结合水的定义和作用

1. 结合水的定义和作用

定义：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。
作用：（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。但其所含的水主要为结合水，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。 
　　（5）自由水和结合水的比较：在代谢旺盛的细胞中，自由水的含量一般较多，而在休眠的种子和越冬的植物，生活在干旱和盐渍状况下的植物，结合水的含量相对较多。

2. 结合水的特点

 强结合水：排列致密，密度>1g/cm3;冰点处于零下几十度;完全不能移动，具有固体的特性;温度略高于100°C时可蒸发。弱结合水：受电场引力作用，为粘滞水膜;外力作用下可以移动;不因重力而流动，有粘滞性。
     
   结合水的特点   自由水：不受颗粒电场引力作用的孔隙水。
   毛细水：由于土体孔隙的毛细作用升至自由水面以上的水。毛细水承受表面张力和重力的作用。
   重力水：自由水面以下的孔隙自由水，在重力作用下可在土中自由流动。
   气态水：存在孔隙空气中。
   由于新钢冶炼产能及品种结构的变化，钢中氢含量的情况被越来越关注。氢是钢中的有害元素，表现在两个方面: 一是溶入钢中使钢的塑性和韧性降低，引起氢裂; 二是当氢从钢中析出时，会造成内部裂纹性质的缺陷。白点是这类缺陷中最突出的一种，它使钢的力学性能降低，热处理淬火时使零件开裂，使用时造成零件的断裂。为了控制钢水中氢的产生，就必须设法在钢铁冶金过程中最大限度地控制水分的带入。