Значение и распределение воды в организме животного

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°С, температура кипения +100°С, плотность воды при 4°C -1 г/см³.

Вода - отличный растворитель многих органических и мине­ральных веществ, что связано со структурой ее молекулы. Для воды характерна водородная связь, определяющая в зна­чительной степени ее свойства и значение. Водородные связи воз­никают между частичным отрицательным зарядом атома кисло­рода одной молекулы воды и частичным положительным зарядом атома водорода соседней. Концентрацию ионов водорода в биологических системах выражают через водородный показатель – pH. Различают пресную, солоноватую и соленую воду. Вода содержит неорганические ионы, примеси органических веществ.

Содержание и распределение воды в организме животных. У взрослых млекопитающих и птиц вода составляет около 65 %, или ²/з живой массы тела, у новорожденных ее содержание достигает 70 - 80%, а у эмбрио­нов - 87 - 97 %. Отдельные органы и ткани содержат раз­ное количество воды - больше всего ее в наиболее активно функционирующих органах. Животное может жить при полном отсутствии запасов жира и до 50 % белков, но потеря только 10-% воды вызывает тяжелые патологические изменения, а потеря 15-20 % ее вле­чет за собой смерть. Потребность в воде и распределение ее в тканях изменяется в зависимости от состава корма, физиологического состояния животного, продуктивной деятельности, напряженности физи­ческой работы, условий внешней среды и т. д. У молодых растущих животных потребность в воде в несколько раз больше.

Вода в тканях и органах животного распределена неодинаково. Различные органы и ткани отличаются между собой содержанием воды. Так, например, кости содержат 22% воды, хрящи - 55, легкие - 79,1, кора 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% в плазме кро­ви, лимфе, ликворе, синовии, плевральной жидкости. 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.

Потребность животных в воде удовлетворяется в основном за счет поступления ее извне непосредственно и при поедании сочных кормов. Небольшое количество воды образуется в тка­нях. Из кишечника, где всасывается основная масса воды, она поступает в печень. Часть ее задерживается в печени как ре­зерв, а остальная уносится током крови к другим органам и тканям. Из последних она снова возвращается в кровь.

Орга­низм коровы, например, за сутки принимает 40-50 л воды, кроме этого, в желудочно-кишечный тракт в составе пищевари­тельных соков выделяется еще 120-130 л воды. Из всего этого объема только около 10 % жидкости выделяется с калом, а остальная вновь всасывается в кровь. Поступающая извне вода должна полностью компенсиро­вать постоянные ее потери с мочой, потом, секретами (молоко), с выдыхаемым воздухом.

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 продуктов обмена веществ. Вода - пластический материал, из которого построены органы, ткани и клетки.

Множественные функции воды определяются ее физико-хи­мическими свойствами. Молекулы воды, как диполи, ассоцииро­ваны между собой при помощи водородных связей. На разрыв этих связей затрачивается значительное количество энергии, что придает воде высокую теплоемкость (у воды она в 4 рaзa выше, чем у воздуха, являющегося «внешней средой» обитания большинства высших животных). Благодаря этому вода играет важную роль в процессах терморегуляции организмов. 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.

Молекулы воды участвуют в создании вторичной и третичной структуры молекул белков. Все питательные вещества корма усваиваются в пищевом канале с участием воды (реакции гидролиза). Для воды характерна очень низкая вязкость, что придает водным растворам хорошую текучесть и быстрое перемещение жидкостей в организме. Вода и ее растворы смачивают трущие­ся поверхности, способствуя улучшению их скольжения.

Состояния и виды воды в организме. Содержащуюся в организме воду условно разделяют на сво­бодную и иммобилизованную. Свободная вода содержится в плазме крови, лимфе, спинномозговой жидкости, пищеваритель­ных соках, моче. В межклеточных пространствах ее сравни­тельно мало и она удерживается там капиллярными силами. Свободная вода обеспечивает приток ктканям питательных веществ и удаление из них конечных продуктов обмена.

Иммобилизованная вода бывает двух видов: гидратационная и иммобильная. В отличие от свободной она лишена способности к свободному перемещению, причем меньшая ее часть прочно связана с полярными группами белков и других биополимеров (гидратационная вода).Она составляет около 4% всей воды тканей, 10-80% такой воды связывают белки. Белки тканей настолько ак­тивно гидратируются, что на каждые 100 г могут связывать от 18 до 50 г воды. Гидратационная вода по целому ряду призна­ков отличается oт свободной. Она незамерзает при охлажде­нии до 0°С и несколько ниже, имеет повышенную плотность (1,48-2,45), в ней не растворяются растворимые в обычной воде вещества. Эти отличия обусловлены упорядоченным рас­положением молекул (диполей) воды вокруг полярных групп гидрофильных коллоидов.

Другая часть иммобилизованной воды (иммобильная), хотя и не связана полярными группами, лишена способности к свободному пере­мещению, так как она заключена в надмолекулярных клеточ­ных структурах (мембраны, органеллы, фибриллярные агрега­ты). Ее молекулы размещаются между мембранами клетки, волокнистыми молекулами и структу­рами. Такая вода сохраняет способность растворять соли и дру­гие растворимые вещества, обеспечивает высокую скорость химических реакций в тканях, придает тканям упругость, спо­собствует сохранению ими постоянной формы. Сольватация (гидратация) белков тканей и иммобилизация воды фибрил­лярными и мембранными структурами препятствует вытеканию последней при рассечении тканей.

С возрастом количество гидратационной воды в организме постепенно уменьшается в связи с падением у коллоидов способности к гидратации. Это приводит к тому, что коллоиды цитоплазмы постепенно подвергаются синерезису, вследствие чего ткани теряют упругость, сморщиваются. Между различными видами воды существует 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.

Виды 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 100 г жиров организм получает 107,1 г воды, углеводов - 55,6 и белков — 41,3 г воды. Количественное соотношение экзо- и эндогенной воды в организме зависит от вида и воз­раста животного, уровня его продуктивности и условий внешней среды (окружающей температуры, влажности, зоны обитания), рациона, сезона года и др. Эндогенный путь получения организмом воды имеет большое значение для обитателей безводных пустынь и степей, для животных, которым свойственна зимняя спячка.