Transcript biohem voda
VODA I NJENA ULOGA U ŽIVIM ORGANIZMIMA Voda - je najzastupljeniji hemijski molekul u organizmu životinja . Ona je kvantitativno najvažniji sastojak organizma (oko 45 do 60% od telesne mase). Po hemijskom sastavu voda je hidrid kiseonika u kojem je atom kiseonika kovalentno vezan sa dva atoma H. -Zbog velike razlike u elektronegativnosti atoma kiseonika i vodonika,molekul vode ima izražen dipolarni karakter sa uglom od 105o izmedju H atoma. -Zahvaljujući izraženoj polarnosti molekula, voda se ponaša kao univerzalni rastvarač za mnoga organska i neorganska jedinjenja i kao pogodan reaktant i medijum za mnoge biohemijske reakcije. -Struktura dipola vode prikazana jena slici . - Voda je kiselina, jer je donor H+ jona, a može se smatrati i konjugovanom bazom, jer sa porotonima gradi H3O+ jone. Voda je dipolaran molekul sa izraženim amfolitnim svojstvima. -Pozitivan kraj dipola jednog molekula vode privlači negativan kraj dipola drugog molekula stvaranjem vodoničnih veza. -Na ovaj način molekuli vode u tečnom stanju obrazuju tzv. Grozdastu (tetrahidrolnu) strukturu. -Struktura tečnog agregatnog stanja vode u kojem su molekuli vode povezani vodoničnim vezama prikazana je na slici . Grozdasta (tetrahidrolna) struktura tečnog agregatnog stanja vode - U čvrstom agregatnom stanju - ledu molekuli vode grade heksagonalnu (tetraedarsku) strukturu jer su rasporedjeni na temenima pravilnog tetraedra. - Više heksaugaonika, nanizanih jedan iza drugog, grade šestougaone kanale koji su ispunjeni vazduhom te je, zbog toga, led lakši od vode i pliva na njoj. - Ovo svojstvo molekula vode od posebnog je značaja jer u vodenim sistemima na ovaj način se štiti živi svet (flora i fauna) od niskih temperatura. - Heksagonalna struktura leda sa naznačenim vdoničnim “mostovima” prikazana je na slici. Tetraedarske vodonične veze u molekulu vode. Raspored H2O molekula u kristalu leda - Micele - su loptasti agregati u kojima je negativno naelektrisana COO grupa povezana sa molekulima vode vodoničnim vezama. - Nepolarni ugljovodonični ostatak je okrenut prema unutrašnjosti micele i povezan je Van der Waalsovim silama. Monosloj (a) i micela (b). Na-oleata Voda - je kvantitativno najvažniji sastojak organizma životinja (oko 45 do 60% od telesne mase). - Voda se nalazi u ćelijama i međućelijskim prostorima, kao i u telesnim tečnostima i sekretima. - Najviše vode od organa sadrži muskulatura i bubrezi, a najmanje kosti i masna tkiva. - Količina vode u % u nekim organima i tkivima životinja data je u tabeli Organ ili tkivo Voda (%) Koža 58 Skele 28 Skeletni mišići 70 Masna tkiva 23 Jetra 71 Mozak 75 Depoi vode. - Organizam raspolaže relativno malim rezervama vode kojom može slobodno raspolagati. - Deponovanje vode vrši se zahvaljujući prisustvu proteina koji, menjajući stepen bubrenja za sebe vezuju ili otpuštajuvodu. - Ovo vezivanje i otpuštanje vode u tesnoj je zavisnosti sa vezivanjem i otpuštanjem soli,naročito NaCl. - Veća količina NaCl u tkivima povećava stepen bubrenja njihovih proteina, a time i kapacitet tkiva za vezivanje vode. - U najveće depoe vode u organizmu spadaju skeletni mišići, potkožno vezivno tkivo i jetra. Regulacija količine vode. - Velike promene u količini vode organizam teško podnosi. - Određenim mehanizmima organizam uspeva da uravnoteži bilans vode (unošenje vode približno je jednako izlučivanju vode). - Uravnotežavanje bilansa vode postiže se pomoću regulatornih sistema: a) osećanjem žeđi kojim se zahteva veće uzimanje tečnosti i b) aktivnošću ekskretornih organa koji zadržavaju ili izlučuju vodu. - U bubrezima koji su glavni organ preko koga se vrši ekskrecija vode, svaki dan se stvara oko 180 litara primarne mokraće (u govečeta 450 l, u konja 550 l), od čega se resorbuju 178-179 litara. - Resorpciju vode u bubrezima kontroliševazopresin, hormon zadnjeg režnja hipofize. Prema tome može se reći da je voda nosilac osnovnih životnih funkcija, jer ima niz značajnih biohemijskih funkcija kao npr.: • pokretna je "traka" za prenos enzima, metabolita i mineralnih materija kroz membranu, • aktivan je učesnik u biohemijskim reakcijama od kojih su veoma značajne hidrolitičke reakcije (kao npr. hidroliza saharoze), • sredstvo koje se adira na polimere pri čemu dolazi do njihove razgradnje na monomerne jedinice, • dobar je "termostat" pri egzotermnim procesima • difunduje kroz biološke membrane i tkiva u celini i omogućuje razmenu materija i td. ELEMENTARNI SASTAV • Smatra se da se u organizmu životinja nalazi više od 100 elemenata periodnog sistema, što ukazuje da je kvalitativan sastav organizma životinja, po broju prisutnih hemijskih elemenata, gotovo isti kao i kvalitativni sastav biljaka i nežive prirode. • Ipak, organizmi životinja se bitno razlikuju s obzirom na veoma različitu kvantitativnu zastupljenost pojedinih elemenata u tkivima, njihovu povezanost u prostije ili veoma složene molekulske jedinice, strukturnoorganizacionu kompaktnost i funkciju pojedinih organa. • U organima i tkivima životinja dokazano je prisustvo oko 60 elemenata ELEMENTI U ORGANIZMU • • • • Od elemenata najznačajniji su: C,O,H,N,P i S. Ovi elementi imaju relativno malu atomsku masu, sposobni su da grade višestruke veze i da učestvuju u obrazovanju strukturnih i “energetskih” jedinjenja. Kiseonik je najzastupljeniji bioelemenat (~ 62%), ugljenik oko 18%, vodonik 10%, a svi ostali zastupljeni su u ukupnoj količini od oko 10%. Funkcije pojedinih elemenata u biohemijskim procesima koji se odvijaju u organizmu životinja su veoma različite. Tako npr. onimogu biti: *stabilizatori konformacije proteina, * posrednici u enzimskim reakcijama, * davaoci i prenosioci elektrona, * regulatori kiselo-bazne ravnoteže i pH-vrednosti, * regulatori HCl u želudačnom soku, * faktori koji stvaraju pogodne uslove za rastvorljivost koloida, * komponente koje učestvuju u prenošenju nervnog nadražaja * regulatori propustljivosti ćelijskih membrana, * graditelji skeleta i dr. Hemijska jedinjenja u sastavu organa i tkiva životinja • Ako se posmatraju sa fiziološko-anatomskog aspekta, životinje bi se mogle predstaviti kao "gradjevine„ izgradjene iz više organa. • Međutim, ako se one posmatraju sa biohemijskog aspekta, onda se može zaključiti da organizam životinja predstavljaju skup astronomskog broja individualnih bioloških jedinica –(ćelija), vidljivih samo pod mikroskopom. • Svaka od ovih ćelija i njenih podjedinica, koje ih sačinjavaju,predstavlja skup velikog broja elemenata, mikro- i makromolekula u veoma različitim, manje ili više poznatim, organizacionim strukturama i funkcionalnim određenjima. Hemijska jedinjenja koja ulaze u sastav organa i tkiva životinja, iako brojna i raznolika mogu se podeliti, prema vrsti i njihovoj složenosti u dve grupe i to: - neorganska jedinjenja i Neorganska jedinjenja - iako manje brojna u - organska jedinjenja odnosu na organska, imaju veoma bitne uloge u opštem funkcionisanju organizma životinja, pre svega u biohemijskim procesima. Posebno treba istaći fosfatni jon (PO43-), koji je najčešće prisutan u obliku estara. Imajući u vidu tri prisutne hidroksilne grupe u fosfornoj kiselini moguce je njihovom odgovarajucom zamenom dobiti posfatne estre (mono-, di- i triestre). Organska jedinjenja - raznovrsnija i prisutnija u organima i tkivima organizma životinja, mogu se podeliti u dve podgrupe: - osnovna organska jedinjenja (manji molekuli) i - proizvedena organska jedinjenja (makromolekuli).