Вода в клетката

От неорганичните вещества, които участват в състава на биосферата, на водата се пада първостепенна роля. Тя е главният компонент на живите организми. Животът е възникнал във водна среда и е невъзмижен без нея. Водата е основната среда за протичане на жизнените процеси. Нейното съдържание в организмите е твърде високо и в значителна степен превишава съдържанието на което и да е друго вещество в тях. При стареенето на организма съдържанието на вода намалява. В многоклетъчните организми водата е разпределена неравномерно, като освен в клетките тя се съдържа и в междуклетъчните пространства, и в телесните сокове и течности. Сравнително по-бедни на вода са семената на растенията, както и костите, хрущялите и мастната тъкан на животните.

 

Водата е много динамична съставка на биосферата. Организмите непрекъснато я поемат и отдават в околната среда. Водата активно участва в биохимичните процеси, които се извършват в живия организъм. Например при хидратация и дехидратация се присъединяват и се отделят молекули вода. Хидролизното разграждане на веществата е свързано с непосредственото участие на водата. Тя е краен продукт на анаеробните окислителни реакции в организмите.

Повишената разтворимост във вода на нейонните, но полярни съединения, каквито са например простите алкохоли, алдехидите, кетоните, монозахаридите, олигозахаридите и други, се обуславя от склоннистта на молекулите на водата да образуват водородни връзки с полярните функционални групи на тези вещества, например с хидроксилните групи на монозахаридите, олигозахаридите и алкохолите или с кислородния атом на карбонилната група на алдехиите и кетоните.

Водата добре разтваря повечето кристални соли, понеже има много висока диелектрична пропускливост. Освен това нейните молекули проявяват склонност да се съединяват с йоните на солта, като образуват хидрирани йони. Тези две свойства на водата се дължат на полярността на нейните молекули.

Разтворените във вода соли или полярни молекули значително изменят структурата на течната вода. Всеки йон на разтворената сол, както и всяка полярна група на разтвореното полярно съединение при хидрирането си се обкръжава от водни диполи. Хидратираните йони или полярни групи съществено се отличават по форма и по структура от лучайните струпвания от водни молекули в чистата вода, които се образуват в резултат на непрекъснатото възникване и разрушаване на водородни връзки между водните молекули. Всеки хидриран йон или всяка хидратирана полярна група са заобиколени от водни молекули, които образуват хидратационна обвивка около йона или полярната група. Хидратационната вода е фиксирана и наподобява свойствта на водата в твърдо агрегатно състояние. В нея веществата по-трудно дифундират.

Значителна част от водата в организма е хидратационна. Редица важни биологични свойства на нуклеиновите киселини, белтъчните вещества, полизахаридите и другите клетъчни макромолекули се обуславят от взаимодействието им с обкръжаващите ги молекули вода.

Водата диспергира амфипатичните съединения. Това са вещества, които съдържат в молекулата си както хидрофобни, така и полярни групи. Повечето от биомолекулите са амфипатични съединения. Такива са например нуклеиновите киселини, белтъчните вещества, полярните липиди, мастните киселини и така нататък. При това диспергиране се образуват мицели, които съдържат голям брой (стотици и дори хиляди) молекули от амфипатичното вещество. Този вид разтваряне - чрез диспергиране до мицели, се осъществява чрез кооперирано въздействие както на хидрофобните връзки, които възникват между неполярните групи на амфипатичното вещества, така и на водородните връзки, които възникват между полярните групи на това вещество и молекулите на водата, играеща ролята на разтворител.

В сравнение с повечето течности водата има редица "особени" свойства, които, макар и не уникални, я правят незаменима среда за протичане на жизнените процеси в организмите. ОБстоятелството, че плътността на водата превишава плътността на леда, има важни биологични последствия  за екологията на водните организми. Поради високата си топлоемкост водата проявява в организма топлинно-буферни свойства при непрекъснатите температурни колебания в околната среда. Добрата топлопроводимост на водата допринася за отсраняването на отделни микропрегрявания или микроохлаждания в многоклетъчния организъм, като се постига изравняване на температурата в него. Водата има много висока температура на изпаряване. Това й свойство допринася за ефективното топлоотдаване при изпаряването на потта. Високата й диелектрична пропускливост я прави много добър разтворител на полярната и йонните съединения. Те се дисоциират електролитно във воден разтвор. Това е от първостепенно значение за поддържане на осмотичното налягане на водните разтвори и за протичане на много биохимични процеси в тях.

Поради сравнително много високия си вискозитет водата е лесно подвижна и заедно с разтворените в нея вещества лесно преминава от едно място в руго в многоклетъчния организъм, което има решаващо значение за транспортирането на разтворените хранителни вещества от корените до листата на висшите растения при транспирацията.