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Evolution

Exkurs: Wasser

Wasser ist essenziell für alle biologischen Prozesse und kommt in drei Aggregatzuständen in der Natur vor: Eis, Wasser und Wasserdampf. Schon ein einzelnes Molekül kann in der Biologie als Reaktionspartner beim Auf- oder Abbau von Biopolymeren wichtig sein. Aus wasserunlöslichen Komponenten, also z.B. aus den hydrophoben Aminosäuren, entstehen in Gegenwart von Wasser hydrophobe Proteine mit wasserfreien Innenbereichen. Genauso ist der Aufbau der Membranen ein Konzept, das sich der Mensch schon häufig für technische Prozesse zu Nutze gemacht hat. Auch die DNA hat einen hydrophoben Bereich, der für die Stabilität entscheidend ist. Dennoch ist die DNA wasserlöslich.

Definition
Hydrophob, von griechisch hydros "Wasser" und phobos "Angst", bedeutet wasserunlöslich.
Das Gegenteil dazu ist hydrophil, von griechisch philos "Freund", es bedeutet wasserlöslich.

Die für das Leben so wichtige Eigenschaft von Wasser ist die Kohäsion ihrer Moleküle. H2O-Moleküle sind über Wasserstoff-Brücken miteinander verbunden. Die Kohäsion ist in den einzelnen Zuständen von Wasser (fest, flüssig, gasförmig) unterschiedlich. Im flüssigen Zustand sind die Bindungen über Wasserstoff-Brücken nicht sehr fest. Es kommt zu ständig neuen Bindungen mit immer neuen Partnern. Wasser ist dennoch stark strukturiert – stärker als viele andere Flüssigkeiten.

Auch ist die Oberflächenspannung des Wassers stärker als bei anderen Flüssigkeiten und Wasser ist ein sehr guter Wärmespeicher. Ozeane und Seen gefrieren nicht vollständig, da Eis auf der Oberfläche schwimmt. Eis dehnt sich aus, anstatt sich zusammenzuziehen. Ursache sind die Wasserstoff-Brücken zusammen, die bei 0 °C sehr stabil sind. Außerdem hat Eis einen besonderen Gerüstaufbau, zwischen den Molekülen ist viel Raum. Wasser ist daher im festen Zustand weniger dicht als im flüssigen, so dass Eis oben schwimmt und die Gewässer nicht ganz zufrieren. Durch das Eis ist das Leben in den Tiefen des Wasser geschützt.

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