結(jié)合水（生物體和細(xì)胞內(nèi)的存在狀態(tài)之一）
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結(jié)合水
本詞條是多義詞，共2個(gè)義項(xiàng)
生物體和細(xì)胞內(nèi)的存在狀態(tài)之一
結(jié)合水又稱為束縛水或固定水(bound water),是指存在于溶質(zhì)或其他非水組分附近的、與溶質(zhì)分子之間通過(guò)化學(xué)鍵結(jié)合的那一部分水，具有與同一體系中體相水顯著不同的性質(zhì)，如呈現(xiàn)低的流動(dòng)性，在-40攝氏度不結(jié)冰，不能作為所加入溶質(zhì)的溶劑，在氫核磁共振(HNMR)中使氫的譜線變寬。根據(jù)結(jié)合水被結(jié)合的牢固程度的不同，結(jié)合水又可分為化合水(compound water)、鄰近水( vicinal wa-ter) 和多層水( multilayer water)。又稱為組成水，是指與非水物質(zhì)結(jié)合得最牢固的，并構(gòu)成非水物
生物方面
（1）組成細(xì)胞和生物體結(jié)構(gòu)的成分：水分子是極性分子，細(xì)胞內(nèi)部一部分水主要以氫鍵的形式與蛋白質(zhì)，多糖、磷脂等固體物質(zhì)相結(jié)合，這部分水不蒸發(fā)、不能析離，失去了流動(dòng)性和溶解性，是生物體的構(gòu)成物。如心臟，心肌含水量是79%，和血液含水量差不多。但其所含的水主要為結(jié)合水，故成堅(jiān)實(shí)形態(tài)。
（2）大家知道，生物大分子具有一定的空間構(gòu)象，它們的許多功能都與構(gòu)象的相互轉(zhuǎn)化有關(guān)。結(jié)合水是穩(wěn)定大分子結(jié)構(gòu)的必要因素。現(xiàn)已證明，脫氧核糖核酸的雙股螺旋，膠原蛋白的三股螺旋，胰島素、紅氧還素等蛋白質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)的形成，蛋白質(zhì)分子向折疊的轉(zhuǎn)化，類脂雙分子膜的穩(wěn)定等等，無(wú)一不和結(jié)合水的存在有關(guān)。
（3）在生物體系中，質(zhì)子的傳遞對(duì)能量的轉(zhuǎn)換起著十分重要的作用。而結(jié)合水所形成的有序水的網(wǎng)絡(luò)，為這種質(zhì)子傳遞提供了必要的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)鈉離子和鉀離子的主動(dòng)運(yùn)輸是重要的生命現(xiàn)象。主動(dòng)運(yùn)輸是指細(xì)胞內(nèi)外的離子或溶質(zhì)的一種逆電化學(xué)梯度或濃度的跨膜運(yùn)輸運(yùn)動(dòng)，通常用膜泵理論給以解釋。也有人從細(xì)胞內(nèi)有序結(jié)構(gòu)水對(duì)離子的排斥作用來(lái)討論這一問(wèn)題，并為實(shí)驗(yàn)所證實(shí)結(jié)合水對(duì)某些生物體系的代謝具有決定性的影響。美國(guó)科學(xué)家克列格完成了一個(gè)很有說(shuō)服力的實(shí)驗(yàn)。他在一種小海蝦上發(fā)現(xiàn)，隨著水合程度的不同，可出現(xiàn)無(wú)代謝、限制性代謝、正常代謝三個(gè)階段，并證明了不同的代謝狀態(tài)與結(jié)合水密切相關(guān)結(jié)合水在肌肉收縮中的作用是圣喬治在1972]年提出的。他認(rèn)為肌肉收縮是收縮蛋白肌球蛋白周圍水結(jié)構(gòu)的形成與破壞的過(guò)程。其后不少實(shí)驗(yàn)都證實(shí)，在肌肉收縮過(guò)程中，水的狀態(tài)確實(shí)發(fā)生著變化。
（4）生命活動(dòng)：
老年醫(yī)學(xué)與癌癥是目前醫(yī)學(xué)界最為關(guān)心的問(wèn)題。人們對(duì)水狀態(tài)的研究也對(duì)此做出了有益的貢獻(xiàn)。年代初報(bào)道，一些腫癌組織中結(jié)合水量減少，水狀態(tài)與正常組織不同。顯然這方面的研究不但與探討腫瘤發(fā)生的機(jī)理有關(guān)，而且對(duì)其早期診斷亦可提供有意義的信息。老年醫(yī)學(xué)中關(guān)于衰老機(jī)制有著多種不同的解釋。蛋白質(zhì)分子交叉結(jié)合產(chǎn)生冰結(jié)區(qū)，從而抑制代謝的觀點(diǎn)，就是其中的一種。它與細(xì)胞內(nèi)水的狀態(tài)不無(wú)聯(lián)系。而衰老過(guò)程中組織可塑性的衰減可能與蛋白質(zhì)大分子結(jié)合水的能力有關(guān)
低溫生物學(xué)的研究有著重要的理論和實(shí)際意義。在深低溫條件下，細(xì)胞內(nèi)結(jié)合水狀態(tài)的改變，對(duì)生物活性的恢復(fù)能力有著直接的影響
從以上的敘述不難看出，生物體系中結(jié)合水對(duì)于生命活動(dòng)是十分重要的。它不但對(duì)于闡明生命本質(zhì)具有理論價(jià)值，而且可能對(duì)醫(yī)學(xué)實(shí)踐有所貢獻(xiàn)。此外，其研究成果還有可能廣泛應(yīng)用于食品加工、紡織、制革、冷凍、包藏等工業(yè)生產(chǎn)中。可以預(yù)料，人們對(duì)于生命體系內(nèi)水所進(jìn)行的深入研究，必將結(jié)出豐碩的果實(shí)。
（5）自由水和結(jié)合水的比較：在代謝旺盛的細(xì)胞中，自由水的含量一般較多，而在休眠的種子和越冬的植物，生活在干旱和鹽漬狀況下的植物，結(jié)合水的含量相對(duì)較多。
工程方面
中文詞條名：結(jié)合水
英文詞條名：hydration water combined moisture bound Water
系指受電分子吸引力吸附于土粒表面的土中水，這種電分子吸引力高達(dá)幾千到幾萬(wàn)個(gè)大氣壓，使水分子和土粒表面牢固的粘結(jié)在一起。處于土顆粒表面水膜中的水，受到表面引力的控制而不服從靜水力學(xué)規(guī)律，其冰點(diǎn)低于零度。
1）強(qiáng)結(jié)合水存在于最靠近土顆粒表面處，工程上也叫吸著水。其水分子和水化離子排列非常緊密，以致于密度大于1，并有過(guò)冷現(xiàn)象（即溫度降到0度以下也不發(fā)生凍結(jié)現(xiàn)象）。強(qiáng)結(jié)合水由于受到很大的電分子引力作用，其性質(zhì)與一般水是不同的，它具有固體特征（有很大的粘滯性、彈性及抗剪強(qiáng)度，不傳遞靜水壓力，沒(méi)有溶解能力），密度大（比重為1.2~2.4）,冰點(diǎn)低(約為零下78℃)，且不能自行由一個(gè)土顆粒旁移到另一個(gè)顆粒上去。在外力作用下很難被排出，但是早高溫下則比較容易蒸發(fā)掉，只有在105℃-107℃的高溫下，才能被烘去。
2）弱結(jié)合水距土粒表面較遠(yuǎn)地方的結(jié)合水，又叫薄膜水。它仍然受到土粒的電分子引力作用，與內(nèi)層吸著水接觸處引力還是很大的，隨著離開(kāi)土粒表面越遠(yuǎn)，引力逐漸減小，遠(yuǎn)至不受引力作用時(shí)則過(guò)渡到自由水。因?yàn)橐档停踅Y(jié)合水的水分子的排列不如強(qiáng)結(jié)合水緊密，可能從較厚水膜或濃度較低處緩慢地遷移到較薄的水膜或濃度較高處，亦可從土里周圍遷移到另一個(gè)土粒的周圍，這種運(yùn)動(dòng)與重力無(wú)關(guān)，這層不能傳遞靜水壓力的水定義為弱結(jié)合水。
自然方面
水在固體物料中可以不同的形態(tài)存在，以不同的方式與固體相結(jié)合。
一，當(dāng)固體物料具有晶體結(jié)構(gòu)時(shí)，其中可能含有一定量的結(jié)晶水，這部分水以化學(xué)力與固體相結(jié)合，如硫酸銅中的結(jié)晶水等。
二，當(dāng)固體為可溶物時(shí)，其所含的水分可以溶液的形態(tài)存在于固體中。
四，當(dāng)固體表面具有吸附性時(shí)，其所含的水分則因受到吸附力而結(jié)合于固體的內(nèi)、外表面上。
以上這些借化學(xué)力或物理化學(xué)力與固體相結(jié)合的水統(tǒng)稱為結(jié)合水。
化工原理
結(jié)構(gòu)分析
結(jié)合水是指在細(xì)胞內(nèi)與物質(zhì)結(jié)合，不易流動(dòng)的水。
水分子中的氫原子與氧原子間有一個(gè)角度 ,這使氧側(cè)帶部分負(fù)電荷, 氫側(cè)帶部分正電荷。水分子的偶極性質(zhì)讓它們彼此間及水分子與其他極性分子間容易形成氫鍵。如Na離子帶正電荷就可吸引分子的帶負(fù)電的部分，使水環(huán)繞其周圍形成水化的鈉離子；Cl-帶負(fù)電，可吸引水的帶正電部分，從而與水形成水化氯離子。簡(jiǎn)單有機(jī)物的氨基、羧基、羥基或羰基均可與水結(jié)合。生物大分子往往兼有極性基（親水）和非極性基（疏水），如蛋白質(zhì)、核酸、極性脂類等。在水的環(huán)境中，其非極性基常藏于結(jié)構(gòu)的內(nèi)部而極性基則分布于表面，故也可和水分子結(jié)合。所有這些結(jié)合水不再能溶解其他物質(zhì)，也難于流動(dòng)。心肌含水79%，與血液的含水量相差不多；但其所含的水均為結(jié)合水，故呈堅(jiān)實(shí)的形態(tài)。
水文地質(zhì)方面
結(jié)合水（bound water）被巖土顆粒的分子引力和靜電引力吸附在顆粒表面的水。
參考資料
[1]
水文地質(zhì)術(shù)語(yǔ) · 上海市地礦工程勘察院[引用日期2013-03-26]
結(jié)合水相關(guān)的文章
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