Подвижность, активность воды, напрямую зависит от ее состояния в клетке. С этой точки зрения, в физиологии растений принято различать свободную и связанную воду.
Последние исследования показывают, что не существует резкой границы между различными формами связанной воды и между связанной и свободной водой.
По сути, вся доступная клетке вода связана с веществами, содержащимися в клеточной стенке, протоплазме и вакуолярной жидкости. Меняется только форма и природа (прочность) этой связи, что обусловлено специфическими характеристиками химических соединений, входящих в состав клетки, и взаимодействием между этими соединениями.
Следующие фракции воды относятся к категории связанной воды:
(a) осмотически связанные (удерживаемые осмотически активными веществами, т.е. гидратированные). Осмотически связанные частицы воды являются наиболее активными участниками физиологических процессов. Поэтому концентрация осмотически связанной воды зависит от количества растворителей, присутствующих в клетке;
(b) коллоидно-связанную (гидратно-связанную) воду, которая включает внутриклеточную воду (включая иммобилизованную воду) и межклеточную воду (расположенную на поверхности коллоидов и между ними) в пределах коллоидной системы. Коллоидно-связанная вода является наименее подвижной и образует наиболее стабильную часть водного запаса клетки, обеспечивая ее стабильность в неблагоприятных условиях жизни. Концентрация воды в коллоидных соединениях зависит от концентрации гидрофильных биоколлоидов и степени их гидратации, что, в свою очередь, связано с их водоудерживающей способностью;
3) гидрофобно стабилизированные (в основном в мембранах).
Вода удерживается в клетках путем осмоса и набухания биоколлоидов.
Физиологи имеют в виду условно связанную воду, которая не замерзает при понижении температуры до 10°C. Связывание молекул воды (добавление растворителей, гидрофобные взаимодействия и т.д.) уменьшает их энергию. Это является причиной снижения водного потенциала клетки по сравнению с чистой водой.
Капиллярно-абсорбированная (пространственно стабилизированная) вода присутствует в клеточных стенках и кровеносных сосудах проводящей системы. Это наиболее подвижная форма и классифицируется как свободная вода. Свободная вода — это вода, которая сохраняет все или почти все свойства чистой воды. Свободная вода легко перемещается, участвует в различных биохимических реакциях, испаряется при транспирации и замерзает при низких температурах.
Клеточные стенки содержат две фракции поглощенной капиллярами воды: подвижную и неподвижную. Малоподвижная вода находится в микрокапиллярных пространствах и удерживается водородными связями микрофибрилл целлюлозы. Подвижная фракция составляет значительную часть воды, находится в больших капиллярных пространствах между микрофибриллами целлюлозы и легко перемещается.
Вакуоль занимает первое место в клетке по содержанию воды (около 98%). В вакуольном соке соли, сахара и органические кислоты находятся в растворе, а белки, дубильные вещества и муцилаж образуют гидрофильную коллоидную фракцию вакуоли. В вакуолярном соке преобладает вода, удерживаемая относительно низкомолекулярными соединениями (осмотически связанная) и свободная вода.
Содержание воды в цитоплазме может составлять до 95% от цитоплазматической массы. Гидрофильные коллоиды в цитоплазме — это в основном белки. Вода в пределах 1 нм от поверхности молекулы белка плотно связана и не имеет регулярной гексагональной структуры (коллоидно-связанная вода). Сама цитоплазма содержит свободную, коллоидно и осмотически связанную воду. Кроме того, протоплазма содержит определенное количество ионов, поэтому часть воды осмотически связана.
Пластиды, митохондрии и ядра отделены от цитоплазмы собственными мембранами. Их объем изменяется под воздействием осмотических сил. Содержание воды в пластидах и митохондриях обычно ниже, чем в цитоплазме (около 50% в хлоропласте), из-за большого количества присутствующих липидов и липофильных веществ.
Клеточные стенки имеют самое низкое содержание воды (30-50%). Клеточные стенки в значительной степени гигроскопичны из-за высокогидрофильной природы их пектиновых и целлюлозных компонентов. В результате вода в клеточной мембране растительных клеток в основном связана с коллоидами. Миграция воды за пределы проводящих пучков происходит в основном вдоль клеточных стенок.
Вода присутствует во всех органах и тканях растений и образует непрерывную фазу. Высокое содержание воды характерно для вегетативных органов зеленых растений. Во время развития отдельных органов водоудерживающая способность протоплазматических коллоидов обычно уменьшается, что приводит к снижению содержания воды в тканях. Низкое содержание воды характерно для семян и грибковых спор.
Читайте также:
III. полиэтилен и холодная вода.
PE и PE. III. типы канализации как подземные дренажные сооружения.
Вода в подземных водных системах, подземных водных системах, подземных водных системах, подземных водных системах, подземных водных системах, подземных водных системах, подземных водных системах. Кинематический расчет инвертора.
Выбор внутренней системы ОВКВ.
Выбор толщины стенки магистрального трубопровода.
Гидравлический расчет трубопроводов холодной воды.
Графический метод расчета трубопроводов.
Упражнение 11: Изучите текст мандата и внесите необходимые исправления. Напишите доверенность, содержащую всю необходимую информацию.
Вода в глинистых почвах в значительной степени определяет свойства почвы, которые зависят от ее относительного содержания воды. Это связано с взаимодействием молекул воды в результате действия электромолекулярных сил на поверхности коллоидных и глиносодержащих частиц почвы. Твердые частицы почвы, состоящие из этих или других обычно кристаллических минералов, имеют на своей поверхности статический электрический заряд, который обычно отрицательный. Молекулы воды, которые являются диполями, и ионы противоположно заряженных веществ, растворенных в грунтовых водах, попадая в поле заряда частицы почвы, ориентируются определенным образом и притягиваются к поверхности этой частицы. В результате поверхность твердой частицы покрывается монослоем молекул воды.
Вода, адсорбированная на поверхности твердой частицы, называется связанной (она связана с твердой частицей). Эта вода образует гидратированные мембраны вокруг твердого тела и часто называется мембранной водой. Поскольку удельные силы взаимодействия в слое адсорбированной воды варьируются от очень высоких значений до нуля, этот слой традиционно разделяют на слои прочно и слабо связанной воды.
Прочно связанная вода, состоящая из одного или нескольких молекулярных слоев, обладает свойствами, которые значительно отличаются от свойств свободной воды. Свойства прочно связанной воды больше похожи на свойства твердых тел, чем жидкостей. Он не может быть отделен от твердых частиц силами, в тысячи раз превышающими силу тяжести, он замерзает при температуре значительно ниже 0 °C, он имеет более высокую плотность, чем свободная вода, он обладает свойствами выцветания, и он может быть отделен от твердых частиц только путем испарения при температуре выше 100 °C.
Свободно связанная вода является диффузионным переходным слоем от прочно связанной к свободной воде. Она обладает свойствами прочно связанной воды, но они слабее. Это происходит потому, что силы взаимодействия между поверхностью твердых частиц и молекулами воды в разрушающемся водном слое сильно уменьшаются.
Поскольку удельные силы взаимодействия изменяются в пределах прочно связанного слоя воды, свойства пылевато-глинистых почв в значительной степени зависят от толщины рыхлой водной пленки. При этом эта зависимость тем больше, чем более фрагментирована почва, так как чем более фрагментирована почва, содержащая глинистые и особенно коллоидные частицы, тем больше их удельная поверхность, т.е. общая площадь поверхности глинистых и глинисто-песчаных частиц в тысячи раз больше, чем у песка. Он также зависит от минералогического состава глинистых частиц. Таким образом, минеральный состав и удельная площадь поверхности пылевидных глинистых частиц определяют их специфические свойства.
Наличие воды, связанной между частицами пылевато-глинистой почвы (мембранной), определяет ее пластичность. Чем толще водяная пленка, тем ниже прочность почвы, и наоборот. Изменение толщины водной пленки, окружающей частицы пылевато-глинистой почвы, приводит к изменению ее состояния от почти жидкого до твердого. Если толщина водяной пленки небольшая, адгезия пылевато-глинистой почвы хорошая. Поскольку сцепление в значительной степени обусловлено связанной водой, таким грунтам присуща способность к сползанию.
Увлажнение пылевато-суглинистых почв приводит к увеличению толщины водных пленок между частицами и сопровождается увеличением объема почвы, т.е. ее набуханием. И наоборот, когда почва высыхает, алеврито-глинистая почва сжимается из-за истончения водной пленки (усадка почвы). Если связность почвы обусловлена наличием мембранной воды или растворимых солей, смачивание почвы может привести к полному смачиванию.
Если в пыльной глинистой почве мало рыхлой воды и все ее поры заполнены водой, инфильтрация практически невозможна. Именно поэтому строители используют мягкую глину в качестве влагоизоляционного материала.
Когезия (прочность) почвы, которая зависит от толщины слоя рыхлой воды, может быть резко снижена, если нарушается порядок расположения молекул воды и частиц (например, при динамическом воздействии или замешивании).
Капиллярная вода движется через тонкие поры в почве. Это движение обусловлено поверхностным натяжением и смачиванием. Вода поднимается по капиллярам малого диаметра, тем более тяжелым, чем тяжелее механический состав почвы и грунта.
Сама капиллярная вода поднимается выше уровня грунтовых вод. Если объем капиллярной воды уменьшается из-за высыхания почвы, он может быть восстановлен путем подъема через новые капилляры грунтовых вод, как в капиллярной трубке, один конец которой погружен в воду.
Движущаяся вода чаще всего встречается в песке. Он встречается как в однородных, так и в слоистых пластах при замачивании сверху. В однородных слоях образование взвешенной воды зависит от гранулометрического состава песка и его начальной влажности. В крупнозернистых песках не образуется взвеси.
Взвешенная вода отличается от капиллярной тем, что она не находится в прямом контакте с поверхностью грунтовых вод и поэтому не может забирать воду из грунтовых вод. Воду в таком состоянии в земле можно сравнить с водой в капилляре, нижний конец которого не выходит в воду.
В сухих песках в верхних слоях образуется взвесь, толщина которой измеряется в сантиметрах, реже в дециметрах. В стратифицированных слоях взвешенная вода образуется на границе двух слоев с разным размером зерен.
Гравитационные воды делятся на фильтрат и грунтовые воды. Просачивающаяся вода находится в основном в зоне аэрации и движется сверху вниз под действием силы тяжести. Движение продолжается до тех пор, пока не встретит слой почвы с низкой проницаемостью, который фактически является непроницаемым и водонепроницаемым горизонтом. Затем вода продолжает двигаться под давлением грунтовых вод в виде подземного потока. Слой почвы, в котором движутся грунтовые воды, называется водоносным горизонтом.
Просачивающаяся вода оказывает локальное воздействие на коренные породы. В частности, глина, лёсс и другие связные материалы теряют свою прочность только на пути своего движения. В других частях пласта порода сохраняет свою прочность. Поток подземных вод влияет на весь водоем, через который они движутся.
Содержание гравитационной влаги в почве зависит от ее пористости. В глинистых почвах с небольшим количеством макропор гравитационная вода находится на низком уровне и может вообще отсутствовать, если почва сильно уплотнена. В крупнозернистых почвах (гравий, камни) и крупнозернистых песках гравитационная вода может иметь большее значение, чем другие типы воды.
Гравитационная вода обладает всеми характеристиками обычной воды. Его химический состав может меняться, так как в нем содержатся растворенные соли и газы, а также вещества, находящиеся в коллоидном состоянии. Количество веществ, содержащихся в подземных водах, называется общей минерализацией воды и может колебаться в широких пределах — от нескольких сотен миллиграммов до нескольких сотен граммов на литр, в то время как минерализация морской воды составляет около 35 г/л. Соленость грунтовых вод обычно увеличивается с глубиной. Растворимые соли наиболее многочисленны в районах добычи соли, а также в пустынных и полупустынных водах в засушливом климате.
Растворенные в воде соли находятся в подвижном равновесии с твердым компонентом почвы и взаимодействуют с ним. Кремниевая кислота и полутвердые оксиды находятся в коллоидном состоянии. Средний уровень pH грунтовых вод колеблется в пределах около 7. По мере увеличения общей солености pH увеличивается. В районах известняка, соленой глины и засоленных почв pH природных грунтовых вод может колебаться от 9 до 10.
Дата добавления: 2015-01-29 ; Просмотров: 97 ; Нарушение авторских прав
Оглавление
Вода свободная и связанная
За редким исключением (кость и зубная эмаль), вода является доминирующим компонентом клетки. Он действует как естественный растворитель и диспергатор минеральных ионов и других веществ, играя важную роль в протоплазматической коллоидной системе. Эксперименты по микроинъекции показали, что вода легко смешивается с протоплазмой. Он также необходим для клеточного метаболизма, поскольку физиологические процессы протекают исключительно в водной среде. Молекулы воды участвуют во многих ферментативных реакциях в клетке и могут вырабатываться в результате метаболических процессов (воды, полученной таким образом, недостаточно для нужд клетки, и ее необходимо пополнять из внеклеточных жидкостей). Наконец, вода служит источником ионов водорода в процессе фотосинтеза.
В клетке существует две формы воды: свободная вода и связанная вода. Свободная вода составляет 95% всей воды в клетке и используется в основном как растворитель и дисперсионная среда для протоплазматической коллоидной системы. Связанная вода, которая составляет всего 4-5% клеточной воды, слабо связана с белками водородными и другими связями. Он содержит так называемую иммобилизованную воду, которая входит в состав фибриллярных структур макромолекул. Благодаря асимметричному распределению заряда молекула воды действует как диполь (рис. 1) и поэтому может связываться как с положительно, так и с отрицательно заряженными группами в белке. Таким образом, каждая аминогруппа в молекуле белка может связать 2,6 молекул воды.
Рисунок 1. Молекула воды как диполь.
Помимо всех этих функций, в качестве растворителя, диспергирующего агента и компонента метаболических реакций, вода также используется для удаления различных веществ из клетки. Кроме того, благодаря своей высокой теплоемкости он поглощает тепло, что предотвращает резкие перепады температуры в камере.
Содержание воды в организме зависит от возраста и метаболической активности. Он наиболее высок у эмбриона (90-95%) и постепенно снижается с возрастом. Содержание воды в различных тканях меняется в зависимости от их метаболической активности. Например, серое вещество мозга содержит 85%, а белое — 78%. Ткани с низким содержанием воды — это кость (20%) и зубная эмаль (10%).
Время, необходимое для полного восполнения количества воды, соответствующего весу тела, варьируется в зависимости от среды, к которой адаптирован организм. Например, амеба живет семь дней, человек — четыре недели, верблюд — три месяца, черепаха — один год, а пустынный кактус — 29 лет. У верблюда большое количество воды образуется в результате окисления жира в горбе.
Nowinski W., Robertis E. de, Saez F.
⇐ Перейти на первую страницу ⇐
⇑ Вернуться в начало страницы ⇑
Библиотека Ordo Deus ⇒ ⇒
⇐ Цитоплазма
⇓ Каталог систематический ⇓
Коацервация и связанная вода ⇒
Предупреждение. Вы находитесь в библиотеке Ordo Deus. Все книги в электронном формате в библиотеке Ordo Deus принадлежат их законным владельцам (авторам, переводчикам, издателям). Все книги и статьи взяты из открытых источников и размещены здесь только для ознакомления.
Библиотека Ordo Deus не получает коммерческой прибыли.
Все авторские права принадлежат правообладателям. Если вы являетесь автором этого документа и хотите дополнить или изменить его, предоставить информацию об авторе, опубликовать другие документы или, возможно, не хотите, чтобы ваш материал был в библиотеке, пожалуйста, свяжитесь с нами по электронной почте: info @ ordodeus. email: info @ ordodeus Формы для связи с нами напрямую находятся в нижней части страницы «Контакты» и в Уставе Ordo Deus — используйте кнопку «Контакты» в верхней части страницы или ссылку в оглавлении, чтобы перейти на эти страницы.
Вы решительно не желаете исчезать из этого мира? Хотите ли вы прожить другую жизнь? Хотите ли вы начать все сначала? Хотите ли вы исправить ошибки этой жизни? Осуществить свои нереализованные мечты? Перейдите по этой ссылке: «главная страница».
