В главе 1 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. Как будет показано ниже, напряженная работа мышц приводит к увеличению в клетках и межклеточной жидкости
158
концентрации молочной кислоты и катионов Na+, 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.
Что касается участия воды в метаболических процессах, то конкретные примеры были рассмотрены при изучении метаболизма углеводов, липидов и белков. Здесь же мы подведем некоторые итоги.
Как было показано выше (главы 6, 7, 8), основным путем распада белков, полисахаридов и липидов является гидролиз при участии соответствующих ферментов, относящихся к классу гидролаз. Для аминокислот характерно гидролитическое дезаминирование с образованием оксикислот, а гидролиз аспарагина и глутамина приводит к образованию аспарагиновой 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 с присоединением 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 α-кетокислот, прежде всего α-кетоглутаровой кислоты, синтез ВЖК и др.
Некоторые катионы оказывают специфическое влияние на задержку и выведение воды из клеток и тканей организма. Катионы Na+, 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
159
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.
160
