11.5. Обмен воды

Биологическое значение воды как универсального растворите­ля исключительно высоко. Количество воды в организме живот­ных составляет около 65 % массы тела, недостаток поступления воды вызывает особо тяжелые нарушения жизнедеятельности, вплоть до смерти. Все биохимические реакции в организме идут в водных растворах. Сложные вещества, составляющие основу жи­вого вещества, могут синтезироваться только в водных растворах. Благодаря поляризации молекулы воды обеспечивается ее взаимо­действие с другими заряженными молекулами. В процессах гидра­тации степень растворимости электролитов и неэлектролитов за­висит от соотношения полярных (гидрофильных) и неполярных (гидрофобных) групп в их молекулах.

Вода необходима для обеспечения процессов пищеварения, ана­лиза вкусовых качеств корма, растворения, размягчения, создания оптимальных условий для функционирования ферментативных си­стем и среды обитания симбионтных организмов. В водной фазе происходит всасывание питательных веществ и удаление из орга­низма конечных продуктов обмена. Вода составляет основу внутри­клеточного обмена. Внутри клеток заключено 71 % всех водных за­пасов организма. Внеклеточная вода находится внутри сосудистого русла (в крови, лимфе и спинномозговой жидкости приходится на воду 10 %) и в межклеточном пространстве (19 %). Циркуляция в организме воды, содержащей физиологически активные вещества, обеспечивает интегративные функции эндокринной системы.

В организме животных активно используются термические свой­ства воды. Ее высокая теплоемкость в процессе регуляции темпе­ратуры тела позволяет принимать и отдавать большое количество теплоты. У воды один из высоких показателей парообразования (544 кДж/г). Переход воды в мономолекулярное состояние требует больших затрат тепловой энергии, поэтому испарение небольших количеств воды обеспечивает большую теплоотдачу, что является одним из наиболее важных механизмов терморегуляции.

448

29 — 3389

449

Обмен воды тесно связан с обменом электролитов, поэтому комплекс должен рассматриваться как единая система. Значение электролитов в обмене веществ определяется прежде всего их осмо­тической активностью и способностью участвовать в электрохими­ческих процессах генерации мембранного потенциала и потециала действия основных процессов, определяющих проведение воз­буждения и объединение тканей и органов организма в единое це­лое. Электролиты избирательно распределяются во внутриклеточ­ной и внеклеточной воде. В результате деятельности специальных транспортных систем, селективных каналов и молекулярных насо­сов создается неравновесное распределение ионов: во внеклеточ­ной среде преобладают катионы натрия, а внутри клеток — калия. Различно и распределение анионов: в плазме и тканевой жидкости представлен в основном хлор, а внутри клеток — фосфат. В плазме крови, тканевой и внутриклеточной жидкостях практически урав­новешено суммарное содержание анионов и катионов, что обеспе­чивает их электронейтральность и постоянство рН.

Обладая высокой осмотической активностью, электролиты ак­тивно участвуют в процессах водного обмена. Для биологических мембран (оболочка клеток, стенки капилляров) характерна полу­проницаемость, т. е. они проницаемы для воды и непроницаемы для крупных молекул (белков, полисахаридов и некоторых катио­нов). При повышении осмотического давления вода легко прони­кает через этот участок и происходит выравнивание концентраций осмотически активных веществ. Поскольку в нормальных условиях осмомолярность биологических жидкостей равна, количество воды во внеклеточной жидкости и внутри клеток поддерживается в опре­деленных пределах. Если концентрация электролитов во внекле­точной жидкости увеличивается, происходит переход внутрикле­точной воды во внеклеточную фазу, а при повышении внутрикле­точных концентраций вода стремится в клетку (табл. 11.2).