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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。

生物方面

(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运输是重要的生命现象。主动运输是指细胞内外的离子或溶质的一种逆电化学梯度或浓度的跨膜运输运动,通常用膜泵理论给以解释。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。

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。
结合水因离颗粒表面远近不同,受电场作用力的大小也不同,所以,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,工程上也叫吸着水。其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)。强结合水由于受到很大的电分子引力作用,其性质与一般水是不同的,它具有固体特征(有很大的粘滞性、弹性及抗剪强度,不传递静水压力,没有溶解能力),密度大(比重为1.2~2.4),冰点低(约为零下78℃),且不能自行由一个土颗粒旁移到另一个颗粒上去。在外力作用下很难被排出,但是早高温下则比较容易蒸发掉,只有在105℃-107℃的高温下,才能被烘去。
2)弱结合水距土粒表面较远地方的结合水,又叫薄膜水。它仍然受到土粒的电分子引力作用,与内层吸着水接触处引力还是很大的,随着离开土粒表面越远,引力逐渐减小,远至不受引力作用时则过渡到自由水。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。

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。
一,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。
二,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。
三,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。
四,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。

化工原理

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。
化工原理中的结合水与生物方面中的结合水有很大的不同。生物方面的结合水是不能用干燥除去的,而化工原理中的结合水是可以用干燥除去的,只不过除去较困难,剩下的水即为平衡水。

结构分析

结合水是指在细胞内与物质结合,不易流动的水。
水分子中的氢原子与氧原子间有一个角度 ,这使氧侧带部分负电荷, 氢测带部分正电荷。水分子的偶极性质让它们彼此间及水分子与其他极性分子间容易形成氢键。如Na离子带正电荷就可吸引分子的带负电的部分,使水环绕其周围形成水化的钠离子;Cl-带负电,可吸引水的带正电部分,从而与水形成水化氯离子。简单有机物的氨基羧基羟基羰基均可与水结合。生物大分子往往兼有极性基(亲水)和非极性基(疏水),如蛋白质、核酸、极性脂类等。在水的环境中,其非极性基常藏于结构的内部而极性基则分布于表面,故也可和水分子结合。所有这些结合水不再能溶解其他物质,也难于流动。心肌含水79%,与血液的含水量相差不多;但其所含的水均为结合水,故呈坚实的形态

水文地质方面

结合水(bound water)被岩土颗粒的分子引力和静电引力吸附在颗粒表面的水。
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- 来自原声例句
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