ВО́ДНО-СОЛЕВО́Й ОБМЕ́Н

ВО́ДНО-СОЛЕВО́Й ОБМЕ́Н, со­во­куп­ность про­цес­сов по­сту­п­ле­ния, вса­сы­ва­ния, рас­пре­де­ле­ния и вы­де­ле­ния во­ды и со­лей в ор­га­низ­мах жи­вот­ных и че­ло­ве­ка. В.-с. о. обес­пе­чи­ва­ет по­сто­ян­ст­во ос­мо­ляль­но­сти, кон­цен­тра­ции ка­ж­до­го из ио­нов и ки­слот­но-ще­лоч­но­го рав­но­ве­сия жид­ко­стей внут­рен­ней сре­ды ор­га­низ­ма. Ос­мо­ляль­ность оп­ре­де­ля­ет­ся как сум­мар­ная кон­цен­тра­ция всех рас­тво­рён­ных ос­мо­ти­че­ски ак­тив­ных ве­ществ и вы­ра­жа­ет­ся в еди­ни­цах мосм/кг, т. е. мо­ляр­ным ко­ли­че­ст­вом ве­ществ в грам­мах на ки­ло­грамм рас­тво­ри­те­ля (в дан­ном слу­чае $\ce{H_2O}$). В нор­ме про­цес­сы по­сту­п­ле­ния во­ды в ор­га­низм и её вы­де­ле­ния урав­но­ве­ше­ны. У че­ло­ве­ка мас­сой 70 кг, напр., су­точ­ная по­треб­ность в во­де (в ус­ло­ви­ях уме­рен­но­го кли­ма­та) со­став­ля­ет ок. 2,5 л, из ко­то­рых 1,2 л по­сту­па­ет в ви­де пить­е­вой во­ды, 1 л – с пи­щей, 0,3 л об­ра­зу­ет­ся в ор­га­низ­ме при окис­ле­нии гл. обр. ли­пи­дов, уг­ле­во­дов и бел­ков. Вы­де­ля­ет­ся во­да с мо­чой, по­том и ка­лом, часть её теря­ет­ся при ис­па­ре­нии с по­верх­но­сти ко­жи и че­рез лёг­кие. Об­щее со­дер­жа­ние во­ды в те­ле че­ло­ве­ка обыч­но со­став­ля­ет св. 60% от его мас­сы. По­те­ри во­ды, пре­вы­шаю­щие 0,5–1,5% от мас­сы те­ла, вы­зы­ва­ют чув­ст­во жа­ж­ды. На­ря­ду с во­дой ор­га­низ­мы ну­ж­да­ют­ся в по­сту­п­ле­нии не­ор­га­нич. ве­ществ: ио­нов $\ce{Na+, K+, Ca^{2+}, Mg2+, Cl^{–}, SO_4^{2-}, PO_4^{3-}, HCO_2^{-}}$, и мик­ро­эле­мен­тов $(\ce{Fe, Zn, Co, Cu \: и\: др_{.}})$ Всо­сав­шие­ся в ки­шеч­ни­ке и по­чеч­ных ка­наль­цах ио­ны по­сту­па­ют в кровь или лим­фу и пе­ре­но­сят­ся ко всем клет­кам. По со­ле­во­му со­ста­ву вне- и внут­ри­кле­точ­ные жид­ко­сти раз­ли­ча­ют­ся: в клет­ках пре­об­ла­да­ют ио­ны $\ce{K+, Mg^{2+}}$ и фос­фа­ты, вне кле­ток – ио­ны $\ce{Na+, Ca^{2+}\: и \:Cl^{–}}$. Это раз­ли­чие под­дер­жи­ва­ет­ся дея­тель­но­стью био­ло­гич. мем­бран и свя­зы­ва­ни­ем ио­нов хи­мич. ком­по­нен­та­ми клет­ки (напр., фос­фо­ли­пи­да­ми, бел­ка­ми). В ор­га­низ­ме име­ют­ся так­же со­ле­вые де­по: напр., в ко­ст­ной тка­ни со­дер­жит­ся мно­го $\ce{Ca^{2+}}$, в пе­че­ни де­по­ни­ру­ют­ся мик­ро­эле­мен­ты.

Пре­сно­вод­ные жи­вот­ные по­лу­ча­ют со­ли с пи­щей, ряд ио­нов из­вле­ка­ют из ок­ру­жаю­щей сре­ды спец. клет­ка­ми, рас­по­ло­жен­ны­ми в жаб­рах (у рыб), в ко­же (у зем­но­вод­ных) и др. Из­бы­ток во­ды, по­сту­паю­щей че­рез по­кро­вы и с пи­щей, они вы­де­ля­ют поч­ка­ми или их ана­ло­га­ми (у бес­по­зво­ноч­ных). Сре­ди мор. жи­вот­ных име­ют­ся ор­га­низ­мы (напр., мол­лю­ски), у ко­то­рых ос­мо­тич. кон­цен­тра­ция кро­ви сход­на с ос­мо­тич. кон­цен­тра­ци­ей мор. во­ды, и жи­вот­ные, спо­соб­ные к ос­мо­ре­гу­ля­ции (кос­ти­стые ры­бы, пре­смы­каю­щие­ся и др.); сум­мар­ная кон­цен­тра­ция со­лей в кро­ви та­ких жи­вот­ных мень­ше, чем в мор. во­де. Они ис­поль­зу­ют мор. во­ду, оп­рес­ня­ют её, вы­де­ляя из­ли­шек хло­ри­да на­трия спец. со­ле­вы­ми же­ле­за­ми или хло­рид­ны­ми клет­ка­ми (в жаб­рах), со­ли маг­ния и каль­ция вы­во­дят­ся при уча­стии ки­шеч­ни­ка и по­чек. У акул, ска­тов и не­ко­то­рых др. мор. жи­вот­ных кон­цен­тра­ция ос­мо­ти­че­ски ак­тив­ных ве­ществ в кро­ви и жид­ко­стях те­ла бо­лее вы­со­кая, чем в мор. во­де, за счёт на­ко­п­ле­ния в кро­ви низ­ко­мо­ле­ку­ляр­ных ор­га­нич. ве­ществ, напр. мо­че­ви­ны; их ор­га­низм по­лу­ча­ет во­ду гл. обр. че­рез спец. уча­ст­ки на­руж­ных по­кро­вов по ос­мо­тич. гра­ди­ен­ту. У мле­ко­пи­таю­щих осн. ор­ган ре­гу­ля­ции вод­но­го ба­лан­са – поч­ки; при из­быт­ке во­ды они вы­во­дят ги­по­то­нич. мо­чу, при де­фи­ци­те – ос­мо­ти­че­ски кон­цен­три­ро­ван­ную. Ос­мо­ляль­ность плаз­мы кро­ви боль­шин­ст­ва мле­ко­пи­таю­щих со­став­ля­ет ок. 300 мосм/кг $\ce{H2O}$ (у че­ло­ве­ка ок. 287 мосм/кг $\ce{H2O}$; кон­цен­тра­ция в ней $\ce{Na+}$ – 141, $\ce{K+}$ – 4,5, $\ce{Ca^{2+}}$ – 2,5, $\ce{Mg^{2+}}$ – 0,8, $\ce{Cl^{–}}$ – 104 ммоль/л).

Ре­гу­ля­ция В.-с. о. у по­зво­ноч­ных про­ис­хо­дит при уча­стии нерв­ной сис­те­мы, гор­мо­нов и ау­та­кои­дов. Из­ме­не­ние ос­мо­ляль­но­сти кро­ви в ор­га­низ­ме вос­при­ни­ма­ет­ся ос­мо­ре­цеп­то­ра­ми, ло­ка­ли­зо­ван­ны­ми в моз­ге, не­ко­то­рых ор­га­нах и тка­нях. Ин­фор­ма­ция от ос­мо­ре­цеп­то­ров об­ра­ба­ты­ва­ет­ся в центр. нерв­ной сис­теме и пе­ре­да­ёт­ся в зад­нюю до­лю ги­по­фи­за – ней­ро­ги­по­физ. По­вы­ше­ние ос­мо­ляль­но­сти кро­ви при­во­дит к уве­ли­че­нию сек­ре­ции ней­ро­ги­по­фи­зом ан­ти­диу­ре­тич. гор­мо­на (у мле­ко­пи­таю­щих – ва­зо­прес­син; у птиц, реп­ти­лий, ам­фи­бий – ва­зо­то­цин), ко­то­рый уве­ли­чи­ва­ет ре­аб­сорб­цию во­ды и умень­ша­ет её вы­де­ле­ние с мо­чой. Сни­же­ние ос­мо­ляль­но­сти кро­ви (при из­быт­ке во­ды в ор­га­низ­ме) при­во­дит к по­ни­же­нию сек­ре­ции это­го гор­мо­на, что уси­ли­ва­ет вы­де­ле­ние во­ды поч­ка­ми. По­сто­ян­ст­во объ­ё­ма жид­ко­стей те­ла обес­пе­чи­ва­ет­ся сис­те­мой во­лю­мо­ре­гу­ля­ции; во­лю­мо­ре­цеп­то­ры реа­ги­ру­ют на из­ме­не­ние кро­ве­на­пол­не­ния круп­ных со­су­дов, по­лос­тей серд­ца и др. В ре­зуль­та­те реф­лек­тор­но воз­рас­та­ет сек­ре­ция гор­мо­нов, сти­му­ли­рую­щих вы­де­ле­ние во­ды и со­лей на­трия из ор­га­низ­ма. Важ­ную роль в ре­гу­ля­ции ба­лан­са во­ды иг­ра­ют гор­мо­ны ва­зо­прес­син и глю­ко­кор­ти­кои­ды, ба­ланс на­трия под­дер­жи­ва­ет­ся аль­до­сте­ро­ном, ат­рио­пеп­ти­дом и ан­гио­тен­зи­ном II, каль­ция – па­ра­ти­рео­ид­ным гор­мо­ном, каль­ци­то­ни­ном, ак­тив­ны­ми фор­ма­ми хо­ле­каль­ци­фе­ро­ла (ви­та­ми­на D₃). Центр. нерв­ная сис­те­ма ко­ор­ди­ни­ру­ет дея­тель­ность разл. ор­га­нов и сис­тем, обес­пе­чи­вая по­сто­ян­ст­во осн. па­ра­мет­ров вод­но-со­ле­во­го об­ме­на.

Кон­цен­тра­цию ос­мо­ти­че­ски ак­тив­ных ве­ществ в вы­де­ляе­мых жид­ко­стях из­меря­ют ме­то­дом ос­мо­мет­рии (напр., по крио­ско­пич. точ­ке или из­ме­не­нию дав­ле­ния па­ра), кон­цен­тра­цию ио­нов – с по­мо­щью ио­но­се­лек­тив­ных элек­тро­дов, ме­то­да­ми пла­мен­ной фо­то­мет­рии и атом­но-аб­сорб­ци­он­ной спек­т­ро­фо­то­мет­рии. См. так­же Вса­сы­ва­ние, Вы­де­ле­ние.