生物 肌肉细胞内的水是结合水吗

【专家解说】：结合水是指在细胞内与其它物质结合在一起的水。水是极性分子，氧侧带部分负电荷，氢侧带部分正电荷，因此水分子很容易与其他极性分子间形成氢键。如氨基、羧基、羟基等均可与水结合，成为结合水。所有这些水不再能溶解其他物质，较难流动。如心肌含水79％，与血液含水量相差不多，但所含的水均为结合水，故呈坚实的形态。结合水不参与代谢作用，然而植物中结合水的含量与植物抗性大小有密切关系。即使干燥的成熟种子也保持约25％左右的水即结合水，这时原生质呈半凝固的凝胶状态，生理活性降到最低程度，但原生质的基本结构还可以保持并可抵抗干旱和寒冷等不良环境。另外，据对人和动物的研究发现，人和动物的年龄愈大，细胞中的结合水愈少，生病时，结合水也有变化。自由水和结合水的区分不是绝对的，两者在一定条件下可以相互转化。如血液凝固时，自由水就变成了结合水。 结合水 一、生物方面： 1、概念：结合水是水在生物体和细胞内的存在状态之一,是吸附和结合在有机固体物质上的水,主要是依靠氢键与蛋白质的极性基(羧基和氨基)相结合形成的水胶体。 2、功能： （1）组成细胞和生物体结构的成分：水分子是极性分子，细胞内部一部分水主要以氢键的形式与蛋白质，多糖、磷脂等固体物质相结合，这部分水不蒸发、不能析离,失去了流动性和溶解性,是生物体的构成物。如心脏，心肌含水量是79%，和血液含水量差不多。但其所含的水均为结合水，故成坚实形态。 （2）稳定大分子结构：结合水因离颗粒表面远近不同，受电场作用力的大小也不同，所以分为强结合水和弱结合水。 大家知道，生物大分子具有一定的空间构象，它们的许多功能都与构象的相互转化有关。结合水是稳定大分子结构的必要因素。现已证明，脱氧核糖核酸的双股螺旋，胶原蛋白的三股螺旋，胰岛素、红氧还素等蛋白质晶体结构的形成，蛋白质分子向折叠的转化，类脂双分子膜的稳定等等，无一不和结合水的存在有关。 （3）在生物体系中，质子的传递对能量的转换起着十分重要的作用。而结合水所形成的有序水的网络，为这种质子传递提供了必要的结构基础钠离子和钾离子的主动转移是重要的生命现象。主动转移是指细胞内外的离子或溶质的一种抗电化学梯度的反常运动，通常用膜泵理论给以解释。近年来，也有人从细胞内有序结构水对离子的排斥作用来讨论这一问题，并为实验所证实结合水对某些生物体系的代谢具有决定性的影响。美国科学家克列格最近完成了一个很有说服力的实验。他在一种小海虾上发现，随着水合程度的不同，可出现无代谢、限制性代谢、正常代谢三个阶段，并证明了不同的代谢状态与结合水密切相关结合水在肌肉收缩中的作用是圣乔治在1972]年提出的。他认为肌肉收缩是收缩蛋白肌球蛋白周围水结构的形成与破坏的过程。其后不少实验都证实，在肌肉收缩过程中，水的状态确实发生着变化。 （4）生命活动： 老年医学与癌症是目前医学界最为关心的问题。人们对水状态的研究也对此做出了有益的贡献。年代初报道，一些肿癌组织中结合水量减少，水状态与正常组织不同。显然这方面的研究不但与探讨肿瘤发生的机理有关，而且对其早期诊断亦可提供有意义的信息。老年医学中关于衰老机制有着多种不同的解释。蛋白质分子交叉结合产生冰结区，从而抑制代谢的观点，就是其中的一种。它与细胞内水的状态不无联系。而衰老过程中组织可塑性的衰减可能与蛋白质大分子结合水的能力有关 低温生物学的研究有着重要的理论和实际意义。在深低温条件下，细胞内结合水状态的改变，对生物活性的恢复能力有着直接的影响 从以上的叙述不难看出，生物体系中结合水对于生命活动是十分重要的。它不但对于阐明生命本质具有理论价值，而且可能对医学实践有所贡献。此外，其研究成果还有可能广泛应用于食品加工、纺织、制革、冷冻、包藏等工业生产中。可以预料，人们对于生命体系内水所进行的深入研究，必将结出丰硕的果实。 二、工程方面： 中文词条名：结合水 英文词条名：hydration water combined moisture bound Water 系指受电分子吸引力吸附于土粒表面的土中水，这种电分子吸引力高达几千到几万个大气压，使水分子和土粒表面牢固的粘结在一起。处于土颗粒表面水膜中的水，受到表面引力的控制而不服从静水力学规律，其冰点低于零度。 结合水又可分为：强结合水和弱结合水。 1）、强结合水存在于最靠近土颗粒表面处，水分子和水化离子排列非常紧密，以致于密度大于1，并有过冷现象（即温度降到0度以下也不发生冻结现象）。 2）、弱结合水距土粒表面较远地方的结合水，因为引力降低，弱结合水的水分子的排列不如强结合水紧密，可能从较厚水膜或浓度较低处缓慢地迁移到较薄的水膜或浓度较高处，亦可从土里周围迁移到另一个土粒的周围，这种运动与重力无关，这层不能传递静水压力的水定义为弱结合水。 结合水因离颗粒表面远近不同，受电场作用力的大小也不同，所以分为强结合水和弱结合水。 三、自然方面： 水在固体物料中可以不同的形态存在，以不同的方式与固体相结合。 当固体物料具有晶体结构时，其中可能含有一定量的结晶水，这部分水以化学力与固体相结合，如硫酸铜中的结晶水等。 当固体为可溶物时，其所含的水分可以溶液的形态存在于固体中。 当固体的物料系多孔性、或固体物料系由颗粒堆积而成时，其所含水分可存在于细孔中并受到孔壁毛细管力的作用。 当固体表面具有吸附性时，其所含的水分则因受到吸附力而结合于固体的内、外表面上。 以上这些借化学力或物理化学力与固体相结合的水统称为结合水。 当物料中含水较多时，除一部分水与固体结合外，其余的水只是机械地附着于固体表面或颗粒堆积层中的大空隙中(不存在毛细管力)，这些水称为非结合水。 结合水与非结合水的基本区别是其表现的平衡蒸汽压不同。非结合水的性质与纯水相同，其表现的平衡蒸汽压即为同温度下纯水的饱和蒸汽压。结合水则不同，因化学和物理化学力的存在，所表现的蒸汽压低于同温度下的纯水的饱和蒸汽压。