204 :: 205 :: 206 :: 207 :: Содержание
ГЛАВА 6
ВОДА И ВОДНЫЙ ОБМЕН
Значение и распределение воды в организме животного
Вода составляет около 3/4 биомассы Земли. Первые живые организмы возникли в водной среде. Жизнь без воды невозможна. Собака, лишенная корма, может прожить до 100 сут, без воды - до 10. Потеря
204
организмом животного до 10% воды приводит к тяжелым нарушениям обмена веществ, потеря 20-25% - к гибели.
Физико-химическая характеристика воды. Химически чистая вода - это прозрачная жидкость без запаха и вкуса. Молекула воды содержит 11,19% водорода и 88,81% кислорода. Молекулярная масса воды составляет 18,016, температура замерзания - 0 °C, температура кипения -100 °C, плотность воды при +4 °C - 1 г/см3.
Вода - отличный растворитель многих органических и минеральных веществ, что связано со структурой ее молекулы. Молекула воды - электрический диполь. Дипольный момент воды - 1,86. Вода имеет высокую диэлектрическую постоянную - 80. Это дает возможность ее частицам легко разрушать кристаллическую решетку (например, NaCl), образованную положительными и отрицательными ионами, и осуществлять их гидратацию
(рис. 26, г).
Для воды характерна водородная связь, определяющая в значительной степени ее свойства и значение. Водородные связи участвуют в обоюдной проницаемости биомембран, в формировании высших уровней организации молекулы белка, нуклеиновых кислот, липидов и др.
→ +
Вода - слабый электролит. Она диссоциирует по уравнению H2O ← H +
OH-.
Распределение воды в организме животного. Многие высшие животные содержат 60-75% воды, медузы - до 98%. Содержание воды изменяется в онтогенезе. Так, тело четырехдневного куриного зародыша содержит
Рис. 26. Схема строения
молекулы воды и ее участия в растворении электролитов: а - полярность молекулы; б - электронная модель; в - пространственная модель; г - растворение NaCl
205
92,80% воды, 21-дневного плода - 80,35%. Организм теленка на 72% состоит из воды, коровы - примерно на 52, овцы средней упитанности - на 50,2-57,3, выше средней - около 43,4%.
Различные органы и ткани отличаются содержанием воды. Так, например, в костях ее 22%, в хрящах - 55,0, в легких - 79,1, в коре головного мозга - 83,3%. Биологические жидкости характеризуются высоким содержанием воды - до 99,5% (слюна, пот). Около 72% всей воды организма сосредоточено в клетках, 28% - в межклеточных жидкостях. 8-10% воды организма заключено в плазме крови, лимфе, ликворе, синовии, плевральной жидкости.
При составлении рационов следует учитывать, что на 1 кг массы животного требуется в среднем 35-40 г воды в сутки. У молодых организмов эта потребность в 2-4 раза выше.
На 1 кг сухого корма свинье следует давать 7-8 л воды, лошади - 2-3, корове-4-6, овце 2-3 л. Зеленая трава обычно содержит 88-85% воды, сено - 1218, зерно злаков - 12-18, картофель и свекла - 75%.
Состояние воды в организме. В органах, тканях и клетках вода находится в виде свободной, гидратационной и иммобильной. Свободная вода - основа крови, лимфы, ликвора. Она участвует в доставке питательных веществ и удалении продуктов обмена из органов, тканей и клеток.
Часть воды входит в мицеллы коллоидных частиц, участвуя в образовании гидратных оболочек. Так, в бактериальной клетке на одну молекулу ДНК или РНК приходится около 1 млн молекул воды. Некоторое количество воды связано с неорганическими ионами. Ее называют гидратационной водой. Она составляет около 4% всей воды тканей. 10-80% такой воды связывают белки. Потеря коллоидной частицей гидратационной воды приводит к синерезису. Такая вода не замерзает при понижении температуры до 0 °C и ниже, не может растворять некоторые вещества и т. д.
Внутри клеток содержится иммобильная вода. Ее молекулы размещаются между мембранами клетки, волокнистыми молекулами и структурами. Она замерзает при температуре ниже 0°C, растворяет многие вещества, легко участвует в реакциях обмена веществ.
Между различными видами воды существует
206
динамическое равновесие. Количество свободной воды возрастает в патологии (при нефритах, перикардитах, абсцессах, флегмонах). Возникают отеки. При кратковременной работе (10-15 мин) в организме накапливается межклеточная (свободная) вода, при длительной (свыше 30-60 мин) - внутриклеточная (иммобильная) вода.
Биологическое значение воды. Вода в организме выполняет ряд жизненно важных функций. Прежде всего, она является универсальным растворителем минеральных и органических веществ, входящих в корма и продукты обмена веществ. Вода - активный участник многих реакций обмена веществ: гидролиза, гидратации, окисления, восстановления и т. д. Она может взаимодействовать с атомами, ионами, отдельными молекулами и их группами. Ее способность к диссоциации создает в различных участках организма реакцию среды, определяющую направление и ход многих реакций обмена веществ. Все питательные вещества корма усваиваются в пищевом канале с участием воды (реакции гидролиза). Вода - пластический материал, из которого построены органы, ткани и клетки.
Вода участвует в терморегуляции организма. Около 25% избытка тепловой энергии выделяется из организма в результате испарения воды с поверхности кожи. Приблизительно столько же тепла выделяется из организма с парами выдыхаемого воздуха. Это дает возможность сохранить в организме температуру, свойственную для данного вида животного и необходимую для полноценного протекания многих реакций обмена.
Молекулы воды участвуют в создании вторичной и третичной структур молекул белков.
207
204 :: 205 :: 206 :: 207 :: Содержание
207 :: 208 :: 209 :: 210 :: Содержание
Обмен воды
Ткани и клетки используют два вида воды: экзо- и эндогенную. Экзогенная вода поступает в организм извне - с кормом и питьем. В общей массе она составляет 6/7 всей воды, необходимой для жизни организма. 1/7 общей массы воды образуется в тканях животного как конечный продукт окисления нуклеиновых кислот, белков, липидов, углеводов. Это эндогенная вода. Установлено, что при полном окислении
207
100 г жиров организм получает 107,1 г воды, углеводов - 55,6 и белков - 41,3 г воды. Эндогенный путь получения организмом воды имеет большое значение для обитателей безводных пустынь и степей, для животных, которым свойственна зимняя спячка.
Всасывание воды. Небольшое количество воды всасывается в ротовой полости и в пищеводе, часть - в желудке (у жвачных - преджелудках и сычуге), основная масса - в тонкой кишке, часть - в толстой кишке. У кур вода в основном всасывается слизистой оболочкой слепой кишки. Слизистые оболочки пищевого канала у крупного рогатого скота в течение суток всасывают около 100 л воды, причем 75% этой воды приходится на пищеварительные соки.
Частицы воды вместе с переваренными питательными веществами проникают в глубь эпителия слизистых оболочек в результате диффузии и осмоса, частично - пиноцитоза и активного транспортирования. По эндоплазматической сети они постепенно перемещаются от апикального края клетки к базальному, поступают в межклеточное пространство, а затем - в межклеточную жидкость, капилляры, венулы, подэпителиальную и подслизистую венозные сети кишечной ворсинки, вены брыжейки, воротную вену и печень и далее в большой круг кровообращения. Некоторое количество воды поступает через лимфатическую систему.
Промежуточный обмен воды. После всасывания вода транспортируется в различные органы, ткани и клетки. Транспортирование воды к тканям и клеткам в основном осуществляют белки крови - альбумины и глобулины. Вода проникает в клетки прямым (непосредственно) или косвенным (через межклеточную жидкость) путем. Обмен воды в организме является частью общего обмена веществ. Соли натрия, особенно хлориды, способствуют накоплению воды тканями, вызывая набухание коллоидов. Соли кальция, наоборот, уменьшают связывание воды белками, стимулируя ее удаление из организма. Поэтому больным при воспалительных процессах рекомендуют вводить хлорид кальция внутривенно, так как он уменьшает процессы экссудации.
Обмен воды характеризуется водным балансом - соотношением принятой и
выделенной из организма воды. При водном равновесии количество поступившей в
208
организм воды равно количеству выделенной. Положительный водный баланс типичен для растущих животных, водное равновесие - для взрослых животных, отрицательный водный баланс - для стареющих организмов, а также для животных, которые не получают необходимого количества питьевой воды, особенно при транспортировке и перегонах.
Конечный обмен воды. Вода выделяется из организма с мочой (до 50%), потом и выдыхаемым воздухом (до 35%), с калом (до 15%). Доля участия органов выделения в водном обмене изменяется в зависимости от условий внешней среды, вида и возраста животного, его функционального состояния. Например, если в организм лошади за сутки поступает 14-18 л воды, то с мочой ее выделяется 4-8 л, через легкие и кожу -6-12, с калом - 4-5, а объем воды, циркулирующей через кишки, - 80-90 л.
Регуляция водного обмена. Регуляция водного обмена осуществляется нейрогуморальным путем, в частности различными отделами центральной нервной системы: корой больших полушарий, промежуточным и продолговатым мозгом, симпатическими и парасимпатическими ганглиями.
В регуляции водного обмена участвуют многие железы внутренней секреции. Часть гормонов обладает антидиуретическим действием: например, гормоны вазопрессин, альдостерон, дезоксикортикостерон. Другие гормоны стимулируют выделение воды почками: тироксин, паратгормон, андрогены и эстрогены.
Содержание воды в организме регулируется наличием в нем катионов. Ионы Na+ способствуют связыванию коллоидными частицами белков, ионы K+ и Ca2+ стимулируют выделение воды из организма.
Патология водного обмена. Водный обмен нарушается при многих болезнях. В основе этих нарушений лежат морфофункциональные изменения в органах, участвующих в общем водном обмене, и расстройства нейрогуморальной регуляции.
Часто причиной патологии водного обмена может быть общее и водное голодание организма. При этом развиваются голодные отеки. При некоторых болезнях (столбняк, ботулизм, бешенство, болезнь Ауэски) затрудняется прием воды и возникает отрицательный водный баланс. Отдельные болезни (холера, чума,
209
диабеты, гастриты и энтериты) приводят к мочеизнурению и чрезмерной потере тканями воды. При некоторых патологических состояниях в тканях и органах
затруднена циркуляция воды и возникает положительный водный баланс, особенно при болезнях почек, сердца и др.
Часто причинами нарушений водного обмена являются поражения центров нервной системы и желез внутренней секреции.
Контрольные вопросы
1.Каково значение воды для организма животных?
2.Каковы основные этапы обмена воды в организме животных?
3.Как регулируется водный обмен?
4.Что вам известно о патологии водного обмена?
210
207 :: 208 :: 209 :: 210 :: Содержание