生物 肌肉細(xì)胞內(nèi)的水是結(jié)合水嗎

【專家解說】：結(jié)合水是指在細(xì)胞內(nèi)與其它物質(zhì)結(jié)合在一起的水。水是極性分子，氧側(cè)帶部分負(fù)電荷，氫側(cè)帶部分正電荷，因此水分子很容易與其他極性分子間形成氫鍵。如氨基、羧基、羥基等均可與水結(jié)合，成為結(jié)合水。所有這些水不再能溶解其他物質(zhì)，較難流動。如心肌含水79％，與血液含水量相差不多，但所含的水均為結(jié)合水，故呈堅實的形態(tài)。結(jié)合水不參與代謝作用，然而植物中結(jié)合水的含量與植物抗性大小有密切關(guān)系。即使干燥的成熟種子也保持約25％左右的水即結(jié)合水，這時原生質(zhì)呈半凝固的凝膠狀態(tài)，生理活性降到最低程度，但原生質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)還可以保持并可抵抗干旱和寒冷等不良環(huán)境。另外，據(jù)對人和動物的研究發(fā)現(xiàn)，人和動物的年齡愈大，細(xì)胞中的結(jié)合水愈少，生病時，結(jié)合水也有變化。自由水和結(jié)合水的區(qū)分不是絕對的，兩者在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化。如血液凝固時，自由水就變成了結(jié)合水。 結(jié)合水 一、生物方面： 1、概念：結(jié)合水是水在生物體和細(xì)胞內(nèi)的存在狀態(tài)之一,是吸附和結(jié)合在有機固體物質(zhì)上的水,主要是依靠氫鍵與蛋白質(zhì)的極性基(羧基和氨基)相結(jié)合形成的水膠體。 2、功能： （1）組成細(xì)胞和生物體結(jié)構(gòu)的成分：水分子是極性分子，細(xì)胞內(nèi)部一部分水主要以氫鍵的形式與蛋白質(zhì)，多糖、磷脂等固體物質(zhì)相結(jié)合，這部分水不蒸發(fā)、不能析離,失去了流動性和溶解性,是生物體的構(gòu)成物。如心臟，心肌含水量是79%，和血液含水量差不多。但其所含的水均為結(jié)合水，故成堅實形態(tài)。 （2）穩(wěn)定大分子結(jié)構(gòu)：結(jié)合水因離顆粒表面遠(yuǎn)近不同，受電場作用力的大小也不同，所以分為強結(jié)合水和弱結(jié)合水。 大家知道，生物大分子具有一定的空間構(gòu)象，它們的許多功能都與構(gòu)象的相互轉(zhuǎn)化有關(guān)。結(jié)合水是穩(wěn)定大分子結(jié)構(gòu)的必要因素?，F(xiàn)已證明，脫氧核糖核酸的雙股螺旋，膠原蛋白的三股螺旋，胰島素、紅氧還素等蛋白質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)的形成，蛋白質(zhì)分子向折疊的轉(zhuǎn)化，類脂雙分子膜的穩(wěn)定等等，無一不和結(jié)合水的存在有關(guān)。 （3）在生物體系中，質(zhì)子的傳遞對能量的轉(zhuǎn)換起著十分重要的作用。而結(jié)合水所形成的有序水的網(wǎng)絡(luò)，為這種質(zhì)子傳遞提供了必要的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)鈉離子和鉀離子的主動轉(zhuǎn)移是重要的生命現(xiàn)象。主動轉(zhuǎn)移是指細(xì)胞內(nèi)外的離子或溶質(zhì)的一種抗電化學(xué)梯度的反常運動，通常用膜泵理論給以解釋。近年來，也有人從細(xì)胞內(nèi)有序結(jié)構(gòu)水對離子的排斥作用來討論這一問題，并為實驗所證實結(jié)合水對某些生物體系的代謝具有決定性的影響。美國科學(xué)家克列格最近完成了一個很有說服力的實驗。他在一種小海蝦上發(fā)現(xiàn)，隨著水合程度的不同，可出現(xiàn)無代謝、限制性代謝、正常代謝三個階段，并證明了不同的代謝狀態(tài)與結(jié)合水密切相關(guān)結(jié)合水在肌肉收縮中的作用是圣喬治在1972]年提出的。他認(rèn)為肌肉收縮是收縮蛋白肌球蛋白周圍水結(jié)構(gòu)的形成與破壞的過程。其后不少實驗都證實，在肌肉收縮過程中，水的狀態(tài)確實發(fā)生著變化。 （4）生命活動： 老年醫(yī)學(xué)與癌癥是目前醫(yī)學(xué)界最為關(guān)心的問題。人們對水狀態(tài)的研究也對此做出了有益的貢獻(xiàn)。年代初報道，一些腫癌組織中結(jié)合水量減少，水狀態(tài)與正常組織不同。顯然這方面的研究不但與探討腫瘤發(fā)生的機理有關(guān)，而且對其早期診斷亦可提供有意義的信息。老年醫(yī)學(xué)中關(guān)于衰老機制有著多種不同的解釋。蛋白質(zhì)分子交叉結(jié)合產(chǎn)生冰結(jié)區(qū)，從而抑制代謝的觀點，就是其中的一種。它與細(xì)胞內(nèi)水的狀態(tài)不無聯(lián)系。而衰老過程中組織可塑性的衰減可能與蛋白質(zhì)大分子結(jié)合水的能力有關(guān) 低溫生物學(xué)的研究有著重要的理論和實際意義。在深低溫條件下，細(xì)胞內(nèi)結(jié)合水狀態(tài)的改變，對生物活性的恢復(fù)能力有著直接的影響 從以上的敘述不難看出，生物體系中結(jié)合水對于生命活動是十分重要的。它不但對于闡明生命本質(zhì)具有理論價值，而且可能對醫(yī)學(xué)實踐有所貢獻(xiàn)。此外，其研究成果還有可能廣泛應(yīng)用于食品加工、紡織、制革、冷凍、包藏等工業(yè)生產(chǎn)中。可以預(yù)料，人們對于生命體系內(nèi)水所進(jìn)行的深入研究，必將結(jié)出豐碩的果實。 二、工程方面： 中文詞條名：結(jié)合水 英文詞條名：hydration water combined moisture bound Water 系指受電分子吸引力吸附于土粒表面的土中水，這種電分子吸引力高達(dá)幾千到幾萬個大氣壓，使水分子和土粒表面牢固的粘結(jié)在一起。處于土顆粒表面水膜中的水，受到表面引力的控制而不服從靜水力學(xué)規(guī)律，其冰點低于零度。 結(jié)合水又可分為：強結(jié)合水和弱結(jié)合水。 1）、強結(jié)合水存在于最靠近土顆粒表面處，水分子和水化離子排列非常緊密，以致于密度大于1，并有過冷現(xiàn)象（即溫度降到0度以下也不發(fā)生凍結(jié)現(xiàn)象）。 2）、弱結(jié)合水距土粒表面較遠(yuǎn)地方的結(jié)合水，因為引力降低，弱結(jié)合水的水分子的排列不如強結(jié)合水緊密，可能從較厚水膜或濃度較低處緩慢地遷移到較薄的水膜或濃度較高處，亦可從土里周圍遷移到另一個土粒的周圍，這種運動與重力無關(guān)，這層不能傳遞靜水壓力的水定義為弱結(jié)合水。 結(jié)合水因離顆粒表面遠(yuǎn)近不同，受電場作用力的大小也不同，所以分為強結(jié)合水和弱結(jié)合水。 三、自然方面： 水在固體物料中可以不同的形態(tài)存在，以不同的方式與固體相結(jié)合。 當(dāng)固體物料具有晶體結(jié)構(gòu)時，其中可能含有一定量的結(jié)晶水，這部分水以化學(xué)力與固體相結(jié)合，如硫酸銅中的結(jié)晶水等。 當(dāng)固體為可溶物時，其所含的水分可以溶液的形態(tài)存在于固體中。 當(dāng)固體的物料系多孔性、或固體物料系由顆粒堆積而成時，其所含水分可存在于細(xì)孔中并受到孔壁毛細(xì)管力的作用。 當(dāng)固體表面具有吸附性時，其所含的水分則因受到吸附力而結(jié)合于固體的內(nèi)、外表面上。 以上這些借化學(xué)力或物理化學(xué)力與固體相結(jié)合的水統(tǒng)稱為結(jié)合水。 當(dāng)物料中含水較多時，除一部分水與固體結(jié)合外，其余的水只是機械地附著于固體表面或顆粒堆積層中的大空隙中(不存在毛細(xì)管力)，這些水稱為非結(jié)合水。 結(jié)合水與非結(jié)合水的基本區(qū)別是其表現(xiàn)的平衡蒸汽壓不同。非結(jié)合水的性質(zhì)與純水相同，其表現(xiàn)的平衡蒸汽壓即為同溫度下純水的飽和蒸汽壓。結(jié)合水則不同，因化學(xué)和物理化學(xué)力的存在，所表現(xiàn)的蒸汽壓低于同溫度下的純水的飽和蒸汽壓。