vspace="5"

 

Головна

Екологія води

Будова води

Контакти

Скачати

 

Цікаві новини

  • Будова води

    Організм людини майже на 70% складається з води. Вода - насамперед розчинник, у середовищі якого протікають всі елементарні акти життєдіяльності. До того ж вода - продукт і субстрат енергетичного метаболізму в живій клітці. Образно говорячи, вода - це арена, на якій розігрується дія життя й учасник основних біохімічних перетворень.

    Відомо що вода присутня у всіх частинах нашого організму, хоча наприклад у корі мозку її 85%, у шкірі 72%, у зубній емалі всього лише3%. Це свідчить про те, що в найбільше інтенсивно працюючих органах утримується більше число води.

    Деяка частина води в організмі може більш-менш міцно зв'язуватися з розчиненими в ній речовинами й з поверхнею біополімерних макромолекул за допомогою як водневих зв'язків, так і сил іон-дипольної взаємодії. Це може приводити до помітної зміни конфігурації, ефективних розмірів і ваг тих або інших часток, що беруть участь у реакції, і в деяких випадках до істотної модифікації їхніх властивостей. Наприклад, виявляється, що натрієві канали нервових кліток, що мають діаметр близько 0,5 нм, практично недоступні для проходження по них іонів калію, хоча діаметр самого іона K+ дорівнює 0,26 нм. У дійсності іон K+ гидратирован і, отже, для розрахунку його ефективних розмірів до діаметра K+ варто додати діаметр молекули води 0,28 нм. У підсумку комплексний іон [K· H2O]+ діаметром майже 0,6 нм крізь натрієвий канал пройти не може, тоді як гидратированный іон [Na· H2O]+ діаметром близько 0,47 нм вільно дифундує через цей канал.

    Іншим прикладом зміни розмірів біологічного субстрату може бути молекула ДНК. Зокрема відомо, що на кожний нуклеотид макромолекули доводиться близько 50 молекул води, пов'язаних із ДНК. У цілому водна плівка ДНК збільшує ефективний діаметр циліндричної макромолекули ДНК із 2 нм у безводному стані до 2,9 нм у водяному розчині, що надзвичайно важливо, наприклад, при зчитуванні з її інформації.

    Вода - унікальна речовина й всі її аномальні властивості: висока температура кипіння, значна розчинююча й диссоциирующая здатність, мала теплопровідність, висока теплота випару й інші обумовлені будовою її молекули й просторовою структурою.

    В окремо взятої молекули води є якість, що проявляється тільки в присутності інших молекул: здатність утворювати водневі містки між атомами кисню двох оказавшихся рядом молекул, так, що атом водню розташовується на відрізку, що з'єднує атоми кисню. Властивість утворювати такі містки обумовлений наявністю особливого межмолекулярного взаємодії, у якому істотну роль грає атом водню. Ця взаємодія називається водневим зв'язком.

    Кожна із приєднаних до даного молекул води сама здатна до приєднання подальших молекул. Цей процес можна називати "полімеризацією". Якщо тільки один із двох можливих зв'язків бере участь у приєднанні наступної молекули, а інша залишається вакантної, то "полімеризація" приведе до утворення або зиґзаґоподібного ланцюга, або замкнутого кільця. Найменше кільце, очевидно, може складатися із чотирьох молекул, але величина кута 90° робить водневі зв'язки вкрай напруженими. Практично ненапруженими повинні бути пятизвенные кільця (кут 108° ), а шестизвенные (кут 120° ), також як і семизвенные - напружені.

    Розгляд реальних структур гідратів показує, що, дійсно, найбільше стійко шестизвенное кільце, що знаходиться в структурах льодів. Плоскі кільця є привілеєм клатратных гідратів, причому у всіх відомих структурах найчастіше зустрічаються плоскі пятизвенные кільця з молекул води. Вони, як правило, чергуються у всіх структурах клатратных гідратів із шестизвенными кільцями, дуже рідко із четырехзвенными, а в одному випадку - із плоским семизвенным.

    У цілому структура води представляється як суміш усіляких гідратних структур, які можуть у ній утворитися.

    У прикладному аспекті це, наприклад, має важливе значення для розуміння дії лікарських речовин. Як була показано Л. Полингом структурована клатратная форма води в межсинаптических утвореннях мозку забезпечує, з одного боку, передачу імпульсів з нейрона на нейрон, а, з іншої сторони при влученні в ці ділянки наркозної речовини така передача порушується, тобто спостерігається явище наркозу. Гідратація деяких структур мозку є однієї з основ реалізації дії наркотичних анальгетиків (морфіну).