Как биология исследует воду

Как биология исследует воду

Без воды жизнь на нашей планете не могла бы существовать. Вода важна для живых организмов по двум причинам. Во-первых, она является необходимым компонентом живых клеток, и, во-вторых, для многих организмов она служит еще и средой обитания. Для человека ценность имеет лишь питьевая вода. Для получения питьевой воды используются фильтры для воды, которые позволяют очистить ее от вредных примесей, сделать пригодной для питья и приготовления пищи. Именно поэтому следует сказать несколько слов о ее химических и физических свойствах.

Свойства эти довольно необычны и обусловлены главным образом малыми размерами молекул воды, их полярностью и способностью соединяться друг с другом водородными связями. Под полярностью подразумевают неравномерное распределение зарядов в молекуле. У воды один конец молекулы («полюс») несет небольшой положительный заряд, а другой — отрицательный. Такую молекулу называют диполем. У атома кислорода способность притягивать электроны выражена сильнее, чем у водородных атомов, поэтому атом кислорода в молекуле воды стремится оттянуть к себе электроны двух водородных атомов. Электроны заряжены отрицательно, в связи с чем атом кислорода приобретает небольшой отрицательный заряд, а водородные атомы — положительный.

В результате между молекулами воды возникает слабое электростатическое взаимодействие и, поскольку противоположные заряды притягиваются, молекулы как бы «склеиваются». Эти взаимодействия, более слабые, чем обычные ионные или ковалентные связи, называются водородными связями. Водородные связи постоянно образуются, распадаются и вновь возникают в толще воды. И хотя это слабые связи, но их совокупный эффект обусловливает многие необычные физические свойства воды. Учитывая данную особенность воды, мы можем теперь перейти к рассмотрению тех ее свойств, которые важны с биологической точки зрения.

Водородные связи между молекулами воды. А. Две молекулы воды, соединенные водородной связью-6+ — очень маленький положительный заряд; 6

— очень маленький отрицательный заряд. Б. Сеть из молекул воды, удерживаемых вместе водородными связями. Такие структуры постоянно образуются, распадаются и вновь возникают в воде, находящейся в жидком состоянии.

Биологическое значение воды

Вода как растворитель. Вода — превосходный растворитель для полярных веществ. К ним относятся ионные соединения, такие как соли, содержащие заряженные частицы (ионы), и некоторые неионные соединения, например сахара, в молекуле которых присутствуют полярные (слабо заряженные) группы (у Сахаров это несущая небольшой отрицательный заряд гидроксильная группа, —ОН). Когда вещество растворяется в воде, молекулы воды окружают ионы и полярные группы, отделяя ионы или молекулы друг от друга.

В растворе молекулы или ионы получают возможность двигаться более свободно, так что реакционная способность вещества возрастает. По этой причине в клетке большая часть химических реакций протекает в водных растворах. Неполярные вещества, например липиды, отталкиваются водой и в ее присутствии обычно притягиваются друг к другу, иными словами, неполярные вещества гидрофобны (гидрофобный — водоотталкивающий). Подобные гидрофобные взаимодействия играют важную роль в формировании мембран, а также в определении трехмерной структуры многих белковых молекул, нуклеиновых кислот и других клеточных компонентов.

Присущие воде свойства растворителя означают также, что вода служит средой для транспорта различных веществ. Эту роль она выполняет в крови, в лимфатической и экскреторной системах, в пищеварительном тракте и во флоэме и ксилеме растений.

Источник

Исследование воды, которую мы пьем
опыты и эксперименты по биологии (9 класс) на тему

Исслледовательская работа о качествах воды, выполненная Ухаловой динарой под моим руководством.

Скачать:

Вложение	Размер
issledovanie_vody_kotoruyu_my_pem.docx	41.34 КБ

Как сдать ЕГЭ на 80+ баллов?

Репетиторы Учи.Дома помогут подготовиться к ЕГЭ. Приходите на бесплатный пробный урок, на котором репетиторы определят ваш уровень подготовки и составят индивидуальный план обучения.

Бесплатно, онлайн, 40 минут

Предварительный просмотр:

Научно-исследовательский проект для участия в Республиканском экологическом фестивале учащихся «Зеленая планета-2015» на тему:

«Исследование качества воды, которую мы пьём»

Работу выполнила учащаяся

8б класса МБОУ «Гимназия №21»

Приволжского района г. Казани

Руководитель: учитель биологии

Хасаншина Альбина Данилевна.

1. Требования, предъявляемые к питьевой воде………….5

2. Методика исследования…………………………………7

Глава 2. Экспериментальная часть………………………. 8

1. Органолептические методы исследования воды……….9

2. Химические методы анализа воды………………….….11

Список использованной литературы……………………. 14

Всем известно, что вода-источник жизни, и без воды человек не может существовать. Так же известно, что организм человека на две трети состоит из воды, которая постоянно расходуется. От питьевой воды зависит здоровье человека. Если снизить суточное потребление воды на 3- 5 %, это приведёт к ухудшению самочувствия, быстрой утомляемости и преждевременному старению тканей и кожи.

В течении жизни человек выпивает в среднем 35-40 т. воды, вместе с которой в организм попадают приблизительно 50 кг различных микроэлементов. Известный французский микробиолог Луи Пастер в свое время сказал, что «человек выпивает 90% своих болезней». Это высказывание актуально и по сей день, ведь по данным ВОЗ, 85% всех заболеваний в большинстве случаев связано с питьевой водой. Ежегодно 25 миллионов человек умирает от этих заболеваний. Поэтому так важно не просто ежедневно пить воду, а пить воду хорошего качества.

Вода доставляет в организм необходимые вещества и уносит отходы жизнедеятельности, участвует в процессе терморегуляции и дыхания. Считается, что для нормальной жизнедеятельности организма человеку необходимо употреблять минимум 1,5 литра воды ежедневно, и употребление некачественной воды может нарушить баланс всего организма. Опасность употребления некачественной воды может быть микробиологической: вода в природе содержит множество микроорганизмов, некоторые из которых вызывают у человека тяжелые заболевания, такие, например, как холера, тиф, гепатит или гастроэнтерит. Загрязнение воды может быть и химическим. При этом последствия употребления грязной воды могут наступить как немедленно, так и через несколько лет. Кроме того, вода должна быть не только чистой, но и вкусной. Напрашивается вывод, что без воды наше существование невозможно. А без хорошей воды невозможно хорошее существование.

А какую воду пьем мы с вами? Всякую ли питьевую воду можно употреблять в сыром виде или ее лучше вскипятить? Я выбрала эту тему, потому что мне стало интересно, какую лучше воду использовать для питья без вреда для своего организма.

Цель: изучение органолептических и химических свойств питьевой воды.

1. Изучить в интернете литературу о пресной питьевой воде.
2. Овладеть методами анализа воды.
3. Освоить навыки ведения экспериментальных наблюдений.
4. Научиться анализировать полученные данные и делать выводы.

Объект исследования: водопроводная, колодезная и бутилированная вода, которую я и моя семья употребляем каждый день.

1. Требования, предъявляемые к питьевой воде.

Основными требованиями, предъявляемыми к питьевой воде, являются безопасность в эпидемическом отношении, безвредность по токсикологическим показателям, хорошие физические показатели и пригодность для хозяйственных нужд.

Качество воды определяется с помощью показателей, которые подразделяются на: физические, химические и санитарно-бактериологические.

К физическим показателям воды относятся : температура, запах, привкус, цветность, мутность, прозрачность, электропроводность.

К химическим показателям относятся : водородный показатель (рН), окислительно — восстановительный потенциал, общая минерализация (сухой остаток), жесткость, кислотность, щелочность, окисляемость, микроэлементы, ионный состав, радиоактивные вещества.

К санитарно-бактериологическим показателям относятся: микробиологические и паразитологические.

Требования и нормативы к питьевой воде.

Требования и нормативы.

Плавающие примеси (вещества).

На поверхности водоема не должны обнаруживаться плавающие пленки, пятна минералов, масел и скопления других примесей.

Вода не должна приобретать запахи и привкусы более 2 баллов, обнаруживающиеся непосредственно, или при последующем хлорировании.

Не должна обнаруживаться в столбце высотой 20 см.

Не должна выходить за предел рН 6,5-8,5.

Не должен превышать по сухому остатку 100 мг/л в т.ч. с 1-350 мг/л и 804 — 500 мг/л.

Биохимическая потребность в кислороде.

Полная потребность воды при 20°С не более 3 мг/л.

Токсические химические вещества.

Не должны содержаться в воде в концентрациях, превышающих нормативы.

Изучив большое количество источников по проблеме питьевой воды, я поняла, что многие авторы не рекомендуют использовать водопроводную воду для питья и приготовления пищи.

Гипотеза: использование водопроводной воды для питья и приготовления пищи может нанести вред организму.

2. Методика исследования.

Для исследования воды нами были использованы следующие методы:

1. Органолептический метод — метод определения показателей качества продукции на основе анализа восприятий органов чувств — зрения, обоняния, слуха, осязания, вкуса.
2. Метод химического анализа — совокупность методов качественных и количественных анализов веществ, основанных на применении химических реакций.
3. Наблюдение — концентрация внимания на познаваемых объектах с целью их изучения. Провели наблюдения за постановкой опытов для определения свойств воды.
4. Сравнение — выявление сходства и различия между изучаемыми объектами в результате их сопоставления. Провели сравнение разных образцов воды.
5. Опыт — воспроизведение какого-нибудь явления экспериментальным путём, создание нового в определённых условиях с целью исследования, испытания.
6. Анализ — исследование путём рассмотрения отдельных сторон, свойств, составных частей свойств воды.
7. Обобщение — общий вывод, выражение основных результатов в общем положении.

Раздел 2. Экспериментальная часть.

Какая должна быть питьевая вода? Казалось бы, это очень простой вопрос, но попробуйте ответить на него? Качественная питьевая вода должна быть хорошо очищенной, без примесей и, конечно же, натуральной и приятной на вкус. Так ответил бы любой из нас, но давайте посмотрим на этот вопрос с точки зрения здоровья нашего организма. Вот как на этот вопрос отвечают ученые и медики:

— для того чтобы «напоить» клетки нашего организма, вода должна быть правильно структурированной;

— качественная питьевая вода должна иметь оптимальный кислотно-щелочной баланс;

— полезная питьевая вода должна обладать хорошим окислительно-восстановительным потенциалом;

— вода ни в коем случае не должна быть дистиллированной, чтобы не нарушать минеральный и солевой обмен в организме, она должна иметь оптимальный минеральный состав;

— качественная питьевая вода должна быть не газированной, во избежание разрушения полезных минеральных соединений.

Исходя из этих критериев, мы решили исключить из эксперимента дистиллированную и газированную воду.

Таким образом, объектами нашего исследования являются:

1. Вода из колодца (п. Салмачи).
2. Водопроводная вода.
3. Водопроводная вода, очищенная через фильтр.
4. Водопроводная вода, кипяченая.
5. Бутилированная вода, «Письмянская».

1. Органолептические методы исследования воды.

Опыт №1. Определение цвета воды.

Для определения цветности воды были взят стеклянные колбы и лист белой бумаги. В колбы набрали воду и на белом фоне бумаги определили цвет воды.

Вода из колодца

Водопроводная вода, очищенная через фильтр.

Источник

Как биология исследует воду

Из-за блокировщика рекламы некоторые функции на сайте могут работать некорректно! Пожалуйста, отключите блокировщик рекламы на этом сайте.

Свойства воды и ее роль в клетке:

На первом месте среди веществ клетки стоит вода. Она составляет около 80% массы клетки. Вода важна для живых организмов вдвойне, ибо она необходима не только как компонент клеток, но для многих и как среда обитания.

1. Вода определяет физические свойства клетки — ее объем, упругость.

2. Многие химические процессы протекают только в водном растворе.

3. Вода — хороший растворитель: многие вещества поступают в клетку из внешней среды в водном растворе, и в водном же растворе отработанные продукты выводятся из клетки.

4. Вода обладает высокой теплоемкостью и теплопроводностью.

5. Вода обладает уникальным свойством: при охлаждении ее от +4 до 0 градусов, она расширяется. Поэтому лед оказывается легче жидкой воды и остается на ее поверхности. Это очень важно для организмов, обитающих в водной среде.

6. Вода может быть хорошим смазочным материалом.

Биологическая роль воды определяется малыми размерами ее молекул, их полярностью и способностью соединяться друг с другом водородными связями.

Биологические функции воды:

транспортная. Вода обеспечивает передвижение веществ в клетке и организме, поглощение веществ и выведение продуктов метаболизма. В природе вода переносит продукты жизнедеятельности в почвы и к водоемам.

метаболическая. Вода является средой для всех биохимических реакций, донором электронов при фотосинтезе; она необходима для гидролиза макромолекул до их мономеров.

вода участвует в образовании смазывающих жидкостей и слизей, секретов и соков в организме.

За очень немногими исключениями (кость и эмаль зуба), вода является преобладающим компонентом клетки. Вода необходима для метаболизма (обмена) клетки, так как физиологические процессы происходят исключительно в водной среде. Молекулы воды участвуют во многих ферментативных реакциях клетки. Например, расщепление белков, углеводов и других веществ происходит в результате катализируемого ферментами взаимодействия их с водой. Такие реакции называются реакциями гидролиза.

Вода служит источником ионов водорода при фотосинтезе. Вода в клетке находится в двух формах: свободной и связанной. Свободная вода составляет 95% всей воды в клетке и используется главным образом как растворитель и как дисперсионная среда коллоидной системы протоплазмы. Связанная вода, на долю которой приходится всего 4% всей воды клетки, непрочно соединена с белками водородными связями.

Из-за асимметричного распределения зарядов молекула воды действует как диполь и потому может быть связана как положительно, так и отрицательно заряженными группами белка. Дипольным свойством молекулы воды объясняется способность ее ориентироваться в электрическом поле, присоединяться к различным молекулам и участкам молекул, несущим заряд. В результате этого образуются гидраты

Благодаря своей высокой теплоемкости вода поглощает тепло и тем самым предотвращает резкие колебания температуры в клетке. Содержание воды в организме зависит от его возраста и метаболической активности. Оно наиболее высоко в эмбрионе (90% ) и с возрастом постепенно уменьшается. Содержание воды в различных тканях варьируется в зависимости от их метаболической активности. Например, в сером веществе мозга воды до 80%, а в костях до 20%. Вода — основное средство перемещения веществ в организме (ток крови, лимфы, восходящие и нисходящие токи растворов по сосудам у растений) и в клетке. Вода служит «смазочным» материалом, необходимым везде, где есть трущиеся поверхности (например, в суставах). Вода имеет максимальную плотность при 4°С. Поэтому лед, обладающий меньшей плотностью, легче воды и плавает на ее поверхности, что защищает водоем от промерзания. Это свойство воды спасает жизнь многим водным организмам.

Источник