Учебное пособие Издание третье, стереотипное

Таблица 11

Физические характеристики чистой и внутриклеточной воды

Характеристика	Чистая вода	Внутриклеточная вода
Плотность, г/см^3	1,00	0,97
Спец, тепло, кал/кг	1,00	1,25 + 0,05
Коэффициент термического расширения, °С^-1	25010 ^е • (25°С)	300-700- 10 ^е
Адиабатический коэффициент сжатия, атм”^1	45-10^-6	60-100-10^_6
Избыточная адсорбция звука, см^_1-с^2	7-10”^7	-35 10^-7
Теплопроводность, (кал/с)/см^2/С/см	0,0014	-0,01-0,05
Вязкость, сПуаз	0,089	2-10
Энергия активации ионной проводимости, ккал/моль	~4	5-8
Частота диэлектрической релаксации	19-10^9	2-10^9
Температура замерзания, °С	0	-20

Следует отметить, что разрушение структуры надмолекулярных ассоциатов воды в клетке предшествует ее делению. Это характерно, например, для непрерывно делящихся раковых клеток.

Важно отметить, что с возрастом количество воды в организме убывает. Это приводит к синерезису коллоидов
цитоплазмы, в результате которого ткани теряют упругость, сморщиваются.
В таблице 9 приведены данные по содержанию воды у человека, а в таблице 12 — у млекопитающих. Сравнение показывает практически полное их соответствие, что достаточно очевидно. На это указывают и следующие данные. Многие животные, лишенные определенного количества воды, погибают через короткий срок. Собака выдерживает голодание до 100 дней при условии снабжения водой, а без воды — менее 10 дней, лошадь — менее 17 дней. Высшие животные, как и человек, могут обходиться без запаса жиров и 50% белков, но потеря 10% воды вызывает тяжелые патологические изменения, а 15-20% — смерть.

Таблица 12
Среднее содержание воды в органах и тканях млекопитающих

Орган, ткань	% ОТ массы органа, ткани	% от общего кол-ва воды в организме	Орган, ткань	% от массы органа, ткани	% от общего кол-ва воды в организме
Скелет	46	12,5	Мозг	75	2,7
Мышцы	75	54,8	Кожа	72	6,6
Печень	70	2,8	Кровь	85	4,7
Почки	82	0,6	Кишечник	76	3,6
Сердце	80	0,8	Легкие	79	0,9

Очевидно, что потребности в воде и ее распределение в организме изменяются в зависимости от состава пищи, трудовой и другой продуктивной деятельности, условий среды, состояния организма и пр. Так, растительноядным требуется меньше питьевой воды, чем плотоядным животным. Мелкие, а также пустынные животные могут продолжительно обходиться без воды. Это связано с эндогенным образованием ее значительного количества в результате окисления, например 1 г углеводов (0,55 г воды), 1 г белков (0,41 г воды) или 1 г жиров (1,07 г воды).

Касательно потребности в воде, то в среднем на килограмм сухого корма корове требуется 4-6 л, овце — 2-3, свинье — 7-8, лошади — 2-3 л. В среднем на килограмм живой массы потребность в воде у животных в сутки 35- 40 г. У молоди она несколько выше в связи с ростовыми процессами. Среди низших растений и животных есть формы, которые могут долго оставаться без воды и даже высыхать, не погибая (анабиоз). Это коловратки, бактерии, лишайники, некоторые насекомые. В случае повышения влажности они опять становятся активными.
Уже отмечалось, что вода — непременный участник процессов обмена веществ, которые в организме происходят постоянно. Например, кукурузе в вегетативный период нужно около 3,5 млн л воды на гектар, а корова в течение 5 лет жизни потребляет около 100 тыс. л воды. Однако на синтез фитомассы у растений ее расходуется всего 0,51%, а на образование биомассы у животных — около 1%. Остальное идет на выделение и испарение.
Об обмене воды в организме необходимо сказать следующее. Вода поступает непосредственно или в составе корма. Часть ее, как отмечалось, образуется эндогенно. Из кишечника, где всасывается ее основное количество, вода поступает в печень, где некоторое количество задерживается как резерв, а остальное разносится кровью к органам и тканям (в межклеточное пространство соединительной ткани, кожи и др.). Из последних она снова возвращается в кровь. Водный обмен между кровью и тканями осуществляется за счет противоположно направленных сил: гидростатическим давлением в артериальной части кровеносной системы, создаваемым сердцем (вода идет к тканям), и он- котическим давлением между кровью и тканями (в крови оно ниже и вода идет в кровь). Перемещение жидкости в тканях усиливается за счет выделения ими воды в желудочно-кишечный тракт и обратного всасывания через стенки кишечника. Кроме того, ее потеря с калом (до 10%), мочой, потом, секретами, выдыхаемым воздухом должна компенсироваться поступлением извне. Причем первый поток несколько выше второго за счет эндогенного образования воды.
Потребность организма высших животных в воде регулируется чувством жажды, которое возникает в результате рефлекторного возбуждения определенных участков коры головного мозга при первых признаках сгущения крови. На поступление и выделение воды организмом влияют отдельные катионы: натрий — гидратация тканей, калий и кальций — удаление воды, т. е. солевой баланс организма тесно связан с водным. В регуляции последнего участвуют и некоторые гормоны (вазопрессин, альдостерон).

3. 
   МЕДИЦИНСКИЕ АСПЕКТЫ
   

Как и по другим экологическим факторам, по количеству потребляемой воды у организмов существуют определенные пределы. Недостаток воды у растений приводит к нарушению обмена веществ, снижению скорости фотосинтеза, торможению роста и развития. Особенно это сказывается в критический период от выхода в трубку до цветения. В результате снижается урожайность, зерна становятся мелкими, отмечается пустоколосица, а в случае засухи — гибель.
У животных нехватка 10% воды вызывает эксикоз. Он выражается в общей слабости, вялости, сухости слизистых и кожи. Потеря организмом 20% воды (в течение 4-8 суток) приводит к гибели, главным образом в результате ослабления деятельности органов дыхания на фоне сгущения крови, нарушения водно-солевого баланса, расстройства пищеварения (подробнее см. ниже).
Потребность человека в воде составляет 1—1,5 мл на 1 кКал потребляемой пищи, т. е. при энергетической ценности рациона в 2000 кКал организму требуется от 2 до 3 л воды в сутки. Ее накопление в организме (гипергидратация) может сопровождаться увеличением содержания воды в межклеточном пространстве (отеки, потеря эластичности), в серозных полостях (водянка) и внутри клеток (набухание). Еще более серьезные последствия связаны с ее недостатком. Так, потеря человеком почти всего гликогена и жира или половины белка по своим последствиям для здоровья значат меньше, чем потеря всего 10% воды (потеря 20% воды приводит к смертельному исходу).
Уменьшение содержания воды в организме (дегидратация) сопровождается снижением тургора клеток, сухостью кожи и слизистых оболочек, гемоконцентрированием и гипотензиеи. Регулярный прием чистой питьевой воды (а не соков, чая и пр.) вовнутрь снижает вероятность многих заболеваний, в первую очередь вызванных ее недостатком (Батмангхелидж).
Избыток влаги также ухудшает рост и развитие, например растений, главным образом в результате нарушения ферментативных процессов в клетках. В частности, вместо синтеза органических молекул (полипептидов, полинуклеотидов) происходит их гидролиз, а также гидролиз так называемых запасных веществ, например полисахаридов. В результате резко увеличивается процент сахара внутри клеток и возрастает осмотическое давление, что отражается на их структуре и функциях. Это может вызвать осмотический шок и гибель клеток (подробнее см. ниже).
Увеличение влажности воздуха выше нормы у животных нарушает водообмен, что приводит к перегреву. При этом (после первичного повышения) резко снижается частота дыхания и скорость кровообращения. Это приводит к заболеваниям, в первую очередь кожным, а далее и к другим вплоть до гибели. Таким образом, любому организму требуется определенное количество воды, а нарушение ее обмена ведет к негативным последствиям. Здесь также проявляется закон оптимума.
Количество воды в тканях повышается при заболевании почек, нарушениях сердечно-сосудистой системы, при белковом голодании, нарушении функций печени (цирроз). Обезвоживание организма наблюдается при недостатке вазопрессина, что приводит к увеличению диуреза, заболеванию несахарным диабетом. Оно отмечается также при снижении синтеза альдостерона в коре надпочечников.