum standard d'informations factuelles sur la structure et les fonctions de l'eau à tous les niveaux de l'organisation du vivant.
- Pédagogique: amélioration des compétences supra-sujets pour comparer et analyser, établir des relations de cause à effet ; traduire des informations sous forme graphique (tableau), poser et résoudre des problèmes ; opérer avec des concepts et se connecter avec des connaissances précédemment acquises dans des cours de botanique, zoologie, anatomie ; raisonner par analogie, développer la mémoire, l'attention volontaire.
- Pédagogique: développer l'intérêt pour les phénomènes environnants, la capacité de travailler en binôme et en équipe, de dialoguer, d'écouter les camarades, de s'évaluer soi-même et les autres et de former une culture de la parole.
Résultats prévus : la capacité de caractériser les fonctions d'une substance en fonction de sa structure et de ses propriétés ; généralisation des connaissances acquises sur les fonctions de l'eau à différents niveaux d'organisation du vivant sous forme de tableau.
Type de cours : apprentissage de nouveaux matériaux et consolidation primaire des connaissances.
Méthodes d'enseignement: conversation, histoire de l'enseignant, projection d'illustrations, présentations, travail individuel avec texte, contrôle des connaissances.
Formes d'organisation des activités éducatives: travail en binôme (établissement d'un tableau récapitulatif), individuel, frontal, expérimentation.
Équipement: photographies, ordinateur, projecteur multimédia, documents de cours sur les tables des élèves, expériences de démonstration.
Progression de la leçon
Moment d'organisation (2 min.) : dites bonjour et présentez-vous aux enfants.
Introduction (5 minutes) :
L'eau est la substance la plus répandue et la plus étonnante sur Terre (par exemple, elle se dilate lorsqu'elle est refroidie, gèle déjà à 0 0 C, bout à 100 0 C, remplit de nombreuses fonctions et peut même stocker des informations). Il remplit les océans, les mers, les lacs et les rivières ; La vapeur d'eau fait également partie de l'air. L'eau est contenue dans les cellules de tous les organismes vivants (animaux, plantes, champignons, bactéries) en quantités importantes : dans le corps des mammifères, la fraction massique de l'eau est d'environ 70 %, et dans les concombres et les pastèques elle est d'environ 90 %, chez l'homme os - 45 % et dans le cerveau jusqu'à 90 %.
Objectifs de la leçon : Pourquoi y a-t-il plus d’eau dans les organismes vivants ? Pourquoi l’eau recouvre-t-elle la majeure partie du territoire ? Comment l’eau stocke-t-elle les informations ? Nous devrons répondre à ces questions à la fin de la leçon.
Comment nous allons travailler : Nous parlons, je parle, montrons des illustrations et des schémas (Présentation), pendant le processus d'explication nous remplissons les mots manquants dans les imprimés (Annexe 1). À la fin de la leçon, je vérifierai comment vous m'avez compris. Nous remplirons un tableau récapitulatif et j'apprécierai vos efforts.
Démonstration expériences:
Expérience n°1 :
But de l'expérience : prouver la solubilité des substances dans l'eau.
Déroulement de l'expérience : versez du sel ou du sucre dans un flacon avec de l'eau. Remuer.
Résultat: le sel (sucre) est complètement dissous.
Conclusion: l'eau est un bon solvant.
Expérience n°2
But de l'expérience : prouver la capacité de l'eau à se déplacer dans les vaisseaux de la tige en raison de la pression des racines et de la force d'aspiration de l'évaporation.
Déroulement de l'expérience : Placez la pousse de baume enracinée dans la solution d'encre pendant une journée.
Résultat: la tige et quelques feuilles du baume sont devenues bleues.
Conclusion: l'eau se déplace dans les vaisseaux de la tige en raison des forces d'adhésion entre les molécules à l'aide de la pression des racines et de la force d'aspiration de l'évaporation.
Expérience n°3 :
But de l'expérience : prouver la capacité de l'eau à se déplacer vers une zone à plus faible concentration de solvants.
Déroulement de l'expérience : Disposez des morceaux de pomme de terre identiques dans deux boîtes de Pétri. Versez de l'eau dans une tasse et une solution saline concentrée dans l'autre.
Résultat: les pommes de terre gonflaient dans l'eau claire, mais se ratatinaient dans une solution saline concentrée.
Conclusion: les molécules d'eau se déplacent vers une zone de concentration de solvant plus faible.
Explication du nouveau matériel (20 min.) :
Mené sous la forme d’une conversation. Nous étudions les substances selon un certain plan (j'écris au tableau) : structure - propriétés - fonctions sur niveaux du système organisations vivantes.
Structure moléculaire et liaisons intermoléculaires | Propriétés |
|---|---|
La molécule d'eau a une forme angulaire : les atomes d'hydrogène par rapport à l'oxygène forment un angle égal à environ 105 0. La molécule d'eau est donc - dipôle :
la partie de la molécule contenant de l'hydrogène est chargée positivement et la partie contenant de l'oxygène est chargée négativement. |
L'eau est un bon solvant. Les solutions sont formées par l'interaction d'un soluté avec des particules de solvant. Le processus de dissolution des solides dans les liquides peut être représenté comme suit : sous l'influence d'un solvant, des ions ou des molécules individuels se détachent progressivement de la surface du solide et sont uniformément répartis dans tout le volume du solvant. |
L'eau est un réactif dans les réactions hydrolyse
(destruction de substances chimiques complexes sous l'influence de l'eau en substances plus simples dotées de nouvelles propriétés) et un certain nombre d'autres réactions |
|
Liaisons hydrogène entre les molécules d’eau |
Les solutions d'un certain nombre de substances se forment en raison des liaisons hydrogène entre la substance et les molécules de solvant (sucres, gaz) |
Il existe de nombreuses liaisons hydrogène, il faut donc beaucoup d’énergie pour les rompre. |
L'eau a du bon conductivité thermique et grand capacité thermique . L'eau se réchauffe lentement et se refroidit lentement. |
Les liaisons hydrogène sont faibles |
Les molécules d'eau sont mobiles les unes par rapport aux autres |
Les forces de cohésion intermoléculaire créent des espaces entre les molécules |
L'eau est pratiquement incompressible |
Formation de liaisons hydrogène entre les molécules d'eau et d'autres substances |
L'eau est caractérisée par un systèmes biologiques valeur de force tension superficielle , fluidité de l'eau Expérience n°2 |
L'eau gèle à 0 0C, lors de la congélation de nombreuses liaisons hydrogène se forment, des espaces apparaissent entre les molécules |
La densité maximale de l'eau à 4 C° est de 1 g/cm3, la glace a une densité plus faible et flotte à sa surface. |
Expériences n°1 et n°3
| Fonctions aux niveaux du système d'organisation des êtres vivants |
|---|
L'eau fournit diffusion
- transport passif de substances entrant et sortant de la cellule vers une zone de concentration plus faible ( osmose)
Et pinocytose
, ainsi que le transport de substances hors de la cellule. |
|
Hydrophile les substances pénètrent dans la cellule .
|
L'eau est un thermostat. |
« Lubrifiant"dans les articulations, la cavité pleurale et le sac péricardique. |
|
Flux sanguin capillaire, mouvement des substances dans les capillaires du sol, flux ascendant et descendant des solutions dans les plantes. |
La glace protège les plans d’eau du gel. |
L'eau peut stocker des informations (Annexe 2).
Consolidation (13 min.) :
Tâches biologiques :
- Montrez du chrysanthème bleu ou vert. Comment de telles plantes sont-elles créées ? Sont-ils le résultat d’un élevage sélectif ?
- Pourquoi la peau de mes doigts se ride-t-elle après un bain prolongé ?
- Pourquoi une pomme rétrécit-elle dans un endroit chaud ?
Divisez la classe en trois groupes (en rangées). Le premier groupe note dans un cahier les fonctions de l'eau au niveau d'une cellule vivante. Le deuxième groupe se situe au niveau d'un organisme vivant. Le troisième groupe se situe au niveau des écosystèmes et de la biosphère. A la fin du travail, évaluez-vous par le nombre de fonctions trouvées. Le travail s'effectue en binôme.
Fonctions de l'eau
| Dans une cellule vivante | Dans un organisme vivant | Dans les écosystèmes et la biosphère |
|---|---|---|
1. Transport de substances dans la cellule. |
1. Refroidissement des organismes. |
1. Respiration et photosynthèse des organismes aquatiques. |
2. L'environnement principal de tous les processus biochimiques. |
2. « Lubrifiant » dans l'articulation, la cavité pleurale, le sac péricardique, le globe oculaire. |
2. Régulation de la température sur la planète. |
3. Participe à un certain nombre de réactions chimiques. |
3. Squelette hydrostatique. |
3. Habitat favorable aux organismes vivants. |
4. Préservation de la structure cellulaire. |
4. Protection fœtale des mammifères. |
4. Protection des réservoirs contre le gel. |
5. Pression de turgescence. |
5. Flux sanguin capillaire, courant descendant et ascendant dans les plantes. |
5. Une partie de l'habitat de l'animal. |
6. Montée des solutions du sol à travers les capillaires du sol. |
Résumer la leçon, évaluer le travail (2 min.)
L'eau et son rôle dans la vie cellulaire
1. Quelle est sa structure ? eau?
2. Quelle quantité d’eau (en %) est contenue dans les différentes cellules ?
3. Quel est le rôle de l’eau dans les organismes vivants ?
Le rôle de l'eau dans la cellule.
L'eau est l'une des substances les plus courantes sur notre planète. Dans une cellule, quantitativement, il occupe également la première place parmi les autres composés chimiques. Plus l'intensité est élevée métabolisme dans une cellule donnée, plus elle contient d’eau.
L'eau dans une cellule se présente sous deux formes : libre et liée. L'eau libre se trouve dans les espaces intercellulaires, les vaisseaux, les vacuoles et les cavités des organes. Il sert à transporter des substances de l’environnement vers la cellule et vice versa. L'eau liée fait partie de certaines structures cellulaires, situées entre les molécules protéiques, les membranes, les fibres, et est reliée à certains protéines.
L'eau remplit diverses fonctions : maintien du volume, élasticité cellules, dissolution de diverses substances. De plus, dans les systèmes vivants, la plupart des réactions chimiques se produisent dans des solutions aqueuses.
L'eau possède un certain nombre de propriétés extrêmement importantes pour les organismes vivants.
Propriétés de l'eau.
Propriétés uniques l'eau est déterminée par la structure de sa molécule. Une molécule d'eau est constituée d'un atome d'O lié à deux atomes d'H par des liaisons covalentes polaires. La disposition caractéristique des électrons dans une molécule d’eau lui confère une asymétrie électrique. L'atome d'oxygène le plus électronégatif attire plus fortement les électrons des atomes d'hydrogène, ce qui entraîne des paires partagées. électrons sont déplacés dans la molécule d’eau dans sa direction.
Par conséquent, bien que la molécule d’eau dans son ensemble soit déchargée, chacun des deux atomes d’hydrogène porte une charge partiellement positive (notée δ+) et l’atome d’oxygène porte une charge partiellement négative (δ-). La molécule d'eau est polarisée et est un dipôle (elle possède deux pôles) (Fig. 6).
La charge partiellement négative de l’atome d’oxygène d’une molécule d’eau est attirée par les atomes d’hydrogène partiellement positifs d’autres molécules. Ainsi, chaque molécule d’eau tend à former une liaison hydrogène avec quatre molécules d’eau voisines (Fig. 7).
L'eau est un bon solvant.
En raison de la polarité des molécules et de la capacité à former des liaisons hydrogène, l'eau dissout facilement les composés ioniques (sels, acides, bases). Certains composés non ioniques mais polaires sont également solubles dans l'eau, c'est-à-dire dont la molécule contient des groupes chargés (polaires), par exemple des sucres, des alcools simples, des acides aminés. Les substances hautement solubles dans l'eau sont dites hydrophiles (du grec hygros - humide et philia - amitié, inclination). Lorsqu’une substance entre en solution, ses molécules ou ions peuvent se déplacer plus librement et, par conséquent, la réactivité de la substance augmente.
Cela explique pourquoi l'eau est le principal milieu dans lequel se produisent la plupart des réactions chimiques, et toutes les réactions d'hydrolyse et de nombreuses réactions redox se produisent avec la participation directe de l'eau.
Les substances peu ou totalement insolubles dans l'eau sont appelées hydrophobes (du grec phobos - peur). Il s'agit notamment des graisses, acides nucléiques, quelques protéines. Ces substances peuvent former des interfaces avec l’eau au niveau desquelles de nombreuses réactions chimiques ont lieu. Par conséquent, le fait que l’eau ne dissolve pas les substances non polaires est également très important pour les organismes vivants. Parmi les propriétés physiologiquement importantes de l’eau figure sa capacité à dissoudre les gaz (O2, C, etc.).
L'eau a une capacité thermique élevée, c'est-à-dire la capacité d'absorber de l'énergie thermique avec une augmentation minime de sa propre température. La grande capacité thermique de l’eau protège les tissus corporels des augmentations rapides et fortes de température. De nombreux organismes se refroidissent par évaporation de l'eau (transpiration chez les plantes, transpiration chez les animaux).
L’eau possède également une conductivité thermique élevée, assurant une répartition uniforme de la chaleur dans tout le corps. Par conséquent, une capacité thermique spécifique élevée et une conductivité thermique élevée font de l’eau un liquide idéal pour maintenir l’équilibre thermique des cellules et des organismes.
L'eau ne se comprime pratiquement pas, créant une pression de turgescence, déterminant le volume et l'élasticité des cellules et des tissus. Ainsi, c'est le squelette hydrostatique qui maintient la forme des vers ronds, des méduses et d'autres organismes.
L'eau se caractérise par une force de tension superficielle optimale pour les systèmes biologiques, qui résulte de la formation de liaisons hydrogène entre les molécules d'eau et les molécules d'autres substances. En raison de la force de la tension superficielle, un flux sanguin capillaire et des courants ascendants et descendants de solutions dans les plantes se produisent.
Substances hydrophiles et hydrophobes.
1. Quelle est la particularité de la structure de la molécule d'eau ?
2. Quelle est l’importance de l’eau comme solvant ?
3. Quelle est la conductivité thermique et la capacité thermique de l’eau ?
4. Pourquoi pense-t-on que l’eau est un liquide idéal pour une cellule ?
5. Quel est le rôle de l’eau dans la cellule ?
6. Quelles sont les mesures structurelles et propriétés physiques et chimiques l'eau détermine-t-elle son rôle biologique dans la cellule ?
La formation de cristaux de glace dans les cellules peut entraîner leur destruction, voire leur mort. On sait que les solutions de diverses substances gèlent à une température inférieure à celle eau propre. Par conséquent, certains organismes accumulent dans leurs tissus des substances qui empêchent le gel et la formation de cristaux de glace. Ainsi, les grenouilles peuvent reprendre vie après avoir été gelées dans la glace. Ceci est assuré contenu accru dans leurs cellules, du glucose et d'autres substances.
Kamensky A. A., Kriksunov E. V., Pasechnik V. V. Biologie 10e année
Soumis par les lecteurs du site Web
Solution détaillée du paragraphe 7 en biologie pour les élèves de 10e année, auteurs Kamensky A.A., Kriksunov E.A., Pasechnik V.V. 2014
- Gdz classeur en biologie pour la 10e année, vous pouvez trouver
1. Quelle est la structure de l’eau ?
Répondre. La molécule d'eau a une structure angulaire : les noyaux qui la composent forment un triangle isocèle, à la base duquel se trouvent deux hydrogènes, et au sommet - un atome d'oxygène. Internucléaire Distances O-H proche de 0,1 nm, la distance entre les noyaux des atomes d'hydrogène est de 0,15 nm. Parmi les six électrons qui composent la couche électronique externe de l’atome d’oxygène dans la molécule d’eau, deux paires d’électrons forment une forme covalente. Connexions O-N, et les quatre électrons restants représentent deux paires d'électrons libres.
Une molécule d'eau est un petit dipôle contenant des charges positives et négatives à ses pôles. Il y a un manque de densité électronique à proximité des noyaux d'hydrogène, et sur côté opposé molécules, à proximité du noyau d’oxygène, il y a un excès de densité électronique. C'est cette structure qui détermine la polarité de la molécule d'eau.
2. Quelle quantité d’eau (en %) est contenue dans les différentes cellules ?
La quantité d'eau varie selon les tissus et organes. Ainsi, chez l'homme, sa teneur dans la matière grise du cerveau est de 85 % et dans le tissu osseux de 22 %. La teneur en eau la plus élevée dans le corps est observée pendant la période embryonnaire (95 %) et diminue progressivement avec l'âge.
La teneur en eau des différents organes végétaux varie dans des limites assez larges. Cela varie en fonction des conditions environnementales, de l'âge et du type de plantes. Ainsi, la teneur en eau des feuilles de laitue est de 93 à 95 %, celle du maïs de 75 à 77 %. La quantité d'eau n'est pas la même différents organes plantes : les feuilles de tournesol contiennent 80 à 83 % d'eau, les tiges - 87 à 89 %, les racines - 73 à 75 %. La teneur en eau de 6 à 11 % est typique principalement des graines séchées à l'air, dans lesquelles les processus vitaux sont inhibés. L'eau est contenue dans les cellules vivantes, les éléments morts du xylème et les espaces intercellulaires. Dans les espaces intercellulaires, l’eau est à l’état de vapeur. Les principaux organes d'évaporation de la plante sont les feuilles. À cet égard, il est naturel que le plus grand nombre l'eau remplit les espaces intercellulaires des feuilles. A l’état liquide, l’eau est dans diverses pièces cellules : membrane cellulaire, vacuole, cytoplasme. Les vacuoles sont la partie la plus riche en eau de la cellule, où sa teneur atteint 98 %. À la teneur en eau la plus élevée, la teneur en eau du cytoplasme est de 95 %. Contenu le plus bas l'eau est caractéristique des membranes cellulaires. La détermination quantitative de la teneur en eau des membranes cellulaires est difficile ; il se situerait apparemment entre 30 et 50 %. Formes d'eau dans différentes parties les cellules végétales sont également différentes.
3. Quel est le rôle de l’eau dans les organismes vivants ?
Répondre. L'eau est le composant prédominant de tous les organismes vivants. Il possède des propriétés uniques en raison de ses caractéristiques structurelles : les molécules d’eau ont la forme d’un dipôle et des liaisons hydrogène se forment entre elles. La teneur moyenne en eau des cellules de la plupart des organismes vivants est d'environ 70 %. L'eau dans la cellule est présente sous deux formes : libre (95 % de toute l'eau cellulaire) et liée (4 à 5 % liée aux protéines).
Fonctions de l'eau :
1. L'eau comme solvant. De nombreuses réactions chimiques dans une cellule sont ioniques et ne se produisent donc que dans milieu aquatique. Les substances qui se dissolvent dans l'eau sont dites hydrophiles (alcools, sucres, aldéhydes, acides aminés), celles qui ne se dissolvent pas sont dites hydrophobes ( acides gras, cellulose).
2. L'eau comme réactif. L'eau est impliquée dans de nombreuses réactions chimiques : réactions de polymérisation, hydrolyse et processus de photosynthèse.
3. Fonction de transport. Mouvement dans tout le corps avec l'eau des substances dissoutes dans ses différentes parties et élimination des produits inutiles du corps.
4. L'eau comme thermostabilisateur et thermostat. Cette fonction est due aux propriétés de l'eau telles qu'une capacité thermique élevée - elle atténue l'effet sur le corps des changements importants de température dans l'environnement ; conductivité thermique élevée - permet au corps de maintenir la même température dans tout son volume ; chaleur d'évaporation élevée - utilisée pour refroidir le corps pendant la transpiration chez les mammifères et la transpiration chez les plantes.
5. Fonction structurelle. Le cytoplasme des cellules contient de 60 à 95 % d'eau, et c'est elle qui donne aux cellules leur forme normale. Chez les plantes, l'eau maintient la turgescence (l'élasticité de la membrane endoplasmique), chez certains animaux elle sert de squelette hydrostatique (méduses)
Questions après le § 7
1. Quelle est la particularité de la structure de la molécule d'eau ?
Répondre. Les propriétés uniques de l'eau sont déterminées par la structure de sa molécule. Une molécule d'eau est constituée d'un atome d'O lié à deux atomes d'H par des liaisons covalentes polaires. La disposition caractéristique des électrons dans une molécule d’eau lui confère une asymétrie électrique. L'atome d'oxygène le plus électronégatif attire plus fortement les électrons des atomes d'hydrogène, ce qui déplace vers lui les paires d'électrons communes dans la molécule d'eau. Par conséquent, bien que la molécule d’eau dans son ensemble soit déchargée, chacun des deux atomes d’hydrogène porte une charge partiellement positive (notée 8+) et l’atome d’oxygène porte une charge partiellement négative (8-). La molécule d'eau est polarisée et est un dipôle (elle possède deux pôles).
La charge partiellement négative de l’atome d’oxygène d’une molécule d’eau est attirée par les atomes d’hydrogène partiellement positifs d’autres molécules. Ainsi, chaque molécule d’eau a tendance à se lier hydrogène avec quatre molécules d’eau voisines.
2. Quelle est l’importance de l’eau comme solvant ?
Répondre. En raison de la polarité des molécules et de la capacité à former des liaisons hydrogène, l'eau dissout facilement les composés ioniques (sels, acides, bases). Certains composés non ioniques mais polaires sont également solubles dans l'eau, c'est-à-dire dont la molécule contient des groupes chargés (polaires), par exemple des sucres, des alcools simples, des acides aminés. Les substances hautement solubles dans l'eau sont dites hydrophiles (du grec hygros - humide et philia - amitié, inclination). Lorsqu’une substance entre en solution, ses molécules ou ions peuvent se déplacer plus librement et, par conséquent, la réactivité de la substance augmente. Cela explique pourquoi l'eau est le principal milieu dans lequel se produisent la plupart des réactions chimiques, et toutes les réactions d'hydrolyse et de nombreuses réactions redox se produisent avec la participation directe de l'eau.
Les substances peu ou totalement insolubles dans l'eau sont appelées hydrophobes (du grec phobos - peur). Ceux-ci comprennent les graisses, les acides nucléiques, certaines protéines et polysaccharides. Ces substances peuvent former des interfaces avec l’eau au niveau desquelles de nombreuses réactions chimiques ont lieu. Par conséquent, le fait que l’eau ne dissolve pas les substances non polaires est également très important pour les organismes vivants. Parmi les propriétés physiologiquement importantes de l’eau figure sa capacité à dissoudre les gaz (O2, CO2, etc.).
3. Quelle est la conductivité thermique et la capacité thermique de l’eau ?
Répondre. L'eau a une capacité thermique élevée, c'est-à-dire la capacité d'absorber de l'énergie thermique avec une augmentation minime de sa propre température. La grande capacité thermique de l’eau protège les tissus corporels des augmentations rapides et fortes de température. De nombreux organismes se refroidissent par évaporation de l'eau (transpiration chez les plantes, transpiration chez les animaux).
4. Pourquoi pense-t-on que l’eau est un liquide idéal pour une cellule ?
Répondre. Teneur élevée en eau dans la cellule - la condition la plus importante ses activités. Avec la perte de la majeure partie de l'eau, de nombreux organismes meurent et un certain nombre d'organismes unicellulaires et même multicellulaires perdent temporairement tout signe de vie. Cet état est appelé animation suspendue. Après hydratation, les cellules se réveillent et redeviennent actives.
La molécule d'eau est électriquement neutre. Mais charge électriqueà l'intérieur de la molécule, elle est inégalement répartie : dans la région des atomes d'hydrogène (plus précisément des protons), la charge positive prédomine, dans la région où se trouve l'oxygène, la densité de charge négative est plus élevée. Une particule d’eau est donc un dipôle. La propriété dipolaire d'une molécule d'eau explique sa capacité à s'orienter dans un champ électrique et à s'attacher à diverses molécules et sections de molécules porteuses d'une charge. En conséquence, des hydrates se forment. La capacité de l’eau à former des hydrates est due à ses propriétés universelles de solvant. Si l'énergie d'attraction des molécules d'eau vers les molécules d'une substance est supérieure à l'énergie d'attraction entre les molécules d'eau, alors la substance se dissout. En fonction de cela, on distingue les substances hydrophiles (du grec hydros - eau et phileo - amour) hautement solubles dans l'eau (par exemple, sels, alcalis, acides, etc.) et hydrophobes (du grec hydros - eau et phobos - peur) de substances difficilement ou pas du tout solubles dans l'eau (graisses, substances grasses, caoutchouc, etc.). La composition des membranes cellulaires comprend des substances ressemblant à de la graisse qui limitent la transition de l'environnement externe vers les cellules et inversement, ainsi que d'une partie de la cellule à une autre.
La plupart des réactions se produisant dans une cellule ne peuvent se produire que dans une solution aqueuse. L'eau participe directement à de nombreuses réactions. Par exemple, la dégradation des protéines, des glucides et d'autres substances résulte de leur interaction avec l'eau catalysée par des enzymes. De telles réactions sont appelées réactions d'hydrolyse (du grec hydros - eau et lyse - clivage).
L'eau a une capacité thermique élevée et en même temps une conductivité thermique relativement élevée pour les liquides. Ces propriétés font de l’eau un liquide idéal pour maintenir l’équilibre thermique des cellules et des organismes.
L'eau est le principal milieu des réactions biochimiques de la cellule. C'est une source d'oxygène libéré lors de la photosynthèse et d'hydrogène, qui sert à restituer les produits d'assimilation du dioxyde de carbone. Et enfin, l'eau est le principal moyen de transport des substances dans l'organisme (flux sanguin et lymphatique, courants ascendants et descendants de solutions à travers les vaisseaux des plantes) et dans la cellule.
5. Quel est le rôle de l'eau dans la cellule
Assurer l’élasticité des cellules. Les conséquences de la perte d'eau des cellules sont le flétrissement des feuilles, le dessèchement des fruits ;
Accélération des réactions chimiques en dissolvant des substances dans l'eau ;
Assurer le mouvement des substances : l'entrée de la plupart des substances dans la cellule et leur élimination hors de la cellule sous forme de solutions ;
Assurer la dissolution de nombreux produits chimiques (un certain nombre de sels, de sucres) ;
Participation à un certain nombre de réactions chimiques ;
Participation au processus de thermorégulation grâce à la capacité de chauffer et de refroidir lentement.
6. Quelles propriétés structurelles et physico-chimiques de l'eau déterminent son rôle biologique dans la cellule ?
Répondre. Les propriétés physico-chimiques structurelles de l’eau déterminent ses fonctions biologiques.
L'eau est un bon solvant. En raison de la polarité des molécules et de la capacité à former des liaisons hydrogène, l'eau dissout facilement les composés ioniques (sels, acides, bases).
L'eau a une capacité thermique élevée, c'est-à-dire la capacité d'absorber de l'énergie thermique avec une augmentation minime de sa propre température. La grande capacité thermique de l’eau protège les tissus corporels des augmentations rapides et fortes de température. De nombreux organismes se refroidissent par évaporation de l'eau (transpiration chez les plantes, transpiration chez les animaux).
L’eau possède également une conductivité thermique élevée, assurant une répartition uniforme de la chaleur dans tout le corps. Par conséquent, une capacité thermique spécifique élevée et une conductivité thermique élevée font de l’eau un liquide idéal pour maintenir l’équilibre thermique des cellules et des organismes.
L'eau ne se comprime pratiquement pas, créant une pression de turgescence, déterminant le volume et l'élasticité des cellules et des tissus. Ainsi, c'est le squelette hydrostatique qui maintient la forme des vers ronds, des méduses et d'autres organismes.
L'eau se caractérise par une force de tension superficielle optimale pour les systèmes biologiques, qui résulte de la formation de liaisons hydrogène entre les molécules d'eau et les molécules d'autres substances. En raison de la force de la tension superficielle, un flux sanguin capillaire et des courants ascendants et descendants de solutions dans les plantes se produisent.
Dans certains processus biochimiques, l’eau joue le rôle de substrat.