Значение воды для живых организмов и человека. Пептиды в косметологии Значение воды для живых организмов кратко
Вода составляет 70-80% от массы живых организмов.
Строение молекулы: электронная плотность смещена к кислороду, на нем частичный отрицательный заряд, на водородах - частичный положительный, молекула - диполь. Между + и - могут образовываться водородные связи.
Функции воды
1. Благодаря маленьким дипольным молекулам вода является лучшим растворителем для полярных (гидрофильных) веществ. В растворенном состоянии вещества очень быстро реагируют между собой.
2. Транспортная функция: в растворенном состоянии вещества передвигаются по организму.
3. Вещества, на поверхности которых нет полных или частичных зарядов (гидрофобные), не могут взаимодействовать с молекулами воды, вода их выталкивает (жир, бензин). На этом основаны строение и работа биологических мембран .
4. Вода обладает аномально высокой теплоемкостью (может поглотить много тепла и при этом почти не нагреться). За счет этого она защищает клетку от резких перепадов температуры.
5. Вода, как и все жидкости, несжимаема , обеспечивает опору для клеток (тургор) и целых организмов (гидроскелет).
6. Вода сама может участвовать в химических реакциях как реагент (реакции гидролиза, фотосинтеза и т.п.).
Вода физиологически необходима цитоплазме любой клетки, потому является лимитирующим фактором как для сухопутных организмов, так и для обитающих в воде, если в последнем случае ее количество подвержено резким изменениям (приливы, отливы) или происходит ее потеря организмом в очень соленой воде осмотическим путем.
В наземно-воздушной среде этот абиотический фактор характеризуется количеством осадков, влажностью, иссушающими свойствами воздуха и доступной площадью водных запасов.
Количество атмосферных осадков зависит от физико-географических условий и распределено по земному шару неравномерно. Для организмов важнейшим лимитирующим фактором является распределение осадков по сезонам года. В умеренных широтах даже при достаточном количестве суммарных годовых осадков их неравномерное распределение может приводить к гибели растений от засухи или, наоборот, от переувлажнения. В тропической зоне организмам приходится переживать влажные и сухие сезоны, регулирующие их сезонную активность при практически постоянной в течение года температуре.
Влажность воздушной среды измеряется обычно в показателях относительной влажности (процентное отношение реального давления водяного пара к давлению насыщенного пара при той же температуре). Величина влажности влияет на температурные эффекты: понижение влажности ниже определенного предела при данной температуре ведет к иссушающему воздействию воздуха.
Иссушающее действие воздуха наиболее важно для растений. Подавляющее большинство растений всасывает воду из почвы при помощи корневой системы. Иссушение почвы затрудняет всасывание. Растения адаптируются к иссушению почвы за счет увеличения всасывающей силы и активной поверхности корневой системы.
Вода расходуется на фотосинтез, около 0,5% воды всасывается клетками, а 97 99% ее расходуется на транспирацию испарение воды через листву. При достатке воды и питательных веществ рост растений пропорционален транспирации. Основной формой адаптации растений к иссушению почвы является не снижение транспирации, а прекращение роста в период засухи.
В зависимости от способов адаптации растений к влажности выделяют несколько экологических групп , например: гигрофиты – наземные растения, живущие в очень влажных почвах и в условиях повышенной влажности (рис), мезофиты – растения, способные переносить незначительную засуху (древесные растения различных климатических зон, травянистые растения дубрав и др.), ксерофиты – растения сухих степей и пустынь. Ксерофиты, в свою очередь, подразделяются на суккуленты – растения, способные накапливать влагу в мясистых листьях и стеблях (алоэ, кактусы), и склерофиты – растения, обладающие высокой всасывающей способностью корневой системы и способные снижать транспирацию за счет узких мелких листьев.
Среди суккулентов наблюдается явление конвергенции – растения, относящиеся к разным видам, имеют практически одинаковую форму: африканский молочай и кактус имеют шарообразную форму, обеспечивающую минимальную поверхность испарения.
Среди животных по отношению к воде выделяют свои экологические группы : гигрофилы (влаголюбивые), мезофилы – промежуточная группа и ксерофилы (сухолюбивые). Способы регуляции водного баланса у животных делятся на поведенческие, морфологические и физиологические.
К поведенческим способам относятся миграция в более влажные места, периодическое посещение водопоя, переход к ночному образу жизни и др. К морфологическим способам адаптации – приспособления, задерживающие воду в организме: раковины наземных улиток, роговые покровы у рептилий и др. Физиологические приспособления обеспечивают образование метаболической воды , являющейся результатом обмена веществ и позволяющей организму обходиться без питьевой воды. Последний способ адаптации используется такими животными, как верблюды, овцы, собаки, которые выдерживают потери воды в существенных количествах (верблюды – до 27%). Человек погибает уже при 10%-ой потере воды. Пойкилотермные животные лучше выносят потерю воды, так как им не приходится использовать воду для охлаждения организма, как гомойотермным.
Воды в живых организмах содержится очень много. В большинстве случаев она составляет более половины массы живого организма, а иногда ее доля в организме составляет 95-99%. Все это обусловлено чрезвычайно большой ролью воды для жизнедеятельности живых организмов. И такое значение обусловлено особыми свойствами воды, которыми она обязана своему строению.
Молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Эти атомы образуют полярные полюса молекулы (положительный полюс - атомы водорода, а отрицательный полюс - атом кислорода). Существование полюсов делает возможным образование водородных связей, которые позволяют молекулам воды образовывать между собой и с другими веществами различные комплексы. Подобные комплексы молекул существенно повышают температуры кипения и таяния воды (по сравнению с похожими молекулами) и увеличивают ее теплоемкость. Они же делают воду очень хорошим растворителем и благоприятной средой для протекания целого ряда реакций.
Важнейшими для живых организмов свойствами воды можно назвать следующие:
1. Вода является прекрасным растворителем для полярных веществ и неполярных веществ, имеющих заряженные участки.
2. Вода способна образовывать агрегатные группы молекул между своими молекулами и с молекулами других веществ. Это значительно усиливает силу поверхностного натяжения, что позволяет воде подниматься по капиллярам почвы и сосудах растений.
3. Из-за наличия между молекулами воды водородных связей ее испарение требует большого количества энергии, а в результате ее замерзания выделяется тепло. Поэтому наличие на нашей планете воды в трех агрегатных состояниях значительно смягчает ее климат. Кроме того, многие организмы использует испарения воды в условиях высоких температур для охлаждения своего организма.
4. Наибольшей плотности вода достигает при 4 ° С. Лед имеет меньшую плотность, чем вода. Поэтому зимой он размещается на поверхности водоемов и защищает организмы, которые в них живут, от переохлаждения. Молекулы органических или неорганических веществ, которые являются полярными или имеют заряженные участки, легко взаимодействуют с молекулами воды и, соответственно, легко в ней растворяются. Такие вещества называют гидрофильными. Если же молекулы органических или неорганических веществ не являются полярными и не имеют заряженных участков, то они практически не взаимодействуют с молекулами воды и, соответственно, в ней не растворяются. Такие вещества называют гидрофобными.
Так как вода в жидком состоянии все же не имеет жесткой внутренней структуры, тепловое движение молекул приводит к постоянного перемешивания молекул водного раствора. Это явление называют диффузией. Вследствие диффузии концентрации растворенных веществ в разных частях раствора выравниваются.
Наличие в живых организмах биологических мембран приводит к появлению явления осмоса. Вследствие того что биологические мембраны является полупроницаемой, через них не могут проходить крупные органические молекулы, но могут проходить молекулы воды. В случае, когда концентрация крупных молекул по разные стороны мембраны различна, молекулы воды начинают интенсивно перемещаться на ту сторону, где концентрация растворенных веществ является выше. Вследствие этого и возникает избыток веществ по одну сторону мембраны, что можно наблюдать в виде осмотического давления.
Осмотическое давление является очень важным для живых организмов. Благодаря ему возникает тургор (упругость растительных тканей) и происходит клеточный транспорт.
Конспект открытого урока по окружающему миру в 3 классе.
УМК «Школы России» (учебник А.А.Плешакова).
Учитель: Герасимова Ирина Сергеевна.
Тема: Вода. Свойства воды. Значение воды для живых организмов.
Цели: 1. Ознакомить с основными свойствами воды путём использования различных источников информации, а также проведения простых и наглядных опытов;
2. Развивать способность рассуждать и делать выводы на основе собственных наблюдений и знаний, полученных в ходе исследовательской деятельности;
3. Воспитывать бережное отношение к окружающей среде, любовь к природе.
Личностные УУД:
Учебно-познавательный интерес к новому учебному материалу;
Самоанализ и самоконтроль результата;
Познавательные УУД:
Способность и умение учащихся производить простые логические действия (анализ, сравнение);
Извлечение необходимой информации из разных источников;
Осознание и самостоятельное построение речевого высказывания;
Самостоятельное выдвижение способов решения проблемы.
Коммуникативные УУД:
Формирование умения объяснять свой выбор, строить фразы, отвечать на поставленный вопрос, аргументировать;
Умение работать в группах, учитывая позицию собеседника; организовать и осуществить сотрудничество с учителем и сверстниками.
Регулятивные УУД:
Использование последовательных действий, контроль выполненной работы;
Осознание уровня и качества усвоенного.
Ход урока.
1. Актуализация знаний. Проверка домашнего задания.
Фронтальный опрос:
С какими веществами мы уже познакомились?(сахар, соль, крахмал, кислоты) Какие из них наиболее опасны? Из чего состоят вещества? (молекулы и атомы). Что на нашей планете называют пятым океаном?(воздушный океан). Какие свойства воздуха вы знаете? (прозрачный, без запаха, бесцветный, при нагревании расширяется, при охлаждении сжимается, плохо проводит тепло)
Перед вами листочки. Отвечая на вопросы, записывайте столбиком: номер вопроса, рядом цифру ответа.
1.Что произойдёт, если исчезнет воздух?
1.-ничего, 2-все растения замёрзнут, 3- люди станут лучше думать, 4-всё живое погибнет.
2.Какого газа в воздухе больше всего?
1-кислорода . 2-углекислого газа , 3- азота, 4-водорода.
3. Какой газ выделяют при дыхании живые организмы?
1- кислород , 2- водород, 3- азот, 4- углекислый газ.
4.Что происходит при нагревании с воздухом?
1-кипит, 2- расширяется , 3- сжимается, 4- превращается в воду.
5. Что происходит с воздухом при охлаждении?
1- сжимается , 2-превращается в лёд, 3- расширяется, 4- очищается.
6. Какое свойство воздуха указано неверно?
1- воздух прозрачен, 2- воздух не имеет запаха, 3- воздух голубого цвета , 4-бесцветен.
7.Отчего загрязняется воздух?
1- школьники высаживают в парках деревья, 2- увеличилось количество автомобилей на земле, 3- на фабриках ставят очистительные фильтры, 4- водители выключают мотор во время стоянки автомобиля.
8.Почему леса называют «лёгкими планеты»?
1-растения при дыхании тратят много кислорода, 2- в лесах легко дышится, 3- растения очищают воздух от вредных газов , 4- растения выделяют кислород.
9. Что надо делать, чтобы воздух стал чище?
1- Сажать больше деревьев и другие растения , 2- на заводах и фабриках не использовать установки, которые улавливают ядовитые газы, 3-чаще пользоваться личным автотранспортом,4- сжигать пластиковые бутылки.
Самопроверка: Называю цифры правильных ответов. Если у вас также, то ставим «+». Если нет, то « - » . Подсчитываем количество правильных ответов: 9-8 – это «5», 7-6 – это «4», 5-4 – это «3».
Листочки сдаются учителю.
2.Самоопределение к деятельности.
Отгадайте загадку и вы узнаете, какое вещество мы будем изучать на уроке.
В морях и реках обитает,
Но часто по небу летает.
А как наскучит ей летать,
На землю падает опять. (Вода)
Чего в решете не унесёшь?(воду)
3.Работа по теме урока.
1.Рассказ учителя.
Посмотрите на карту. Как вы думаете, много ли воды на Земле? Как вы догадались? Верно, голубым цветом изображены моря, океаны нашей планеты. Вода занимает ¾ поверхности земного шара. Вода повсюду. Вода есть в воздухе в виде пара, тумана, вода есть под землёй (родники, колодцы). Огромные скопления воды находятся у Северного и Южного полюсов в виде ледников. Вода входит в состав любого живого организма и растений. В теле животных вода составляет больше половины массы тела. Например: тело медузы на 90-95% состоит из воды. Много воды и в теле человека. Наше тело почти на 2/3 состоит из воды.
Живой организм постоянно расходует воду и нуждается в её пополнении. Например, человеку в сутки требуется более 2 литров воды (часть её он выпивает, а часть содержится в пище). Но не только для этого нужна вода. Подумайте, где ещё требуется вода? (стирка, умывание, приготовление пищи, полив растений, при изготовлении бумаги, лекарств, металла и др.) Вода-это дорога, по которой плывут корабли. Вода – это электричество. Она работает на гидроэлектростанциях.
Вода – это дом для многих животных. Одни из них живут в пресной воде, другие – в солёной. Приведите примеры.
Вывод: Если руки ваши в ваксе,
Если на нос сели кляксы,
Кто тогда нам первый друг,
Снимет грязь с лица и рук?
Без чего не может мама,
Ни готовить, ни стирать?
Без чего, мы скажем прямо,
Человеку умирать?
Чтобы лился дождик с неба,
Чтоб росли колосья хлеба,
Чтобы плыли корабли,
Чтоб варились кисели,
Чтобы не было беды-
Жить нельзя нам без …(воды).
2. Практические опыты и наблюдения.
Важна ли для человека вода? Что надо знать, чтобы разумно её использовать? (надо знать её свойства) . Знаете ли вы какие - нибудь свойства воды? Мы с вами сегодня будем изучать эти свойства. Какие источники информации мы можем при этом использовать? (книги, интернет, опыт свой и взрослых, проводить опыты, наблюдать).
У нас в классе получается три группы. Первая группа будет использовать компьютер. Вторая группа проводит опыт №3,№4. Третья группа проводит опыт №5.
(Раздаются листочки, на них инструкция для выполнения каждого опыт. Дети выполняют опыты, наблюдают и прикрепляют таблички на магнитную доску)
На доске постепенно появляется запись:
- Прозрачна.
- Бесцветна.
- Не имеет запаха.
- Растворяет некоторые вещества.
- Можно очистить.
Следующие опыты №6 и 7 мы рассмотрим в учебнике с.53. (Используется учебник как источник информации. Делается вывод. Записывается на доске)
- При нагревании расширяется.
- При охлаждении сжимается.
Физкультминутка.
Следующее свойство воды вы, наверное, сами мне скажете, используя свой опыт: если воду пролить на пол, что произойдёт? Имеет ли вода форму? А если мы нальём воду в бутылку? Вазу? Блюдце? Какое свойство воды будем наблюдать?
- Текучесть.
- Формы не имеет. Может принимать форму сосуда.
Заполним таблицу в тетради и сделаем вывод. Какими свойствами обладает вода? (Заполняя таблицу, дети кратко рассказывают свой опыт и называют свойство, которое наблюдали.)
4.Закрепление изученного по тетради. Задания на с.22.
5.Рефлексия.
Выполним задания в учебнике №1, 2, 3, 4.
Поднимите руки, кто считает, что многое узнал о воде. А кто считает, что узнал, но не всё? На следующем уроке мы продолжим разговор о воде.
6.Выставление отметок.
7.Домашнее задание . С.51 – 54 (уч.).
Используемая литература: Учебник «Окружающий мир» А.Плешакова, тетрадь по окружающему миру, презентация опытов(авт.ГерасимоваИ.С.).