Vesipitoisuus eri soluissa. Veden jakautuminen solussa ja kehossa. Kasvien vesitasapaino. Uuden materiaalin oppiminen

Vesipitoisuus eri kasvien elimissä vaihtelee melko suurissa rajoissa. Se vaihtelee ympäristöolosuhteiden, iän ja kasvien tyypin mukaan. Siten salaatin lehtien vesipitoisuus on 93-95%, maissi - 75-77%. Veden määrä ei ole sama kasvien eri elimissä: auringonkukan lehdet sisältävät 80-83% vettä, varret - 87-89%, juuret - 73-75%. Vesipitoisuus, joka on 6-11 %, on tyypillistä pääasiassa ilmakuiville siemenille, joissa elintärkeät prosessit estyvät.

Vettä on elävissä soluissa, ksyleemin kuolleissa elementeissä ja solujen välisissä tiloissa. Solujen välisissä tiloissa vesi on höyrytilassa. Lehdet ovat kasvin tärkeimmät haihdutuselimet. Tässä suhteessa on luonnollista, että suurin määrä vettä täyttää lehtien solujen väliset tilat. Nestemäisessä tilassa vesi on sisällä erilaisia ​​osia solut: solukalvo, vakuoli, protoplasma. Vakuolit ovat vesirikkain osa solua, jossa sen pitoisuus on 98%. Korkeimmalla vesipitoisuudella protoplasman vesipitoisuus on 95 %. Alhaisin vesipitoisuus on ominaista solukalvoille. Vesipitoisuuden kvantitatiivinen määrittäminen solukalvoissa on vaikeaa; ilmeisesti se vaihtelee 30-50%.

Veden muodot eri osissa kasvisolu ovat myös erilaisia. Tyhjiösolumahlaa hallitsevat suhteellisen alhaisen molekyylipainon yhdisteiden (osmoottisesti sitoutuneiden) pidättämä vesi ja vapaa vesi. Kasvisolun kuoressa vettä sitovat pääasiassa korkeapolymeeriset yhdisteet (selluloosa, hemiselluloosa, pektiiniaineet), eli kolloidisesti sitoutunut vesi. Itse sytoplasmassa on vapaata vettä, joka on sitoutunut kolloidisesti ja osmoottisesti. Jopa 1 nm:n etäisyydellä proteiinimolekyylin pinnasta oleva vesi on tiukasti sitoutunutta, eikä sillä ole säännöllistä kuusikulmaista rakennetta (kolloidisesti sidottu vesi). Lisäksi protoplasmassa on tietty määrä ioneja, minkä seurauksena osa vedestä on sitoutunut osmoottisesti.

Vapaan ja sitoutuneen veden fysiologinen merkitys on erilainen. Useimmat tutkijat uskovat, että fysiologisten prosessien intensiteetti, mukaan lukien kasvunopeudet, riippuu ensisijaisesti vapaan veden pitoisuudesta. Sitoutuneen veden pitoisuuden ja kasvien kestävyyden välillä on suora korrelaatio haitallisia ulkoisia olosuhteita vastaan. Näitä fysiologisia korrelaatioita ei aina havaita.

Kasvisolu imee vettä osmoosin lakien mukaisesti. Osmoosia havaitaan kahden järjestelmän läsnä ollessa, joissa on eri ainepitoisuudet, kun ne ovat yhteydessä puoliläpäisevän kalvon kanssa. Tässä tapauksessa termodynamiikan lakien mukaan pitoisuudet tasoittuvat johtuen aineesta, jolle kalvo on läpäisevä.

Tarkasteltaessa kahta järjestelmää, joissa on eri pitoisuudet osmoottisesti aktiivisia aineita, seuraa, että pitoisuuksien tasaaminen järjestelmissä 1 ja 2 on mahdollista vain veden liikkeen ansiosta. Järjestelmässä 1 veden pitoisuus on suurempi, joten veden virtaus suunnataan järjestelmästä 1 järjestelmään 2. Kun tasapaino saavutetaan, todellinen virtaus on nolla.

Kasvisolua voidaan pitää osmoottisena järjestelmänä. Solua ympäröivällä soluseinällä on tietty elastisuus ja sitä voidaan venyttää. Vakuoliin kerääntyy vesiliukoisia aineita (sokerit, orgaaniset hapot, suolat), joilla on osmoottista aktiivisuutta. Tonoplasti ja plasmalemma suorittavat tässä järjestelmässä puoliläpäisevän kalvon tehtävää, koska nämä rakenteet ovat selektiivisesti läpäiseviä ja vesi kulkee niiden läpi paljon helpommin kuin solumahlaan ja sytoplasmaan liuenneet aineet. Tältä osin, jos solu joutuu ympäristöön, jossa osmoottisesti aktiivisten aineiden pitoisuus on pienempi kuin solun sisällä oleva pitoisuus (tai solu sijoitetaan veteen), veden on osmoosin lakien mukaan päästävä soluun .

Vesimolekyylien kykyä liikkua paikasta toiseen mitataan vesipotentiaalilla (Ψw). Termodynamiikan lakien mukaan vesi siirtyy aina korkeamman vesipotentiaalin alueelta pienemmän potentiaalin alueelle.

Veden potentiaali(Ψ в) on veden termodynaamisen tilan indikaattori. Vesimolekyyleillä on kineettistä energiaa, ne liikkuvat satunnaisesti nesteessä ja vesihöyryssä. Vesipotentiaali on suurempi järjestelmässä, jossa molekyylien konsentraatio on suurempi ja niiden kokonaiskineettinen energia on suurempi. Puhtaalla (tislatulla) vedellä on suurin vesipotentiaali. Tällaisen järjestelmän vesipotentiaali on ehdollisesti nolla.

Vesipotentiaalin yksiköt ovat paineen yksiköitä: ilmakehät, pascalit, baarit:

1 Pa = 1 N/m 2 (N-newton); 1 bar = 0,987 atm = 10 5 Pa = 100 kPa;

1 atm = 1,0132 bar; 1000 kPa = 1 MPa

Kun toinen aine liukenee veteen, veden pitoisuus pienenee, vesimolekyylien liike-energia pienenee ja vesipotentiaali pienenee. Kaikissa ratkaisuissa vesipotentiaali on pienempi kuin puhtaalla vedellä, ts. standardiolosuhteissa se ilmaistaan ​​negatiivisena arvona. Määrällisesti tämä lasku ilmaistaan ​​suurella, jota kutsutaan osmoottinen potentiaali(Ψ osm.). Osmoottinen potentiaali on mitta vesipotentiaalin vähenemisestä liuenneiden aineiden läsnäolon vuoksi. Mitä enemmän liuenneita molekyylejä liuoksessa on, sitä pienempi on osmoottinen potentiaali.

Kun vesi pääsee soluun, sen koko kasvaa, hydrostaattinen paine solun sisällä kasvaa, mikä pakottaa plasmalemman painautumaan soluseinää vasten. Soluseinä puolestaan ​​kohdistaa vastapainetta, jolle on tunnusomaista painepotentiaali(Ψ paine) tai hydrostaattinen potentiaali, se on yleensä positiivinen ja mitä suurempi, sitä enemmän vettä kennossa on.

Siten solun vesipotentiaali riippuu osmoottisesti aktiivisten aineiden pitoisuudesta - osmoottisesta potentiaalista (Ψ osm.) ja painepotentiaalista (Ψ paine).

Edellyttäen, että vesi ei paina solukalvoa (plasmolyysi tai kuihtumistila), solukalvon vastapaine on nolla, vesipotentiaali on yhtä suuri kuin osmoottinen:

Ψ sisään. = Ψ osm.

Kun vettä tulee soluun, solukalvon vastapaine ilmestyy, vesipotentiaali on yhtä suuri kuin osmoottisen potentiaalin ja painepotentiaalin välinen ero:

Ψ sisään. = Ψ osm. + Ψ paine

Solumehun osmoottisen potentiaalin ja solukalvon vastapaineen välinen ero määrää veden virtauksen kulloinkin.

Edellyttäen, että solukalvo on venynyt äärirajoille, osmoottinen potentiaali tasapainotetaan täysin solukalvon vastapaineella, vesipotentiaali muuttuu nollaan ja vesi lakkaa virtaamasta soluun:

- Ψ osm. = Ψ paine , Ψ c. = 0

Vesi virtaa aina negatiivisemman vesipotentiaalin suuntaan: järjestelmästä, jossa energiaa on enemmän, järjestelmään, jossa energiaa on vähemmän.

Vesi voi myös päästä soluun turpoamisvoimien vuoksi. Proteiinit ja muut solun muodostavat aineet, joissa on positiivisesti ja negatiivisesti varautuneita ryhmiä, houkuttelevat vesidipoleja. Hemiselluloosia ja pektiiniaineita sisältävä soluseinä ja sytoplasma, jossa suurimolekyylisiä polaarisia yhdisteitä muodostavat noin 80 % kuivamassasta, voivat turvota. Vesi tunkeutuu turvotusrakenteeseen diffuusion kautta, veden liike seuraa pitoisuusgradienttia. Turpoamisvoimaa ilmaistaan ​​termillä matriisipotentiaalia(Ψ mat.). Se riippuu solun suurimolekyylisten komponenttien läsnäolosta. Matriisipotentiaali on aina negatiivinen. Hyvin tärkeäΨ matto. on, kun vesi imeytyy rakenteisiin, joissa ei ole tyhjiöitä (siemenet, meristeemisolut).

Kasvien solujen, kudosten ja elinten elintärkeä toiminta johtuu veden läsnäolosta. Vesi on perustuslaillinen aine. Määrittämällä solujen sytoplasman ja sen organellien rakenteen, molekyylien polaarisuuden vuoksi se on orgaanisten ja ei-orgaanisten liuotin orgaaniset yhdisteet osallistuu aineenvaihduntaan ja toimii taustaympäristönä, jossa kaikki biokemialliset prosessit tapahtuvat. Helposti tunkeutuessaan solujen kuorien ja kalvojen läpi, vesi kiertää vapaasti kaikkialla kasvissa varmistaen aineiden siirtymisen ja siten edistäen kehon aineenvaihduntaprosessien yhtenäisyyttä. Korkean läpinäkyvyytensä ansiosta vesi ei häiritse imeytymistä aurinkoenergia klorofylli.

Veden tila kasvisoluissa

Vettä solussa on useissa muodoissa, ne ovat pohjimmiltaan erilaisia. Tärkeimmät ovat perustuslaillinen, solvaatti-, kapillaari- ja varavesi.

Jotkut soluun saapuvista vesimolekyyleistä muodostavat vetysidoksia useiden radikaalimolekyylien kanssa eloperäinen aine. Vetysidokset muodostavat erityisen helposti tällaisia ​​radikaaleja:

Tätä veden muotoa kutsutaan perustuslaillinen . Sen sisällä on kenno, jonka vahvuus on jopa 90 tuhatta barria.

Koska vesimolekyylit ovat dipoleja, ne muodostavat kiinteitä aggregaatteja varautuneiden orgaanisten aineiden molekyylien kanssa. Tällaista vettä, joka liittyy sytoplasman orgaanisten aineiden molekyyleihin sähköisen vetovoiman avulla, kutsutaan ns. solvaatti . Solvaattiveden osuus kasvisolutyypistä riippuen on 4-50 % sen kokonaismäärästä. Solvaattivedellä, kuten perustuslaillisella vedellä, ei ole liikkuvuutta eikä se ole liuotin.

Suuri osa solun vedestä on kapillaari , koska se sijaitsee makromolekyylien välisissä onteloissa. Solvaatti- ja kapillaarivettä pidättelee solu voimalla, jota kutsutaan matriisipotentiaaliksi. Se vastaa 15-150 baria.

Varata jota kutsutaan tyhjiöissä olevaksi vedeksi. Vakuolien sisältö on sokereiden, suolojen ja useiden muiden aineiden liuos. Siksi solu pidättää varaveden voimalla, jonka määrää tyhjiösisällön osmoottisen potentiaalin suuruus.

Kasvisolujen vedenotto

Koska soluissa ei ole aktiivisia kantajia vesimolekyyleille, sen liikkuminen soluihin ja soluista sekä naapurisolujen välillä tapahtuu vain diffuusion lakien mukaisesti. Siksi liuenneiden aineiden pitoisuusgradientit osoittautuvat vesimolekyylien päätekijöiksi.

Kasvisolut iästä ja tilastaan ​​riippuen imevät vettä käyttämällä kolmea peräkkäistä mekanismia: imbibition, solvatation ja osmoosin.

imeytys . Kun siemenet itävät, ne alkavat imeä vettä imeytymismekanismin ansiosta. Samalla protoplastin orgaanisten aineiden tyhjät vetysidokset täyttyvät ja vettä syötetään aktiivisesti ympäristöön solussa. Verrattuna muihin soluissa toimiviin voimiin, imeytymisvoimat ovat valtavat. Joidenkin vetysidosten kohdalla ne saavuttavat arvon 90 tuhatta barria. Samaan aikaan siemenet voivat turvota ja itää suhteellisen kuivassa maaperässä. Kun kaikki vapaat vetysidokset on täytetty, imeytyminen pysähtyy ja seuraava veden imeytymismekanismi aktivoituu.

ratkaisu . Solvataatioprosessissa veden absorptio tapahtuu rakentamalla hydraatiokerroksia protoplastisten orgaanisten aineiden molekyylien ympärille. Solun kokonaisvesipitoisuus jatkaa kasvuaan. Ratkaisun intensiteetti riippuu olennaisesti kemiallinen koostumus protoplasti. Mitä enemmän hydrofiilisiä aineita solussa on, sitä paremmin solvataatiovoimat käytetään. Hydrofiilisyys laskee sarjassa: proteiinit -> hiilihydraatit -> rasvat. Siksi suurin määrä vesi painoyksikköä kohden absorboi proteiinisiemeniä (herneet, pavut, pavut), välituotteena - tärkkelystä (vehnä, ruis) ja pienin - öljysiemeniä (pellava, auringonkukka).

Solvataatiovoimat ovat teholtaan huonompia kuin imeytysvoimat, mutta ne ovat silti melko merkittäviä ja saavuttavat 100 baarin. Solvataatioprosessin lopussa solun vesipitoisuus on niin suuri, että kapillaarikosteus laskeutuu ja tyhjiöitä alkaa muodostua. Solvataatio pysähtyy kuitenkin niiden muodostumishetkestä lähtien, ja veden imeytyminen edelleen on mahdollista vain osmoottisen mekanismin ansiosta.

Osmoosi . Vedenoton osmoottinen mekanismi toimii vain soluissa, joissa on vakuoli. Veden liikkeen suunta tässä tapauksessa määräytyy osmoottiseen järjestelmään sisältyvien liuosten osmoottisten potentiaalien suhteen.

Solumehun osmoottinen potentiaali, jota merkitään R, määräytyy kaavalla:

R = iRct,

Missä R - solumehlan osmoottinen potentiaali

R- kaasuvakio yhtä suuri kuin 0,0821;

T - lämpötila Kelvinin asteikolla;

i- isotoninen kerroin, joka osoittaa liuenneiden aineiden elektrolyyttisen dissosiaation luonteen.

Itse isotoninen suhde on yhtä suuri kuin

Ja= 1 + α ( n + 1),

missä α - elektrolyyttisen dissosiaation aste;

P - ionien lukumäärä, joihin molekyyli hajoaa. Ei-elektrolyyteille P = 1.

Maa-aineksen osmoottinen potentiaali on yleensä merkitty kreikkalaisella kirjaimella π.

Vesimolekyylit siirtyvät aina alhaisemman osmoottisen potentiaalin väliaineesta väliaineeseen, jolla on korkeampi osmoottinen potentiaali. Joten, jos solu on maaperässä (ulkoinen) ratkaisu klo R>π, jolloin vesi pääsee soluihin. Veden virtaus soluun pysähtyy, kun osmoottiset potentiaalit ovat täysin tasaantuneet (tyhjiömehu laimennetaan veden imeytymisen sisäänkäynnissä) tai kun solukalvo saavuttaa venyvyysrajat.

Siten solut saavat vettä ympäristöstä vain yhdellä ehdolla: solumehlan osmoottisen potentiaalin on oltava suurempi kuin ympäröivän liuoksen osmoottinen potentiaali.

Jos R< π, kennosta virtaa vettä ulkoiseen liuokseen. Nestehäviön aikana protoplastin tilavuus pienenee vähitellen, se siirtyy pois kalvosta ja soluun ilmestyy pieniä onteloita. Sellaista tilaa kutsutaan Plasmolyysi . Plasmolyysin vaiheet on esitetty kuvassa. 3.18.

Jos osmoottisten potentiaalien suhde vastaa ehtoa P = π, niin vesimolekyylien diffuusiota ei tapahdu ollenkaan.

Suuri määrä faktaaineistoa osoittaa, että kasvien solumehlan osmoottinen potentiaali vaihtelee melko laajoissa rajoissa. Maatalouskasveissa juurisoluissa se on yleensä amplitudissa 5-10 baaria, lehtisoluissa se voi nousta jopa 40 baariin ja hedelmäsoluissa - jopa 50 baariin. Solonchak-kasveissa solumehlan osmoottinen potentiaali saavuttaa 100 baarin.

Riisi. 3.18.

A - solu turgoritilassa; B - kulmikas; B - kovera; G - kupera; D - kouristeleva; E - korkki. 1 - kuori; 2 - vakuoli; 3 - sytoplasma; 4 - ydin; 5 - Hecht-langat

Vesi on yleisin yhdiste maapallolla ja elävissä organismeissa. Solujen vesipitoisuus riippuu aineenvaihduntaprosessien luonteesta: mitä voimakkaampia ne ovat, sitä korkeampi vesipitoisuus.

Aikuisen ihmisen solut sisältävät keskimäärin 60-70 % vettä. Kun 20 % vedestä häviää, organismit kuolevat. Ilman vettä ihminen voi elää enintään 7 päivää, kun taas ilman ruokaa enintään 40 päivää.

Riisi. 4.1. Vesimolekyylin (H 2 O) avaruudellinen rakenne ja vetysidoksen muodostuminen

Vesimolekyyli (H 2 O) koostuu kahdesta vetyatomista, jotka ovat sitoutuneet kovalenttisesti happiatomeihin. Molekyyli on polaarinen, koska se on taipunut kulmaan ja happiatomin ydin vetää yhteiset elektronit tähän kulmaan, jolloin happi saa osittaisen negatiivisen varauksen ja avoimissa päissä olevista vetyatomeista tulee osittain positiivisia varauksia. Vesimolekyylejä voidaan vetää puoleensa positiivisilla ja negatiivisilla varauksilla, jotka muodostuvat vetysidos (Kuva 4.1.).

Vesimolekyylien ainutlaatuisen rakenteen ja niiden kyvyn sitoutua toisiinsa vetysidosten avulla vedellä on useita ominaisuuksia, jotka määräävät sen tärkeän roolin solussa ja eliössä.

Vetysidokset aiheuttavat suhteellisen korkeita kiehumis- ja haihtumislämpötiloja, veden suuren lämpökapasiteetin ja lämmönjohtavuuden sekä yleisen liuottimen ominaisuuden.

Vetysidokset ovat 15-20 kertaa heikompia kuin kovalenttiset sidokset. Nestemäisessä tilassa vetysidoksia joko muodostuu tai katkeaa, mikä aiheuttaa vesimolekyylien liikkeen, sen juoksevuuden.

Biologinen rooli H2O

Vesi määrää fyysiset ominaisuudet solut - sen tilavuus, elastisuus (turgor). Solu sisältää 95-96 % vapaata vettä ja 4-5 % sitoutunutta. Sitoutunut vesi muodostaa vesipitoisia (solvaatti)kuoria tiettyjen yhdisteiden (esimerkiksi proteiinien) ympärille, mikä estää niiden vuorovaikutuksen toistensa kanssa.

ilmaista vettä on hyvä liuotin monille epäorgaanisille ja orgaanisille polaarisille aineille. Aineita, jotka liukenevat hyvin veteen, kutsutaan hydrofiilinen. Esimerkiksi alkoholit, hapot, kaasut, useimmat natrium-, kaliumsuolat jne. Hydrofiilisten aineiden atomien välinen sitoutumisenergia on pienempi kuin näiden atomien vetovoima vesimolekyyleihin. Siksi niiden molekyylit tai ionit integroituvat helposti yhteinen järjestelmä veden vetysidokset.

Vesi yleisenä liuottimena on erittäin tärkeä rooli, koska useimmat kemialliset reaktiot esiintyy vesiliuoksissa. Aineiden tunkeutuminen soluun ja jätetuotteiden poistaminen siitä on useimmiten mahdollista vain liuenneessa muodossa.

Vesi ei liukene ei-polaarisia (varautumattomia) aineita, koska se ei voi muodostaa vetysidoksia niiden kanssa. Veteen liukenemattomia aineita kutsutaan hydrofobinen . Näitä ovat rasvat, rasvan kaltaiset aineet, polysakkaridit, kumi.

Joillakin orgaanisilla molekyyleillä on kaksi ominaisuuksia: joillakin alueilla ne ovat polaarisia ryhmiä ja toisilla - ei-polaarisia. Tällaisia ​​aineita kutsutaan amfipaattinen tai amfifiilinen. Näitä ovat proteiinit, rasvahapot, fosfolipidit, nukleiinihapot. Amfifiiliset yhdisteet ovat tärkeässä roolissa järjestäytymisessä biologiset kalvot, monimutkaiset supramolekyyliset rakenteet.

Vesi on suoraan mukana reaktioissa hydrolyysi- orgaanisten yhdisteiden hajoaminen. Samaan aikaan erityisten entsyymien vaikutuksesta vapauttamaan valenssit orgaanisia molekyylejä OH-ionit liittyvät - ja H + vettä. Tämän seurauksena ne muodostavat uusia aineita, joilla on uusia ominaisuuksia.

Vedellä on korkea lämpökapasiteetti (eli kyky absorboida lämpöä pienillä muutoksilla omassa lämpötilassaan) ja hyvä lämmönjohtavuus. Näiden ominaisuuksien ansiosta lämpötila solun (ja kehon) sisällä pysyy tietyllä tasolla ympäristön lämpötilan merkittävien muutosten myötä.

Tärkeä biologinen merkitys kylmäveristen eläinten kasvien toiminnan kannalta on se tosiasia, että liuenneiden aineiden (hiilihydraatit, glyseroli) vaikutuksesta vesi voi muuttaa ominaisuuksiaan, erityisesti jäätymis- ja kiehumispisteitä.

Veden ominaisuudet ovat niin tärkeitä eläville organismeille, että on mahdotonta kuvitella tuntemamme elämän olemassaoloa, ei vain maapallolla, vaan millä tahansa muulla planeetalla ilman riittävää vesihuoltoa.

MINERAALISUOLA

Ne voivat olla liuenneessa tai liukenemattomassa tilassa. Mineraalisuolojen molekyylit sisällä vesiliuos hajoaa kationeiksi ja anioneiksi.

Veden ominaisuudet ja sen rooli solussa:

Ensimmäisenä solun aineista on vesi. Se muodostaa noin 80 % solun massasta. Vesi on kaksinkertainen merkitys eläville organismeille, koska se on välttämätön paitsi solujen osana, myös monille ja elinympäristönä.

1. Vesi määrää solun fysikaaliset ominaisuudet - sen tilavuuden, elastisuuden.

2. Monet kemialliset prosessit tapahtuvat vain vesiliuoksessa.

3. Vesi on hyvä liuotin: monet aineet tulevat soluun ulkoympäristöstä vesiliuoksessa, ja vesiliuoksessa solusta poistuvat jätetuotteet.

4. Vedellä on korkea lämpökapasiteetti ja lämmönjohtavuus.

5. Vedellä on ainutlaatuinen ominaisuus: kun se jäähdytetään +4 astetta 0 asteeseen, se laajenee. Siksi jää on kevyempää kuin nestemäinen vesi ja pysyy sen pinnalla. Tämä on erittäin tärkeää alueella eläville organismeille vesiympäristö.

6. Vesi voi olla hyvä voiteluaine.

Veden biologisen roolin määrää sen molekyylien pieni koko, niiden napaisuus ja kyky yhdistyä keskenään vetysidoksilla.

Veden biologiset toiminnot:

kuljetus. Vesi varmistaa aineiden liikkumisen solussa ja kehossa, aineiden imeytymisen ja aineenvaihduntatuotteiden erittymisen. Luonnossa vesi kuljettaa jätetuotteita maaperään ja vesistöihin.

metabolinen. Vesi on kaikkien biokemiallisten reaktioiden väliaine, elektronien luovuttaja fotosynteesin aikana; se on välttämätöntä makromolekyylien hydrolyysille monomeereiksi.

vesi osallistuu voitelunesteiden ja liman, salaisuuksien ja mehujen muodostumiseen kehossa.

Hyvin harvoja poikkeuksia (luu ja hammaskiille) lukuun ottamatta vesi on solun hallitseva komponentti. Vesi on välttämätön solun aineenvaihduntaan (vaihtoon), koska fysiologiset prosessit tapahtuvat yksinomaan vesiympäristössä. Vesimolekyylit ovat mukana monissa solun entsymaattisissa reaktioissa. Esimerkiksi proteiinien, hiilihydraattien ja muiden aineiden hajoaminen tapahtuu entsyymien katalysoiman vuorovaikutuksen seurauksena veden kanssa. Tällaisia ​​reaktioita kutsutaan hydrolyysireaktioksi.

Vesi toimii vetyionien lähteenä fotosynteesin aikana. Vettä solussa on kahdessa muodossa: vapaana ja sitoutuneena. Vapaa vesi muodostaa 95 % kaikesta solun vedestä ja sitä käytetään pääasiassa liuottimena ja protoplasman kolloidisen järjestelmän dispersioväliaineena. Sitoutunut vesi, jonka osuus kaikesta soluvedestä on vain 4 %, on liitetty löyhästi proteiineihin vetysidoksilla.

Epäsymmetrisestä varausjakaumasta johtuen vesimolekyyli toimii dipolina ja voi siksi sitoutua sekä positiivisesti että negatiivisesti varautuneisiin proteiiniryhmiin. Vesimolekyylin dipoliominaisuus selittää sen kyvyn orientoitua sähkökentässä, kiinnittyä erilaisiin molekyyleihin ja molekyylien osiin, joissa on varaus. Tämä johtaa hydraattien muodostumiseen.

Suuren lämpökapasiteetin ansiosta vesi imee lämpöä ja estää siten äkilliset lämpötilanvaihtelut kennossa. Kehon vesipitoisuus riippuu sen iästä ja aineenvaihdunnan aktiivisuudesta. Se on korkein alkiossa (90 %) ja vähenee vähitellen iän myötä. Eri kudosten vesipitoisuus vaihtelee riippuen niiden metabolisesta aktiivisuudesta. Esimerkiksi aivojen harmaassa aineessa vettä on jopa 80 % ja luissa jopa 20 %. Vesi on tärkein väline aineiden liikuttamiseen kehossa (verenvirtaus, imusolmukkeet, liuosten nousevat ja laskevat virtaukset kasvien verisuonten läpi) ja solussa. Vesi toimii "voiteluaineena", välttämätön kaikkialla, missä on hankauspintoja (esimerkiksi saumoissa). Veden suurin tiheys on 4°C. Siksi jää, jonka tiheys on pienempi, on vettä kevyempää ja kelluu pinnallaan, mikä suojaa säiliötä jäätymiseltä. Tämä veden ominaisuus säästää monien vesieliöiden hengen.