Ruolo biologico elementi chimici negli organismi viventi

1. Macro e microelementi nell'ambiente e nel corpo umano

Il ruolo biologico degli elementi chimici nel corpo umano è estremamente vario.

La funzione principale dei macronutrienti è quella di costruire tessuti, mantenere una pressione osmotica costante, una composizione ionica e acido-base.

Gli oligoelementi, che fanno parte di enzimi, ormoni, vitamine, sostanze biologicamente attive come agenti complessanti o attivatori, sono coinvolti nel metabolismo, nei processi riproduttivi, nella respirazione dei tessuti e nella neutralizzazione delle sostanze tossiche. Gli oligoelementi influenzano attivamente i processi di emopoiesi, ossidazione - recupero, permeabilità dei vasi sanguigni e dei tessuti. Macro e microelementi - calcio, fosforo, fluoro, iodio, alluminio, silicio determinano la formazione di ossa e tessuti dentali.

Ci sono prove che il contenuto di alcuni elementi nel corpo umano cambia con l'età. Quindi, il contenuto di cadmio nei reni e di molibdeno nel fegato aumenta con la vecchiaia. Il contenuto massimo di zinco si osserva durante la pubertà, poi diminuisce e in età avanzata raggiunge un minimo. Anche il contenuto di altri oligoelementi, come vanadio e cromo, diminuisce con l'età.

Sono state identificate molte malattie associate a carenza o accumulo eccessivo di vari oligoelementi. La carenza di fluoro provoca carie dentale, carenza di iodio - gozzo endemico, eccesso di molibdeno - gotta endemica. Tali schemi sono collegati al fatto che l'equilibrio delle concentrazioni ottimali di elementi biogenici è mantenuto nel corpo umano: l'omeostasi chimica. La violazione di questo equilibrio a causa della mancanza o dell'eccesso dell'elemento può portare a varie malattie.

Oltre ai sei macronutrienti principali - organogeni - carbonio, idrogeno, azoto, ossigeno, zolfo e fosforo, che costituiscono carboidrati, grassi, proteine ​​e acidi nucleici, sono necessari per la normale alimentazione umana e animale i macronutrienti "inorganici" - calcio, cloro , magnesio, potassio, sodio - e oligoelementi - rame, fluoro, iodio, ferro, molibdeno, zinco e anche, possibilmente (provato per gli animali), selenio, arsenico, cromo, nichel, silicio, stagno, vanadio.

La mancanza di elementi come ferro, rame, fluoro, zinco, iodio, calcio, fosforo, magnesio e alcuni altri nella dieta porta a conseguenze serie per la salute umana.

Tuttavia, va ricordato che non solo una carenza, ma anche un eccesso di elementi biogenici è dannoso per l'organismo, poiché ciò interrompe l'omeostasi chimica. Ad esempio, con l'assunzione di manganese in eccesso con il cibo, il livello di rame nel plasma aumenta (sinergismo di Mn e Cu) e nei reni diminuisce (antagonismo). L'aumento del contenuto di molibdeno negli alimenti porta ad un aumento della quantità di rame nel fegato. Un eccesso di zinco negli alimenti provoca l'inibizione dell'attività degli enzimi contenenti ferro (antagonismo di Zn e Fe).

I componenti minerali, che sono vitali in quantità trascurabili, diventano tossici a concentrazioni più elevate.

Un certo numero di elementi (argento, mercurio, piombo, cadmio, ecc.) Sono considerati tossici, poiché il loro ingresso nel corpo già in tracce porta a gravi fenomeni patologici. meccanismo chimico Gli effetti tossici di alcuni oligoelementi saranno discussi di seguito.

Gli elementi biogenici sono ampiamente utilizzati in agricoltura. L'aggiunta di piccole quantità di microelementi - boro, rame, manganese, zinco, cobalto, molibdeno - al suolo aumenta notevolmente la resa di molte colture. Si scopre che i microelementi, aumentando l'attività degli enzimi nelle piante, contribuiscono alla sintesi di proteine, vitamine, acidi nucleici, zuccheri e amido. Alcuni degli elementi chimici hanno un effetto positivo sulla fotosintesi, accelerano la crescita e lo sviluppo delle piante, la maturazione dei semi. Gli oligoelementi vengono aggiunti ai mangimi per aumentarne la produttività.

Vari elementi e loro composti sono ampiamente usati come medicinali.

Pertanto, lo studio del ruolo biologico degli elementi chimici, la delucidazione della relazione tra lo scambio di questi elementi e altre sostanze biologicamente attive - enzimi, ormoni, vitamine contribuisce alla creazione di nuovi medicinali e sviluppo modalità ottimali il loro dosaggio a fini sia terapeutici che profilattici.

La base per studiare le proprietà degli elementi e, in particolare, il loro ruolo biologico è legge periodica DI. Mendeleev. Caratteristiche fisico-chimiche, e, di conseguenza, il loro ruolo fisiologico e patologico, sono determinati dalla posizione di questi elementi in sistema periodico DI. Mendeleev.

Di norma, con un aumento della carica del nucleo degli atomi, la tossicità degli elementi di questo gruppo aumenta e il loro contenuto nel corpo diminuisce. La diminuzione del contenuto è ovviamente dovuta al fatto che molti elementi di lunghi periodi sono scarsamente assorbiti dagli organismi viventi a causa dei grandi raggi atomici e ionici, dell'elevata carica nucleare, della complessità delle configurazioni elettroniche e della bassa solubilità dei composti. Il corpo contiene quantità significative di elementi leggeri.

I macroelementi includono elementi s del primo (idrogeno), terzo (sodio, magnesio) e quarto (potassio, calcio), nonché elementi p del secondo (carbonio, azoto, ossigeno) e terzo (fosforo, zolfo, cloro) periodi. Tutti loro sono vitali. La maggior parte degli elementi s e p rimanenti dei primi tre periodi (Li, B, Al, F) sono fisiologicamente attivi, gli elementi s e p di periodi ampi (n> 4) raramente agiscono come indispensabili. L'eccezione sono gli elementi s: potassio, calcio, iodio. Fisiologicamente attivi includono alcuni elementi s e p del quarto e quinto periodo: stronzio, arsenico, selenio, bromo.

Tra gli elementi d, sono soprattutto gli elementi del quarto periodo ad essere vitali: manganese, ferro, zinco, rame, cobalto. Recentemente è stato stabilito che è indubbio anche il ruolo fisiologico di alcuni altri d-elementi di questo periodo: titanio, cromo, vanadio.

d-Gli elementi del quinto e sesto periodo, ad eccezione del molibdeno, non mostrano un'attività fisiologica positiva pronunciata. Il molibdeno fa anche parte di numerosi enzimi redox (ad esempio ossido di xantina, aldeide ossidasi) e svolge un ruolo importante nel corso dei processi biochimici.

2. Aspetti generali della tossicità dei metalli pesanti per gli organismi viventi

Uno studio completo dei problemi associati alla valutazione dello stato dell'ambiente naturale mostra che è molto difficile tracciare una linea netta tra naturale e fattori antropici cambiamenti nei sistemi ecologici. Gli ultimi decenni ci hanno convinto di questo. che l'impatto dell'uomo sulla natura non provoca solo danni diretti e facilmente identificabili, ma provoca anche una serie di nuovi processi, spesso nascosti, che trasformano o distruggono l'ambiente. I processi naturali e antropogenici nella biosfera sono in una complessa relazione e interdipendenza. Quindi, il corso delle trasformazioni chimiche che portano alla formazione di sostanze tossiche è influenzato dal clima, dallo stato della copertura del suolo, dall'acqua, dall'aria, dal livello di radioattività, ecc. Nelle condizioni attuali, quando si studiano i processi di inquinamento chimico degli ecosistemi, si pone il problema di trovare naturali, principalmente dovuti a fattori naturali, livelli di contenuto di determinati elementi o composti chimici. La soluzione a questo problema è possibile solo sulla base di osservazioni sistematiche a lungo termine dello stato dei componenti della biosfera, il contenuto di varie sostanze, cioè sulla base del monitoraggio ambientale.

Inquinamento ambiente i metalli pesanti sono direttamente correlati al monitoraggio ecologico e analitico dei supertossici, poiché molti di essi presentano un'elevata tossicità già in tracce e sono in grado di concentrarsi negli organismi viventi.

Le principali fonti di inquinamento ambientale da metalli pesanti possono essere suddivise in naturali (naturali) e artificiali (antropogeniche). Naturali includono eruzioni vulcaniche, tempeste di sabbia, incendi boschivi e di steppa, sali marini sollevate dal vento, dalla vegetazione, ecc. Le fonti naturali di inquinamento sono sistematiche, uniformi o spontanee di breve durata e, di norma, hanno scarso effetto sulla livello generale inquinamento. Le principali e più pericolose fonti di inquinamento della natura con metalli pesanti sono di origine antropica.

Nel processo di studio della chimica dei metalli e dei loro cicli biochimici nella biosfera, si rivela il duplice ruolo che svolgono in fisiologia: da un lato, la maggior parte dei metalli è necessaria per il normale corso della vita; d'altra parte, a concentrazioni elevate, mostrano un'elevata tossicità, cioè hanno cattiva influenza sullo stato e l'attività degli organismi viventi. Il confine tra le concentrazioni necessarie e tossiche degli elementi è molto vago, il che complica la valutazione affidabile del loro impatto sull'ambiente. La quantità in cui alcuni metalli diventano veramente pericolosi dipende non solo dal grado di contaminazione degli ecosistemi da parte degli stessi, ma anche dalle caratteristiche chimiche del loro ciclo biochimico. In tavola. 1 mostra la serie di tossicità molare dei metalli per tipi diversi organismi viventi.

Tabella 1. Sequenza rappresentativa della tossicità molare dei metalli

Microrganismi Tossicità serie Alghe Hg>Cu>Cd>Fe>Cr>Zn>Co>MnFungiAg>Hg>Cu>Cd>Cr>Ni>Pb>Co>Zn>Fe >Zn > Pb> CdFishAg>Hg>Cu> Pb> Cd>Al> Zn> Ni> Cr>Co>Mn>>SrMammalsAg, Hg, Cd> Cu, Pb, Sn, Be>> Mn, Zn, Ni, Fe , Cr >> Sr >Сs, Li, Al

Per ogni tipo di organismo, l'ordine dei metalli nelle righe della tabella da sinistra a destra riflette l'aumento della quantità molare del metallo necessaria per la manifestazione dell'effetto di tossicità. Il valore molare minimo si riferisce al metallo con la più alta tossicità.

VV Kovalsky, in base alla loro importanza per la vita, ha diviso gli elementi chimici in tre gruppi:

Elementi vitali (insostituibili) che sono costantemente contenuti nel corpo (fanno parte di enzimi, ormoni e vitamine): H, O, Ca, N, K, P, Na, S, Mg, Cl, C, I, Mn, Cu , Co, Fe, Mo, V. La loro carenza porta all'interruzione della normale vita di esseri umani e animali.

Tabella 2. Caratteristiche di alcuni metalloenzimi - complessi bioinorganici

Metallo-enzima Atomo centrale Ambiente legante Oggetto della concentrazione Azione enzimatica Carboanidrasi Zn (II) Residui di amminoacidi Eritrociti Catalizza l'idratazione reversibile dell'anidride carbonica: CO 2+H 2O↔N 2COSÌ 3↔N ++NSO 3Zn (II) carbossipeptidasi Residui di aminoacidi Pancreas, fegato, intestino Catalizza la digestione delle proteine, partecipa all'idrolisi del legame peptidico: R 1CO-NH-R 2+H 2O↔R 1-COOH+R 2NH 2Catalasi Fe (III) Residui di amminoacidi, istidina, tirosina Sangue Catalizza la reazione di decomposizione del perossido di idrogeno: 2H 2o 2= 2N 2O + O 2Fe(III) perossidasiProteineTessuti, sangueOssidazione dei substrati (RH 2) perossido di idrogeno: UR 2+ H 2o 2=R+2H 2Ossireduttasi Cu (II) Residui di aminoacidi Cuore, fegato, reni Catalizza l'ossidazione con l'aiuto dell'ossigeno molecolare: 2H 2R+O 2= 2R + 2H 2O Piruvato carbossilasi Mn (II) Proteine ​​tissutali Fegato, tiroide Potenzia l'azione degli ormoni. Catalizza il processo di carbossilazione con acido piruvico Aldeide ossidasi Mo (VI) Proteine ​​tissutali Fegato Partecipa all'ossidazione delle aldeidi Ribonucleotide reduttasi Co (II) Proteine ​​tissutali Fegato Partecipa alla biosintesi degli acidi ribonucleici

• elementi di impurità contenuti permanentemente nel corpo: Ga, Sb, Sr, Br, F, B, Be, Li, Si, An, Cs, Al, Ba, Ge, As, Rb, Pb, Ra, Bi, Cd, Cr, Ni, Ti, Ag, Th, Hg, U, Se. Il loro ruolo biologico è poco compreso o sconosciuto.
• elementi di impurità presenti nel corpo Sc, Tl, In, La, Pr, Sm, W, Re, Tb, ecc. I dati sulla quantità e sul ruolo biologico non sono chiari.
• La tabella mostra le caratteristiche di un certo numero di metalloenzimi, che includono metalli vitali come Zn, Fe, Cu, Mn, Mo.
• A seconda del comportamento nei sistemi viventi, i metalli possono essere suddivisi in 5 tipi:
• - elementi necessari, con una mancanza di cui si verificano disturbi funzionali nel corpo;
• - stimolanti (i metalli necessari e non necessari all'organismo possono fungere da stimolanti);
• elementi inerti che sono innocui a determinate concentrazioni e non hanno alcun effetto sull'organismo (ad esempio, metalli inerti usati come impianti chirurgici):
• agenti terapeutici usati in medicina;
• elementi tossici, ad alte concentrazioni che portano a disturbi funzionali irreversibili, morte del corpo.
• A seconda della concentrazione e del tempo di contatto, il metallo può agire secondo una delle tipologie indicate.
• La figura 1 mostra un diagramma della dipendenza dello stato dell'organismo dalla concentrazione di ioni metallici. La curva solida nel diagramma descrive la risposta positiva immediata, il livello ottimale e il passaggio dell'effetto positivo a quello negativo dopo che i valori di concentrazione dell'elemento desiderato hanno superato il massimo. Ad alte concentrazioni, il metallo richiesto diventa tossico.
• La curva tratteggiata mostra la risposta biologica a un metallo tossico per l'organismo senza l'effetto di un elemento essenziale o stimolante. Questa curva arriva con un certo ritardo, che indica la capacità di un organismo vivente di "non reagire" a piccole quantità di una sostanza tossica (concentrazione soglia).
• Dal diagramma segue che gli elementi necessari diventano tossici in quantità eccessive. L'organismo degli animali e dell'uomo mantiene la concentrazione degli elementi nell'intervallo ottimale attraverso un complesso di processi fisiologici chiamati omeostasi. La concentrazione di tutti, senza eccezioni, i metalli necessari è sotto stretto controllo dell'omeostasi.

• Fig.1 Risposta biologica in funzione della concentrazione del metallo. ( Arrangiamento reciproco due curve relative alla scala di concentrazione condizionatamente)
• avvelenamento da ioni di tossicità da metalli
• Di particolare interesse è il contenuto di elementi chimici nel corpo umano. Gli organi umani concentrano in modo diverso vari elementi chimici in se stessi, cioè macro e microelementi sono distribuiti in modo non uniforme tra diversi organi e tessuti. La maggior parte degli oligoelementi (il contenuto nel corpo è entro 10 -3-10-5%) si accumula nel fegato, nelle ossa e nei tessuti muscolari. Questi tessuti sono il principale deposito di molti metalli.
• Gli elementi possono mostrare un'affinità specifica per alcuni organi ed essere contenuti in essi in alte concentrazioni. È noto che lo zinco è concentrato nel pancreas, lo iodio nella ghiandola tiroidea, il vanadio, insieme all'alluminio e all'arsenico, si accumula nei capelli e nelle unghie, nel cadmio, nel mercurio, nel molibdeno - nei reni, nello stagno nei tessuti intestinali, nello stronzio - in la ghiandola prostatica, il tessuto osseo, il manganese nella ghiandola pituitaria, ecc. Nel corpo, gli oligoelementi possono essere trovati in stato vincolato, e sotto forma di forme ioniche libere. È stato stabilito che alluminio, rame e titanio nei tessuti cerebrali sono sotto forma di complessi con proteine, mentre il manganese è in forma ionica.
• In risposta all'assunzione di eccessive concentrazioni di elementi nell'organismo, un organismo vivente è in grado di limitare o addirittura eliminare il conseguente effetto tossico dovuto alla presenza di determinati meccanismi di disintossicazione. I meccanismi specifici di disintossicazione in relazione agli ioni metallici non sono attualmente ben compresi. Molti metalli nel corpo possono essere convertiti in forme meno dannose nei seguenti modi:
• formazione di complessi insolubili in tratto intestinale;
• trasporto di metallo con sangue ad altri tessuti dove può essere immobilizzato (come, ad esempio, Pb + 2 nelle ossa);

Le cellule degli organismi viventi Composizione chimica differiscono significativamente dall'ambiente inanimato che li circonda e nella struttura composti chimici, e dall'insieme e dal contenuto degli elementi chimici. In totale, negli organismi viventi sono presenti (scoperti fino ad oggi) circa 90 elementi chimici che, a seconda del loro contenuto, si dividono in 3 gruppi principali: macronutrienti , oligoelementi e ultramicroelementi .

Macronutrienti.

Macronutrienti sono presenti in quantità significative negli organismi viventi, che vanno da centesimi di percento a decine di percento. Se il contenuto di qualsiasi chimico nel corpo supera lo 0,005% del peso corporeo, tale sostanza è classificata come macronutriente. Fanno parte dei principali tessuti: sangue, ossa e muscoli. Questi includono, ad esempio, i seguenti elementi chimici: idrogeno, ossigeno, carbonio, azoto, fosforo, zolfo, sodio, calcio, potassio, cloro. I macronutrienti in totale costituiscono circa il 99% della massa delle cellule viventi, con la maggior parte (98%) che cade su idrogeno, ossigeno, carbonio e azoto.

La tabella seguente mostra i principali macronutrienti nel corpo:

Tutti e quattro gli elementi più comuni negli organismi viventi (questi sono idrogeno, ossigeno, carbonio, azoto, come accennato in precedenza) sono caratterizzati da uno proprietà comune. Questi elementi mancano di uno o più elettroni nella loro orbita esterna per formare legami elettronici stabili. Quindi, l'atomo di idrogeno manca di un elettrone nell'orbita esterna per formare un legame elettronico stabile, mentre gli atomi di ossigeno, azoto e carbonio mancano rispettivamente di due, tre e quattro elettroni. A questo proposito, questi elementi chimici si formano facilmente legami covalenti a causa dell'accoppiamento di elettroni, e possono facilmente interagire tra loro, riempiendo il loro esterno gusci di elettroni. Inoltre, ossigeno, carbonio e azoto possono formare non solo legami singoli ma anche doppi. Di conseguenza, il numero di composti chimici che possono essere formati da questi elementi aumenta in modo significativo.

Inoltre, carbonio, idrogeno e ossigeno sono gli elementi più leggeri in grado di formare legami covalenti. Pertanto, si sono rivelati i più adatti per la formazione di composti che compongono la materia vivente. È necessario notare separatamente un'altra importante proprietà degli atomi di carbonio: la capacità di formare legami covalenti con altri quattro atomi di carbonio contemporaneamente. Grazie a questa capacità, gli scaffold vengono creati da un numero enorme di varie molecole organiche.

Microelementi.

Sebbene il contenuto oligoelementi non supera lo 0,005% per ciascuno singolo elemento, e in totale costituiscono solo l'1% circa della massa delle cellule, gli oligoelementi sono necessari per l'attività vitale degli organismi. In loro assenza o contenuto insufficiente, possono verificarsi varie malattie. Molti oligoelementi fanno parte dei gruppi di enzimi non proteici e sono necessari per la loro funzione catalitica.
Ad esempio, il ferro è parte integrale eme, che fa parte dei citocromi, che sono componenti della catena di trasporto degli elettroni, e dell'emoglobina, una proteina che fornisce il trasporto di ossigeno dai polmoni ai tessuti. La carenza di ferro nel corpo umano provoca anemia. E la mancanza di iodio, che fa parte dell'ormone tiroideo - tiroxina, porta al verificarsi di malattie associate all'insufficienza di questo ormone, come il gozzo endemico o il cretinismo.

Esempi di oligoelementi sono presentati nella tabella seguente:

Ultramicroelementi.

Nel gruppo ultramicroelementi include elementi il ​​cui contenuto nel corpo è estremamente piccolo (meno del 10 -12%). Questi includono bromo, oro, selenio, argento, vanadio e molti altri elementi. La maggior parte di essi è necessaria anche per il normale funzionamento degli organismi viventi. Ad esempio, una mancanza di selenio può portare al cancro e una mancanza di boro è la causa di alcune malattie nelle piante. Molti elementi di questo gruppo, così come gli oligoelementi, fanno parte degli enzimi.

Cellula

Dal punto di vista del concetto di sistemi viventi secondo A. Lehninger.

Una cellula vivente è un sistema isotermico di molecole organiche in grado di autoregolarsi e autoriprodursi, estraendo energia e risorse dall'ambiente.

scorre nella cella un gran numero di reazioni sequenziali, la cui velocità è regolata dalla cellula stessa.

La cellula si mantiene in uno stato dinamico stazionario lontano dall'equilibrio con l'ambiente.

Le celle funzionano secondo il principio del consumo minimo di componenti e processi.

Quella. una cellula è un sistema aperto vivente elementare capace di esistenza, riproduzione e sviluppo indipendenti. È un'unità strutturale e funzionale elementare di tutti gli organismi viventi.

La composizione chimica delle cellule.

Dei 110 elementi del sistema periodico di Mendeleev, 86 sono risultati permanentemente presenti nel corpo umano. 25 sono necessari per la vita normale, 18 sono assolutamente necessari e 7 sono utili. In base alla percentuale nella cellula, gli elementi chimici sono divisi in tre gruppi:

Macronutrienti Gli elementi principali (organogeni) sono idrogeno, carbonio, ossigeno, azoto. La loro concentrazione: 98 - 99,9%. Sono componenti universali dei composti organici della cellula.

Oligoelementi: sodio, magnesio, fosforo, zolfo, cloro, potassio, calcio, ferro. La loro concentrazione è dello 0,1%.

Ultramicroelementi: boro, silicio, vanadio, manganese, cobalto, rame, zinco, molibdeno, selenio, iodio, bromo, fluoro. Influiscono sul metabolismo. La loro assenza è causa di malattie (zinco - diabete, iodio - gozzo endemico, ferro - anemia perniciosa, ecc.).

La medicina moderna conosce i fatti dell'interazione negativa di vitamine e minerali:

Lo zinco riduce l'assorbimento del rame e compete per l'assorbimento con ferro e calcio; (e la carenza di zinco provoca indebolimento sistema immunitario, una serie di condizioni patologiche delle ghiandole endocrine).

Calcio e ferro riducono l'assorbimento del manganese;

La vitamina E non si combina bene con il ferro e la vitamina C non si combina bene con le vitamine del gruppo B.

Interazione positiva:

La vitamina E e il selenio, così come il calcio e la vitamina K, agiscono in sinergia;

La vitamina D è essenziale per l'assorbimento del calcio;

Il rame favorisce l'assorbimento e aumenta l'efficienza dell'uso del ferro nel corpo.

componenti inorganici della cellula.

Acqua- il più importante componente cellule, il mezzo di dispersione universale della materia vivente. Le cellule attive degli organismi terrestri sono costituite dal 60 - 95% di acqua. Nelle cellule e nei tessuti a riposo (semi, spore) l'acqua è del 10-20%. L'acqua nella cellula è in due forme: libera e associata a colloidi cellulari. L'acqua libera è il mezzo solvente e di dispersione del sistema colloidale del protoplasma. Il suo 95%. L'acqua legata (4-5%) di tutta l'acqua cellulare forma fragili legami idrogeno e idrossile con le proteine.

Proprietà dell'acqua:

L'acqua è un solvente naturale per ioni minerali e altre sostanze.

L'acqua è la fase dispersa del sistema colloidale del protoplasma.

L'acqua è il mezzo per le reazioni del metabolismo cellulare, perché. i processi fisiologici avvengono in un ambiente esclusivamente acquatico. Fornisce reazioni di idrolisi, idratazione, gonfiore.

Partecipa a molte reazioni enzimatiche della cellula e si forma nel processo del metabolismo.

L'acqua è la fonte di ioni idrogeno durante la fotosintesi nelle piante.

Valore biologico dell'acqua:

La maggior parte delle reazioni biochimiche avviene solo in una soluzione acquosa; molte sostanze entrano ed escono dalle cellule in forma disciolta. Questo caratterizza la funzione di trasporto dell'acqua.

L'acqua fornisce reazioni di idrolisi: la scomposizione di proteine, grassi, carboidrati sotto l'azione dell'acqua.

A causa dell'elevato calore di evaporazione, il corpo viene raffreddato. Ad esempio, la traspirazione negli esseri umani o la traspirazione nelle piante.

L'elevata capacità termica e la conducibilità termica dell'acqua contribuiscono alla distribuzione uniforme del calore nella cella.

A causa delle forze di adesione (acqua - suolo) e di coesione (acqua - acqua), l'acqua ha la proprietà di capillarità.

L'incomprimibilità dell'acqua determina lo stato di stress delle pareti cellulari (turgore), lo scheletro idrostatico nei nematodi.