Г л а в а 5 ОБМЕН ВОДЫ И ПОТРЕБНОСТЬ В НЕЙ ЖИВОТНЫХ
5.1. ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ ВОДЫ И ЕЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ В ОРГАНИЗМЕ
Вода — важнейшая составная часть тела животных. В химически чистом виде воды в организме нет, она либо содержит растворенные кристаллоиды, либо связана с коллоидами. Входя в состав белковых коллоидов, вода принимает непосредственное участие в построении структур живых клеток и тканей. Устойчивость коллоидных систем обеспечивается высоким поверхностным натяжением воды.
Вода, будучи химически инертной вследствие слабой диссоциации, благодаря действию ферментов включается в многочисленные биохимические реакции (гидролиз и гидратация, окислительно-восстановительные процессы, синтез органических веществ, процессы клеточного дыхания). Все явления полимеризации или деполимеризации в организме сопровождаются связыванием или освобождением воды.
Вода имеет высокую диэлектрическую постоянную, что делает ее хорошим ионизирующим растворителем. Обмен воды тесно связан с обменом электролитов, поскольку дистиллированная вода токсична для клеток, а электролиты могут выполнять свою роль в поддержании ионного и осмотического равновесия только будучи растворенными.
Составляя основную часть жидких тканей организма — крови и лимфы, вода выполняет транспортную функцию. С водой переносятся от одних органов к другим питательные вещества, метаболиты, ферменты и гормоны; с помощью воды удаляются из тканей и выводятся из организма конечные продукты обмена.
Благодаря высокой теплоемкости и теплопроводности вода участвует в процессах теплорегуляции (препятствует перегреву организма при мышечной работе), обеспечивая гомеотермию. Эта функция осуществляется путем равномерного распределения тепла по организму, а также путем выделения его излишков испарением.
Вся вода, содержащаяся в организме, делится на две основные фракции: внутриклеточную и внеклеточную. Последняя представлена водой плазмы крови, интерстициальной жидкости и лимфы. В организме взрослого животного внутриклеточная вода составляет около 70%, а внеклеточная — 30% от общего количества воды.
Измерение объема различных жидкостных отделов основано на принципе равномерной диффузии известного количества того или иного вещества в соответствующем отделе за определенный промежуток времени (подробнее см. 2.11).
В таблице 37 показано распределение фракций воды в теле животного с указанием метода их определения.
- Распределение воды в теле животного [2]
| Фракции воды | В % к массе тела | В % к общей воде | Метод определения |
|---|---|---|---|
| Общая | 65 | 100 | «Пространство» дейтерия (П |
| Внеклеточная | 20 | 30 | » инулина (2) |
| Внутриклеточная | 45 | 70 | Разность между п. 1 и 2 |
| Вода плазмы | 5 | 7,5 | «Пространство» краски 1824 |
| Интерстициальная | 15 | 22,5 | Разность между п. 2 и 3 |
Соотношение указанных жидкостных отделов изображено на рисунке 5.1. Границы между ними подвижны и находятся в состоянии динамического равновесия. Движение воды в отделах обусловлено механической, осмотической и химической силами.
Клеточная мембрана отделяет внутриклеточную жидкость от интерстициальной. Последняя, в свою очередь, отделена от плазмы крови и лимфы стенкой капилляров, которая выполняет роль диализирующей мембраны, проницаемой для электролитов и кристаллоидов, но непроницаемой для суспендированных белков и форменных элементов крови, исключая лейкоциты-
Проникновение воды в клетки и обратно происходит через поры клеточных мембран диаметром 3—4 ангстрема. По-видимому, основную роль в движении воды играют осмотические явления, хотя возможно и физико-химическое взаимодействие дипольных молекул воды с полярными веществами, образующими стенку норы.
С физико-химической точки зрения вода организма также неоднородна. Основная часть воды внутриклеточной и внеклеточной
Рис. 5.1. Схема жидкостных разделов организма (в% от массы тела),
жидкостей, которая служит растворителем неорганических или органических соединений, называется свободной водой. Вода, связанная в коллоидных системах с белками или находящаяся в клетках в виде гидратированных ионов, а также вода, заключенная между молекулами волокнистых структур, носит название связанной воды.
В зависимости от типа связи вода может быть слабосвязанной или прочносвязанной. Прочносвязанная вода не способна быть растворителем и замерзает при температурах значительно ниже 0°С.
5.2. СОДЕРЖАНИЕ ВОДЫ В ТЕЛЕ И ЕЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПО ОРГАНАМ
Общее содержание воды в теле животных колеблется от 80 до 50% живой массы. Эти различия обусловлены главным образом возрастными особенностями и способностью к отложению жира (табл. 38). При кормлении животных по рационам, вызывающим повышенное жироотложение, относительное содержание воды в теле снижается.
38. Изменение содержания воды в теле свиней с возрастом (в % к живой массе)
| Возраст, дней | Вода, % | Жир, % | Возраст, дней | Вода, % | Жир, % |
|---|---|---|---|---|---|
| При рождении | 80 | 1,5 | 28 | 64 | 19 |
| 7 | 75 | 2,2 | 60 | 62 | 24 |
| 14 | 67 | 9,0 | 90 | 46 | 25 |
В расчете на сырую обезжиренную ткань содержание воды у особей одного возраста или у взрослых животных разной массы довольно постоянно. Что касается возрастных изменений относительного содержания воды в теле, то у большинства млекопитающих и птиц в постнатальном онтогенезе этот показатель уменьшается в расчете не только на живую массу, но и на сырую обезжиренную ткань (с 78—83 до 62—70% от рождения до взрослого состояния). Это, по-видимому, обусловлено изменением дисперсного состояния белков протоплазмы, что приводит к уменьшению их гидрофильности и снижению гидратационной воды в тканях.
Дельпеш (1966), рассчитав на большом экспериментальном материале зависимость между абсолютной массой воды и сырой обезжиренной массой тела кур, пришел к выводу, что для короткого периода роста эта зависимость является линейной, а в последующие периоды носит гиперболический характер с небольшим наклоном кривой (рис. 4.1, стр. 72). Иначе говоря, увеличение количества воды происходит несколько медленнее, чем увеличение массы обезжиренной тушки. Логарифмическая обработка материала позво-
