Функции обмена воды в организме человека. Водно-солевой обмен человека: функции, нарушение и регуляция. Что считается нормой

Ранее уже были рассмотрены биологические функции воды и ее содержание в организме человека. В настоящем разделе мы рассмотрим некоторые конкретные примеры участия воды в обмене веществ.

Потребность организма в воде зависит от многих факторов: температуры окружающей среды, характера деятельности, состава потребляемой пищи. Человек удовлетворяет потребность в воде за счет экзогенных и эндогенных источников. К экзогенным источникам относятся твердая и жидкая пища, питье. Потребление экзогенной воды регулируется чувством жажды, возникающим вследствие повышения осмотического давления плазмы крови и лимфы при усиленном выведении воды из организма, либо при ограничении поступления ее с пищей, а также при избыточном потреблении минеральных солей. Эндогенная вода образуется внутри организма при окислении биологических молекул. При окислении различных веществ синтезируется разное количество эндогенной воды: при окислении 100 г жира образуется 107 г воды; 100 г белка – 41 г; 100 г углеводов – 55 г. Образование эндогенной воды увеличивается во время мышечной работы, а также при охлаждении организма.

Перераспределение воды внутри организма происходит постоянно. Изменение распределения воды между плазмой крови, лимфой, меж- и внутриклеточными жидкостями происходит при интенсивной мышечной работе, требующей большого количества энергии в виде АТФ. Напряженная работа мышц приводит к увеличению в клетках и межклеточной жидкости концентрации молочной кислоты и катионов Ка+, что обуславливает усиленный приток воды в клетки и межклеточную жидкость, а содержание воды в плазме крови наоборот снижается.

Выделение воды из организма происходит с мочой (1,5–1,6 л в сутки), потом (0,5–0,6 л), выдыхаемым воздухом (0,4 л), калом (0,2 л). Потери воды с потом и выдыхаемым воздухом значительно увеличиваются при длительной мышечной работе. На состояние организма пагубно влияет как недостаток, так и избыток воды. При излишке воды увеличивается нагрузка на сердце и почки, происходит вымывание из организма необходимых органических и минеральных веществ. При недостатке воды повышается вязкость крови, что затрудняет работу сердца, может задерживаться выведение продуктов обмена, высокая концентрация которых приводит к нарушению метаболизма.

Вода играет значительную роль в метаболизме углеводов, липидов и белков. Как было показано выше, основным путем распада белков, полисахаридов и липидов является гидролиз, протекающий при участии соответствующих ферментов, относящихся к классу гидролаз. Для аминокислот характерно гидролитическое дезаминирование с образованием оксикислот, а гидролиз аспарагина и глугамина приводит к образованию аспарагановой и глутаминовой кислот, соответственно. Основополагающее значение в энергетическом обмене имеет гидролиз макроэргической связи в молекуле АТФ (в трансляции – гидролиз ГТФ).

Второй процесс, где вода играет роль субстрата – это реакции гидратации, связанные сприсоединением воды по месту разрыва двойной связи. Примеры реакций гидратации можно найти в любом виде обмена. Не обходятся без участия воды и некоторые биосинтетические процессы. Например, прямое аминирование оксикетокислот, прежде всего a-кетоглутаровой кислоты, синтез высших жирных кислот и другие процессы.

Некоторые катионы оказывают специфическое влияние на задержку и выведение воды из клеток и тканей организма. Катионы Nа+, например, вызывают задержку воды, а катионы К+ и Са2+, наоборот – выведение воды из клеток и тканей организма.

Почки – орган, на уровне которого происходит гормональная регуляция водного обмена. С одной стороны, диуретический гормон, выделяемый передней долей гипофиза, способствует усиленному выведению воды из организма с мочой (диурез), с другой – антидиуретический гормон (вазопрессин), образуемый задней долей гипофиза, повышает всасывание воды в почечных канальцах, сокращая тем самым диурез.

С водным обменом очень тесно связан минеральный обмен, к рассмотрению которого мы обратимся в следующем разделе.

Водно-солевым обменом называют совокупность процессов поступ­ления воды и электролитов в организм, распределения их во внут­ренней среде и выделения из организма.

У здорового человека поддерживается равенство объемов выделяющейся из организма и поступившей в него за сутки воды, что называют водным балансом организма. Можно рассматривать также и баланс электролитов - натрия, калия, кальция и т.п. Средние показатели водного баланса здорового человека в состоянии покоя показаны в табл. 12.1, а ба­ланса электролитов в табл. 12.2.

Средние величины параметров водного баланса организма человека

Среднесуточный баланс обмена некоторых веществ у человека

При различных возмущающих воздействиях (сдвиги температуры среды, разный уровень физической активности, изменение характера питания) отдельные показатели баланса могут меняться, но сам баланс при этом сохраняется.

В условиях патологии происходят нарушения баланса с преобладанием либо задержки, либо потерь воды.

Вода организма

Вода является важнейшим неорганическим компонентом организма, обеспечивающим связь внешней и внутренней среды, транспорт веществ между клетками и органами. Являясь растворителем орга­нических и неорганических веществ, вода представляет собой ос­новную среду развертывания метаболических процессов. Она входит в состав различных систем органических веществ.

Каждый грамм гликогена, например, содержит 1,5 мл воды, каждый грамм белка - 3 мл воды.

При ее участии формируются такие структуры как кле­точные мембраны, транспортные частицы крови, макромолекулярные и надмолекулярные образования.

В процессе обмена веществ и окислении водорода, отделенного от субстрата, образуется эндоген­ная «вода окисления», причем ее количество зависит от вида рас­падающихся субстратов и уровня обмена веществ.

Так, в покое при окислении:

• 100 г жира образуется более 100 мл воды,
• 100 г белка - около 40 мл воды,
• 100 г углеводов - 55 мл воды.

Повышение катаболизма и энергетического обмена ведет к резкому увеличению образуемой эндогенной воды.

Однако, эндогенной воды у человека недостаточно для обеспечения водной среды метаболических процессов, особенно выведения в растворенном виде продуктов метаболизма.

В частности, повышение потребления белков и, соответственно, конечное превращение их в мочевину, удаляемую из организма с мочой, ведет к абсолютной необходимости возрастания потерь воды в почках, что требует по­вышенного ее поступления в организм.

При питании преимуще­ственно углеводной, жировой пищей и небольшом поступлении в организм NaCl потребность организма в поступлении воды меньше.

У здорового взрослого человека суточная потребность в воде колеб­лется от 1 до 3 л.

Общее количество воды в организме составляет у человека от 44 до 70% массы тела или примерно 38-42 л.

Содержание ее в разных тканях варьирует от 10% в жировой ткани до 83-90% в почках и крови, с возрастом количество воды в организме уменьшается, так­же как и при ожирении.

У женщин содержание воды ниже, чем у мужчин.

Вода организма образует два водных пространства:

1. Внутриклеточное (2/3 обшей воды).

2. Внеклеточное (1/3 общей воды).

3. В ус­ловиях патологии появляется третье водное пространство - вода полостей тела: брюшной, плевральной и т.д.

Внеклеточное водное пространство включает два сектора:

1. Внутрисосудистый водный сектор, т.е. плазму крови, объем которой составляет около 4- 5% массы тела.

2. Интерстициальный водный сектор, содержащий 1/4 всей воды организма (15% массы тела) и являющийся наиболее подвижным, меняющим объем при избытке или недостатке воды в теле.

Вся вода организма обновляется примерно через месяц, а внеклеточное водное пространство - за неделю.

Гипергидратация организма

Избыточное поступление и образование воды при неадекватно малом ее выделении из организма ведет к накоплению воды и этот сдвиг водного баланса получил название гипергидратация.

При ги­пергидратации вода накапливается, в основном, в интерстициальном водном секторе.

Водная интоксикация

Значительная степень гипергидратации проявляется водной интоксикацией.

При этом в интерстициальном водном сек­торе осмотическое давление становится ниже, чем внутри клеток, они поглощают воду, набухают и осмотическое давление в них ста­новится тоже сниженным.

В результате повышенной чувствитель­ности нервных клеток к уменьшению осмолярности водная интоксикация может сопровождаться возбуждением нервных центров и мышечными судорогами.

Дегидратация организма

Недостаточное поступление и образование воды или чрезмерно большое ее выделение приводят к уменьшению водных пространств, главным образом, интерстициального сектора, что носит название дегидратация.

Это сопровождается сгущением крови, ухудшением ее реологических свойств и нарушением гемодинамики.

Недостаток в организме воды в объеме 20% массы тела ведет к летальному ис­ходу.

Регуляция водного баланса организма

Система регуляции водного баланса обеспечивает два основных гомеостатических процесса:

во-первых, поддержание постоянства общего объема жидкости в организме и,

во-вторых, оптимальное распределение воды между водными пространствами и секторами организма.

К числу факторов поддержания водного гомеостазиса относятся осмотическое и онкотическое давление жидкостей водных пространств, гидростатическое и гидродинамическое давление крови, проницаемость гистогематических барьеров и других мембран, ак­тивный транспорт электролитов и неэлектролитов, нейро-эндокрин­ные механизмы регуляции деятельности почек и других органов выделения, а также питьевое поведение и жажда.

Водно солевой обмен

Водный баланс организма тесно связан с обменом электролитов. Суммарная концентрация минеральных и других ионов создает оп­ределенную величину осмотического давления.

Концентрация от­дельных минеральных ионов определяет функциональное состояние возбудимых и невозбудимых тканей, а также состояние проница­емости биологических мембран,- поэтому принято говорить о водно-электролитном (или солевом) обмене.

Водно электролитный обмен

Поскольку синтез ми­неральных ионов в организме не осуществляется, они должны по­ступать в организм с пищей и питьем. Для поддержания электро­литного баланса и, соответственно, жизнедеятельности, организм в сутки должен получать примерно 130 ммоль натрия и хлора, 75 ммоль калия, 26 ммоль фосфора, 20 ммоль кальция и других эле­ментов.

Роль электролитов в жизнедеятельности организма

Для гомеостаза электролитов необходимо взаимодействие несколь­ких процессов: поступление в организм, перераспределение и депо­нирование в клетках и их микроокружении, выделение из организ­ма.

Поступление в организм зависит от состава и свойств пищевых продуктов и воды, особенностей их всасывания в желудочно-ки­шечном тракте и состояния энтерального барьера. Однако, несмотря на широкие колебания количества и состава пищевых веществ и воды, водно-солевой баланс в здоровом организме неуклонно под­держивается за счет изменений экскреции с помощью органов вы­деления. Основную роль в этом гомеостатическом регулировании выполняют почки.

Регуляция водно-солевого обмена

Регуляция водно-солевого обмена, как и большинство физиологичес­ких регуляций, включает афферентное, центральное и эфферентное звенья. Афферентное звено представлено массой рецепторных аппара­тов сосудистого русла, тканей и органов, воспринимающих сдвиги осмотического давления, объема жидкостей и их ионного состава.

В результате, в центральной нервной системе создается интегрированная картина состояния водно-солевого баланса в организме. Следствием центрального анализа является изменение питьевого и пищевого по­ведения, перестройка работы желудочно-кишечного тракта и системы выделения (прежде всего функции почек), реализуемая через эффе­рентные звенья регуляции. Последние представлены нервными и, в большей мере, гормональными влияниями.опубликовано econet.ru

Водно-солевым обменом называют совокупность процессов поступ­ления воды и электролитов в организм, распределения их во внут­ренней среде и выделения из организма.

Водно-солевой обмен в организме человека

Водно-солевым обменом называют совокупность процессов поступ­ления воды и электролитов в организм, распределения их во внут­ренней среде и выделения из организма.

У здорового человека поддерживается равенство объемов выделяющейся из организма и поступившей в него за сутки воды , что называют водным балансом организма. Можно рассматривать также и баланс электролитов - натрия, калия, кальция и т.п. Средние показатели водного баланса здорового человека в состоянии покоя показаны в табл. 12.1, а ба­ланса электролитов в табл. 12.2.

Средние величины параметров водного баланса организма человека

Среднесуточный баланс обмена некоторых веществ у человека

При различных возмущающих воздействиях (сдвиги температуры среды, разный уровень физической активности, изменение характера питания) отдельные показатели баланса могут меняться, но сам баланс при этом сохраняется.

В условиях патологии происходят нарушения баланса с преобладанием либо задержки, либо потерь воды.

Вода организма

Вода является важнейшим неорганическим компонентом организма, обеспечивающим связь внешней и внутренней среды, транспорт веществ между клетками и органами. Являясь растворителем орга­нических и неорганических веществ, вода представляет собой ос­новную среду развертывания метаболических процессов. Она входит в состав различных систем органических веществ.

Каждый грамм гликогена, например, содержит 1,5 мл воды, каждый грамм белка - 3 мл воды.

При ее участии формируются такие структуры как кле­точные мембраны, транспортные частицы крови, макромолекулярные и надмолекулярные образования.

В процессе обмена веществ и окислении водорода , отделенного от субстрата, образуется эндоген­ная «вода окисления» , причем ее количество зависит от вида рас­падающихся субстратов и уровня обмена веществ.

Так, в покое при окислении:

• 100 г жира образуется более 100 мл воды,
• 100 г белка - около 40 мл воды,
• 100 г углеводов - 55 мл воды.

Повышение катаболизма и энергетического обмена ведет к резкому увеличению образуемой эндогенной воды.

Однако, эндогенной воды у человека недостаточно для обеспечения водной среды метаболических процессов, особенно выведения в растворенном виде продуктов метаболизма.

В частности, повышение потребления белков и, соответственно, конечное превращение их в мочевину, удаляемую из организма с мочой, ведет к абсолютной необходимости возрастания потерь воды в почках, что требует по­вышенного ее поступления в организм.

При питании преимуще­ственно углеводной, жировой пищей и небольшом поступлении в организм NaCl потребность организма в поступлении воды меньше.

У здорового взрослого человека суточная потребность в воде колеб­лется от 1 до 3 л.

Общее количество воды в организме составляет у человека от 44 до 70% массы тела или примерно 38-42 л.

Содержание ее в разных тканях варьирует от 10% в жировой ткани до 83-90% в почках и крови, с возрастом количество воды в организме уменьшается, так­же как и при ожирении.

У женщин содержание воды ниже, чем у мужчин.

Вода организма образует два водных пространства:

1. Внутриклеточное (2/3 обшей воды).

2. Внеклеточное (1/3 общей воды).

3. В ус­ловиях патологии появляется третье водное пространство - вода полостей тела: брюшной, плевральной и т.д.

Внеклеточное водное пространство включает два сектора:

1. Внутрисосудистый водный сектор, т.е. плазму крови, объем которой составляет около 4- 5% массы тела.

2. Интерстициальный водный сектор, содержащий 1/4 всей воды организма (15% массы тела) и являющийся наиболее подвижным, меняющим объем при избытке или недостатке воды в теле.

Вся вода организма обновляется примерно через месяц, а внеклеточное водное пространство - за неделю.

Гипергидратация организма

Избыточное поступление и образование воды при неадекватно малом ее выделении из организма ведет к накоплению воды и этот сдвиг водного баланса получил название гипергидратация .

При ги­пергидратации вода накапливается, в основном, в интерстициальном водном секторе.

Водная интоксикация

Значительная степень гипергидратации проявляется водной интоксикацией.

При этом в интерстициальном водном сек­торе осмотическое давление становится ниже, чем внутри клеток, они поглощают воду, набухают и осмотическое давление в них ста­новится тоже сниженным.

В результате повышенной чувствитель­ности нервных клеток к уменьшению осмолярности водная интоксикация может сопровождаться возбуждением нервных центров и мышечными судорогами.

Дегидратация организма

Недостаточное поступление и образование воды или чрезмерно большое ее выделение приводят к уменьшению водных пространст в, главным образом, интерстициального сектора, что носит название дегидратация .

Это сопровождается сгущением крови, ухудшением ее реологических свойств и нарушением гемодинамики.

Недостаток в организме воды в объеме 20% массы тела ведет к летальному ис­ходу.

Регуляция водного баланса организма

Система регуляции водного баланса обеспечивает два основных гомеостатических процесса:

во-первых, поддержание постоянства общего объема жидкости в организме и,

во-вторых, оптимальное распределение воды между водными пространствами и секторами организма.

К числу факторов поддержания водного гомеостазиса относятся осмотическое и онкотическое давление жидкостей водных пространств, гидростатическое и гидродинамическое давление крови, проницаемость гистогематических барьеров и других мембран, ак­тивный транспорт электролитов и неэлектролитов, нейро-эндокрин­ные механизмы регуляции деятельности почек и других органов выделения, а также питьевое поведение и жажда.

Водно солевой обмен

Водный баланс организма тесно связан с обменом электролитов . Суммарная концентрация минеральных и других ионов создает оп­ределенную величину осмотического давления.

Концентрация от­дельных минеральных ионов определяет функциональное состояние возбудимых и невозбудимых тканей, а также состояние проница­емости биологических мембран,- поэтому принято говорить о водно-электролитном (или солевом) обмене .

Водно электролитный обмен

Поскольку синтез ми­неральных ионов в организме не осуществляется, они должны по­ступать в организм с пищей и питьем. Для поддержания электро­литного баланса и, соответственно, жизнедеятельности, организм в сутки должен получать примерно 130 ммоль натрия и хлора, 75 ммоль калия, 26 ммоль фосфора, 20 ммоль кальция и других эле­ментов.

Роль электролитов в жизнедеятельности организма

Для гомеостаза электролитов необходимо взаимодействие несколь­ких процессов: поступление в организм, перераспределение и депо­нирование в клетках и их микроокружении, выделение из организ­ма.

Поступление в организм зависит от состава и свойств пищевых продуктов и воды, особенностей их всасывания в желудочно-ки­шечном тракте и состояния энтерального барьера . Однако, несмотря на широкие колебания количества и состава пищевых веществ и воды, водно-солевой баланс в здоровом организме неуклонно под­держивается за счет изменений экскреции с помощью органов вы­деления. Основную роль в этом гомеостатическом регулировании выполняют почки.

Регуляция водно-солевого обмена

Регуляция водно-солевого обмена, как и большинство физиологичес­ких регуляций, включает афферентное, центральное и эфферентное звенья. Афферентное звено представлено массой рецепторных аппара­тов сосудистого русла, тканей и органов, воспринимающих сдвиги осмотического давления, объема жидкостей и их ионного состава.

В результате, в центральной нервной системе создается интегрированная картина состояния водно-солевого баланса в организме. Следствием центрального анализа является изменение питьевого и пищевого по­ведения, перестройка работы желудочно-кишечного тракта и системы выделения (прежде всего функции почек), реализуемая через эффе­рентные звенья регуляции. Последние представлены нервными и, в большей мере, гормональными влияниями. опубликовано

Составляет 275-290 мосм/кг. Осмоляльность плазмы сохраняется постоянной благодаря механизмам, способным реагировать на изменения, равные 1-2% ее исходной величины. Чтобы поддержать водно-осмотическое равновесие, поступление воды в организм должно быть равно ее выделению. Нарушения этого равновесия приводят к гипонатриемии или гипернатриемии .

В норме вода теряется с мочой, калом, через кожу и легкие. В отсутствие тонкокишечного свища , поноса или рвоты потери воды через ЖКТ минимальны. Испарение воды с кожи важно для регуляции температуры тела. Обязательные потери воды через почки определяются минимальным количеством осмотически активных веществ, которое необходимо вывести из организма для поддержания осмотического баланса (600 мосм/сут). Поскольку же максимальная осмоляльность мочи составляет 1200 мосм/кг, для поддержания осмотического баланса минимальный диурез должен составлять 500 мл/сут.

Потребление. Главный стимул для потребления воды - жажда . Она возникает при повышении осмоляльности либо снижении ОЦК или АД. Осмотический порог жажды достаточно индивидуален, в среднем он составляет 295 мосм/кг. Превышение этого порога стимулирует осморецепторы гипоталамуса , в результате чего и возникает жажда.

Повышение концентрации в крови веществ, не создающих эффективной осмоляльности ( мочевины и глюкозы), не вызывает жажду.

В норме потребление воды превышает физиологические потребности.

Выведение. В отличие от потребления, выведение воды находится под жестким контролем. Главный его регулятор - АДГ ( вазопрессин , аргинин-вазопрессин). Он представляет собой полипептид, синтезируемый в супраоптическом и паравентрикулярном ядрах гипоталамуса . После синтеза АДГ поступает в нейрогипофиз , откуда и выделяется в кровь. Связывание АДГ с рецепторами типа V2 базолатеральной мембраны главных клеток собирательных трубочек активирует аденилатциклазу и запускает встраивание в апикальную мембрану этих клеток водных каналов - структур, образованных белком аквапорином-2 . В результате становится возможным пассивное перемещение воды по осмотическому градиенту из просвета собирательных трубочек в интерстициальную ткань мозгового вещества почек. Основной стимул для секреции АДГ - повышение осмоляльности внеклеточной жидкости , а поскольку ее основным катионом является натрий , осмоляльность внеклеточной жидкости определяется главным образом его концентрацией.

Изменение осмоляльности внеклеточной жидкости приводит к изменению объема осморецепторных нейронов гипоталамуса, что и сопровождается их активацией.

Осмотический порог секреции АДГ составляет 280-290 мосм/кг.

Регуляторные механизмы очень чувствительны, поэтому колебания осмоляльности плазмы не превышают 1-2%.

Секреция АДГ повышается при снижении ОЦК , снижении АД , тошноте , боли , стрессе , гипогликемии , беременности , применении целого ряда лекарственных средств. Изменения ОЦК и АД воспринимаются соответственно

Вода составляет около 75% биомассы Земли, однако ее содержание в разных видах живых организмов, различных их тканях и органах колеблется в широких границах. Так, биологические жидкости (кровь, лимфа, слюна, пасока деревьев) содержат 88-99% воды, в то время как в костной ткани животных, древесине растений ее значительно меньше -- 20--45%, в зерне злаковых (воздушно-сухое состояние) -- 12--14%. Своеобразными рекордсменами по содержанию воды являются медузы -- до 99,8%.

У бактерий на воду приходится 75--85% массы клетки, у спор --40% и меньше. Чем моложе организм или орган, тем выше в нем содержание воды. Например, у 4-месячного эмриона человека воды содержится 94%, у новорожденного ребенка - 74%, у взрослого человека -- около 67%

В молодых листьях травянистых растении количество воды колеблется в переделах 85-90%, а в старых 70--80%.

Большую часть воды в организме (у человека до 2/3) составляет внутриклеточная вода; меньшую часть (у человека около 1/3)-внеклеточная вода, которая разделена на субкомпартменты: интерстициальная, синовиальная и др. Распределение воды в теле человека неравномерно, наименьшее количество ее содержат кости (45% и жировая ткань, наибольшее -- кровь (92%), моча (83%), слюна 99%, пот (97%).

Вода в живом организме может быть в свободной и связанной форме. Если и водном растворе содержатся ионы какого-либо электролита, то вокруг них ориентируются диполи воды, так как ионы обладают зарядом. Вокруг катионов диполи воды располагаются своими отрицательно заряженными концами, вокруг анионов -- положительно заряженными. Такое связывание воды называется электростатической гидратацией.

Высокомолекулярные соединения тоже гидратируются, если содержат полярные, ионогенные группировки (карбоксикпьные, альдегидные, спиртовые, аминогруппы и др.). При этом гидратная оболочка может быть не сплошной, а только вокруг полярных групп. Степень гидратации различных ионов и молекул не одинакова, зависит от размеров частиц и величины их заряда. Чем выше удельная плотность заряда (больше заряд и меньше размеры), тем сильнее гидратация. Молекулы воды располагаются при гидратации тремя слоями:

1) непосредственно около иона, строго упорядочены и ориентированы сильным электрополем;

2) слой воды на некотором отдалении от иона, ориентированность молекул воды меньшая;

3) далеко отстоящие от иона молекулы воды с обычной структурой

Благодаря гидратации ионов и молекул часть воды в организме находится в связанном состоянии. Водородные связи макромолекул удерживают часть молекул воды.

Вокруг молекул белка, например, слой строго структурированной воды достигает толщины 1--2 нм и составляет до 30% массы гидратированной белковой молекулы. Следующий слой гидратационной воды -- до 10 нм, и вода еще сохраняет в нем некоторую ориентацию. Кроме того, вода входит в третичную структуру ряда макромолекул и надмолекулярных структур. Помимо того, что вода связана непосредственно на молекулярном уровне, она входит и в состав субклеточных рибосом, лизосом, мембран митохондрий, эндоплазматического ретикулума, ядерной оболочки. Воду, связанную субклеточными образованиями, называют иммобильной водой. Слабосвязанная вода может служить растворителем, замерзает при температурах, близких к О0 С. Прочносвязанная вода почти не способна быть растворителем, она замерзает при темперах значительно ниже 0°С.

Велика и многообразна роль воды в жизни любого организма. Прежде всего она заключается в том, что вода является основной средой протекания жизненных процессов. В этом отношении очень важны уникальные свойства воды как растворителя. Присутствие в молекуле воды двух атомов водорода и двух необобщенных электронных пар обуславливает образование 4 водородных связей которые придают воде исключительную растворяющую способность. Это свойство позволило воде стать универсальной и доминирую щей дисперсионной средой в биологических системах. Другое важное свойство воды -- полярность ее молекул, способность к диссоциации. Благодаря этому свойству она активирует диссоциацию других веществ, особенно слабых электролитов, которые широко представлены в биологических системах. В чистом виде слабые электролиты находятся в недиссоциированном состоянии. При растворенни в воде они диссоциируют и становятся реакционно-активными, что часто является условием их биологической активности.

Будучи основой внутренней среды в клетках и участвуя непосредственно в формировании клеточных структур, вода в значительной мере определяет их активность. Так, от степени набухания митохондрий зависит интенсивность протекающих в них процессов окислительного фосфорилирования, от насыщения водой рибосом-- активность биосинтеза белка. Обезвоживание листьев растений снижает интенсивность фотосинтеза вследствие неблагоприятных конформационных изменений ферментов хлоропластов, участвующих в темновой фазе фотосинтеза (другая причина- закрывание устьиц). Только при определенной степени оводненности белки и нуклеиновые кислоты полностью проявляют свою биологическую активность.

Вода непосредственно участвует в ряде биохимических реакций, прежде всего -- в гидролитических. Важную роль она играет в процессах теплорегуляции, ее испарение через поверхность тела животных и растений снижает температуру, предотвращает перегрев. Вода характеризуется очень высокой теплотой парообразования и теплоемкостью, это обеспечивает надежную стабилизацию температуры организма. Вода определяет легкость протекания обменных процессов между организмом и средой: например, увлажненность стенок клеток корневых волосков способствует растворению и поглощению питательных солей корнями. Малая вязкость воды обеспечивает высокую скорость движения по кровеносным и лимфатическим сосудам, по флоэме и ксилеме растений. Большое значение воды в процессах жизнедеятельности объясняет, почему животные переносят отсутствие воды хуже, чем отсутствие пищи. Например, голуби без пищи погибают через 2 недели, а без воды -- через 5 дней, мыши без воды погибают в 10 раз быстрее, чем без пищи.

В обычных условиях взрослый человек теряет в сутки 1500 мл воды, 600 мл удаляется через кожу в виде пота, 500 мл -- с мочой, 400 мл -- с выдыхаемым воздухом. Основная масса воды потребляется с пищей. Так как при полном окислении белков, жиров и углеводов в количествах, обеспечивающих выделение энергии, равное 8400 кДж/сут, образуется 350 мл воды, то потребление воды должно составлять 1150 мл. Вода, образующаяся при обмене белков, жиров и углеводов, получила название эндогенной воды.

Очень энергично обмен воды осуществляется в растениях: в жаркий день через лист проходит количество воды, в два раза превышающее его массу. Предел потери воды, при котором нет еще видимых резких нарушений жизненных процессов, зависит от вида организма.

Так, мышечная ткань лягушки может терять воду с 80 до 20% без существенных отрицательных явлений.

Тело же человека может перенести снижение содержания воды не более чем на 10%. Растения тоже очень чувствительны к потере воды; только в семенах и спорах жизнь сохраняется при очень низком содержании воды (около 10%)-

проникновение воды в клетку и обратно осуществляется через поры клеточных мембран. Механизм этого процесса исследован недостаточно. Существует ряд точек зрения на этот процесс. По мнению одних ученых, перенос воды осуществляется за счет свободной диффузии, другие -- придают решающее значение осмотическим явлениям, третьи -- считают этот процесс активным, что обусловлено взаимодействием дипольных молекул с полярными веществами мембран.

В регуляции обмена воды у человека и животных первостепенное значение имеют импульсы, возникающие в коре головного мозга. Поступление воды в организм регулируется чувством жажды, она возникает в результате рефлекторного возбуждения соответствующих участков коры головного мозга при первых признаках изменения осмотического давления плазмы крови.

Исследованиями выдающихся советских физиологов Л. А. Орбели и К. М. Быкова доказана регулирующая роль высших отделов центральной нервной системы в процессах водного и минерального обмена: при мнимом питье у животного с фистулой в пищеводе вода не попадает в желудок, однако сам акт питья способствует удалению воды из кровяного русла, что наблюдается при нормальном приеме воды. Сильные эмоциональные переживания нередко сопровождаются усиленным выделением мочи, а иногда приводят наоборот, к анурии -- задержке мочеотделения.

Гормоны гипофиза оказывают существенное влияние па баланс воды. Диуретический гормон передней доли гипофиза обеспечивает выведение воды а его антагонист вазопрессин (гормон задней доли гипофиза) удерживает воду, обеспечивая обратное всасывание ее в почечных канальцах. Катионы Na удерживают воду в клетках и тканях, К и Са способствуют ее выведению. Всасывание воды начинается в желудке, однако основная масса её всасывается в кишечнике. Ряд тканей и органов при избыточном поступлении воды могут служить ее депо. У человека и животных это кожа и печень, у растении -- межклеточное пространство. Уровень испарения воды у растений регулируется в основном устьичным аппаратом.