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Stoffwechsel von Wasser und anorganischen Ionen

  • Hans Mohr
  • Peter Schopfer
Chapter
Part of the Springer-Lehrbuch book series (SLB)

Zusammenfassung

Metabolisch aktive Gewebe bestehen zu 85–95% aus Wasser. Diese Substanz besitzt einzigartige physikalisch-chemische Eigenschaften, welche durch die lebendigen Systeme in vielfältiger Weise ausgenützt werden. Wasser ist im physiologischen Temperaturbereich eine Flüssigkeit mit relativ geringer Viskosität, hoher Dielektrizitätskonstanten (Dissoziationskonstante = 10−14) und minimaler Quantenabsorption unterhalb 850 nm. Wegen seiner geringen Größe und seiner Dipolnatur ist H2O ein hervorragendes Lösungsmittel für ein ungewöhnlich breites Spektrum stark polarer bis mäßig apolarer Teilchen, besonders für Ionen. Der polare Aufbau des H2O-Moleküls (Abb. 16.1, oben) ermöglicht die Hydratisierung von Kationen und Anionen, einschließlich der Makromoleküle wie Proteine, Nucleinsäuren, usw. Das Lösungsmittel Wasser ist chemisch relativ inert und auch von daher ein ideales Medium für die Diffusion und die chemischen Wechselwirkungen anderer Teilchen. Seine extrem hohe Verdampfungswärme (44 kJ · mol−1 bei 25 °C), seine hohe Wärmekapazität und seine hohe Leitfähigkeit für Wärme machen Wasser darüber hinaus zu einem idealen Medium für die Thermoregulation. Schließlich wird die geringe Kompressibilität des Wassers bei der osmotischen Erzeugung von Druck ausgenützt (die Pflanze als „hydraulisches“ System; − S. 47). Viele der besonderen Eigenschaften des Wassers hängen mit seiner Fähigkeit zur Ausbildung von Wasserstoffbrückenbindungen zusammen (Abb. 16.1, unten). Beim Schmelzen von kristallinem Wasser (Eis) bei 0 °C werden unter Aufnahme von 6 kJ-mol−1 etwa 15% der Wasserstoffbrücken gespalten. Bei 25 °C sind noch etwa 80% der Wasserstoffbrücken intakt (semi-kristalline Struktur). Es sind 32 kJ · mol−1 ( = 73% der Verdampfungswärme) erforderlich, um diese Bindungen bei der Verdampfung zu lösen. Eine weitere Konsequenz der Wasserstoffbrücken ist die hohe Kohäsion (Zerreißfestigkeit), welche zusammen mit der Adhäsion an geladene Oberflächen (Benetzungsfähigkeit) große Bedeutung für den Massentransport des Wassers in den kapillaren Gefäßen des Xylems besitzen (→ S. 497).

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Copyright information

© Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1992

Authors and Affiliations

  • Hans Mohr
    • 1
  • Peter Schopfer
    • 1
  1. 1.Lehrstuhl für BotanikBiologisches Institut II der UniversitätFreiburg i. Br.Deutschland

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