Метаболическая вода это: Что такое метаболическая вода? — ответ на Uchi.ru

Биология для студентов — 15. Приспособление к обитанию в аридных условиях: метаболическая вода, кожные влагопотери, выведение воды через почки, регуляция диуреза, кишечная реабсорбция, адоптивное поведение

Метаболическая вода —  вода, образующаяся в животных организмах при окислении пищи (жиров, углеводов). Вода метаболическая особо важна для животных, обитающих в пустынях, где запасы свободной воды в окружающей среде чрезвычайно бедны (верблюды, пустынные грызуны). Жизнь за счет метаболической влаги доступна не всем животным. Окисление жиров требует большого количества кислорода, а дополнительная вентиляция легких в сухом воздухе сопровождается потерей водяных паров. Жир в горбах верблюдов не является для них основным источником водоснабжения, так как расход воды на усиленное дыхание при терморегуляции равен или даже превышает количество получаемой метаболической воды. Поэтому верблюды нуждаются в периодическом питье.

Мелкие млекопитающие, спасающиеся от жары в прохладных норах, могут покрывать значительную часть своих расходов воды в результате окислительных процессов, так как им не требуется дополнительно вода на терморегуляцию. Почти исключительно на сухом корме живут такие пустынные виды, как многие тушканчики, американская кенгуровая крыса, африканская песчанка и др. Кенгуровых крыс содержали в лаборатории на сухой перловой крупе. При этом из 100 г корма, потребляемого зверьком за месяц, образуется около 54 г воды. Кроме нее, животные использовали лишь абсорбированную крупой влагу, содержание которой, в зависимости от влажности воздуха, составляет от 10 до 18 %.

Метаболическую воду в большей мере, чем позвоночные животные, могут использовать насекомые, так как трахейная система насекомых осуществляет эффективный воздушный дренаж с малыми потерями на испарение. У многих видов жировое тело служит преимущественно источником воды, а не энергетических запасов. Гусеницы платяной моли, мельничной огневки, амбарный и рисовый долгоносики и многие другие живут исключительно за счет сухой пищи.

Испарение, связанное с необходимостью терморегуляции, может служить причиной истощения водных ресурсов организма. В пустынях противостоять перегреву путем испарения воды могут только крупные животные. Общая тепловая нагрузка пропорциональна относительной поверхности и поэтому особенно велика для мелких форм. Для животного массой 100 г расход воды составил бы в час около 15 % от массы тела, а массой 10 г – около 30 %, т. е. за немногие часы была бы истрачена вся вода организма. Поэтому мелкие гомойотермные животные в сухом и жарком климате избегают воздействия жары и экономят влагу, укрываясь под землей.

У пойкилотермных повышение температуры тела вслед за нагреванием воздуха позволяет избегать излишних потерь воды, которая тратится у гомойотермных для поддержания постоянной температуры.

Преимущества колеблющейся температуры тела используют и животные с хорошей температурной регуляцией, специализированные к жизни в пустыне. Например, верблюды способны отключать на некоторое время терморегуляционное испарение. При этом животное массой 500 кг аккумулирует около 10 500 кДж, для рассеивания которых потребовалось бы затратить 5 л воды. Накопленное тепло выводится из организма ночью путем прямого излучения, когда воздух становится прохладнее тела.

Пойкилотермные животные, однако, не могут полностью избежать потерь воды на испарение. Даже у рептилий с их ороговевшим эпидермисом потери воды через кожу значительны. У мелких ящериц они могут достигать 20 % и более от массы тела за сутки. Поэтому и для пойкилотермных основной путь сохранения водного баланса при жизни в пустыне – это избегание излишних тепловых нагрузок.

Весь комплекс адаптивных механизмов к поддержанию постоянного вводно-солевого обмена можно подразделить на:

• поведенческие,
• морфологические,
• физиологические.

Поведенческие – поведенческая реакция организма, заключается в поиске водопоев, выборе мест обитания, укрытий. Например, в норах влажность воздуха может составлять 100%.

Морфологические – покровы, раковины моллюсков, эпикутикула насекомых, предохраняющие организм от иссушения.

Физиологические – способность к экономии воды, образование метаболической воды и т.д.

Покровы амниот достаточно надежно защищают организм от потери воды. Это связано с ороговеванием эпидермиса, которое особенно хорошо выражено у рептилий. Кроме того, у рептилий и птиц кожа практически лишена кожных желез. У млекопитающих большие потери воды наблюдаются при потоотделении. Однако, в экстремальных случаях при дефиците влаги механизм потоотделения отключается.

Большое количество воды способно удаляться через дыхательные поверхности. У многих позвоночных, обитающих в сухих условиях потери воды сводятся к минимуму за счет механизма, впервые выявленного у кенгуровой крысы Шмидт-Нильсеном – механизм временной противоточной системы. Суть этого механизма заключается в том, что за счет разницы температуры вдыхаемого и выдыхаемого воздуха происходит конденсация влаги. У млекопитающих, имеющих этот механизм нос всегда холодный.

И наиболее значимый осморегуляционный механизм – выделительная система. Конечными продуктами метаболизма являются азотистые шлаки, которые выводятся в виде аммиака, мочевины или мочевой кислоты. Для обитателей водной среды (анамнии) характерно выделение аммиака (аммониотеличные животные). Он хорошо растворяется в воде и легко выводится из организма. Однако аммиак является высокотоксичным и для его выведения требуется большое количество воды – на 1 г. азота в виде аммиака 300-500 мл воды. Для водных животных это не представляет серьезной проблемы. Такой тип экскреции характерен для рыб, амфибий (есть исключения), эмбрионы птиц в течение 1 дня развития выделяют аммиак. Тип почек, обеспечивающий аммонотелический путь экскреции азота, — мезонефрос.

У типично наземных позвоночных – амниот, почки метанефрического типа, где отсутствует воронка. Это обеспечивает резкое снижение потери воды и выделение гипертонической мочи. У млекопитающих в основном происходит выделение мочевины. Она менее токсична, чем аммиак и для удаления из организма требуется 50 мл воды на 1 г. мочевины (уреотелические животные). Экономия воды при выведении продуктов азотистого обмена у млекопитающих обусловлена наличием петли Генле, где по принципу противоточной системы образуется высококонцентрационная моча.

Птицы, млекопитающие и большинство наземных членистоногих азотистые шлаки удаляют в виде мочевой кислоты или гуанина (урикотелический обмен). В данном случае для удаления 1 г. азота требуется 10 г. воды. Для птиц характерно гуано, содержащее мочевую кислоту в виде кристаллов. Среди земноводных мочевую кислоту выделяют филломедуза – лягушка древолаз и древесная лягушка Chiromantis. У рептилий преобладает мочевая кислота, однако у черепах и крокодилов может быть аммиак. У птиц почки содержат нефроны 2 типов – простые нефроны (рептильный тип) и с петлей Генле (как у млекопитающих).

Наивысшей степени специализации петли Генле достигли у кенгуровой крысы и австралийской прыгающей мыши. Вообще, кенгуровая крыса, обитающая в юго-западных районах США, служит классическим примером выживания в пустыне. У этого удивительного маленького грызуна, живущего в безводной пустыне, без потребления свободной воды, поскольку ест только сухие семена, сложились уникальные осморегуляторные адаптации.

Также наблюдается крайнее обезвоживание фекалий, за счет чего вода возвращается в организм. Эффективно работает носовой противоточный механизм. Источником воды служит, прежде всего, вода, получаемая при окислении атомов водорода, содержащихся в съеденной пищи. Ну а также метаболическая вода. Для пустынных видов характерно запасание воды в виде жира (верблюд, курдючные овцы). При окислении жиров образуется 105-107 г. воды на 100 г. жира.

Метаболическое производство воды и значение / химия | Thpanorama

метаболическая вода вода, вырабатываемая организмом или живым существом как продукт окислительного метаболизма его питательных веществ. Разложение питательных веществ происходит в результате катаболизма, производства энергии, углекислого газа и метаболической воды. .

Метаболическая вода также называется водой сгорания, окислением или водой, вырабатываемой организмом через эндогенные процессы. Он представляет собой небольшую часть, всего 8-10% от всей воды, которая нужна организму.

В среднем у взрослого человека в день вырабатывается от 300 до 350 мл метаболической воды. Это количество воды, образующейся в процессе обмена веществ, составляет лишь небольшую часть воды, необходимой организму для жизни..

Производство метаболической воды жизненно важно для выживания некоторых животных в пустыне, как в случае с верблюдами. Он был описан как важный для насекомых и других животных, которые живут в сухих условиях.

Это показатель скорости обмена веществ в организме; однако его определение не простое. Легче измерить СО₂ истекший или выдыхаемый продукт окислительного метаболизма, количество образованной метаболической воды.

индекс

• 1 Производство метаболической воды
  • 1.1 Из жиров
  • 1.2 Из углеводов
  • 1. 3 Из белков
  • 1.4 Производственный баланс
• 2 Важность
• 3 Ссылки

Метаболическое производство воды

Метаболическая вода образуется в организме во время ферментативного разложения органических веществ, таких как жиры, углеводы и белки. Полное окисление этих питательных веществ происходит в результате клеточного метаболизма в аэробных условиях или в присутствии кислорода..

Окисление питательных веществ представляет собой сложный и медленный процесс, который включает в себя несколько химических реакций, которые происходят поэтапно или катаболически. Некоторые из этих маршрутов в начале являются специфическими для каждого типа питательных веществ, заканчивая процесс путями или реакциями, которые являются общими.

Это окисление заканчивается клеточным дыханием во внутренней мембране митохондрий с выработкой энергии или АТФ (аденозинтрифосфата).

Одновременно с окислительным фосфорилированием (продуцированием АТФ) образуется СО₂ и метаболическая вода. В мембране присутствуют четыре фермента: NADH-дегидрогеназа, янтарная дегидрогеназа, цитохром С и цитохромоксидаза (также известная как система флавопротеин-цитохром)..

В этой системе электроны и водороды NADH и FADH получают в результате реакций катаболизма или окисления питательных веществ. Чтобы закончить в этом ферментном комплексе, эти водороды связаны с кислородом, чтобы произвести метаболическую воду.

Из жиров

Окисление жиров или липидов происходит при окислении свободных жирных кислот, таких как, например, трипальмитат. Этот катаболический процесс включает в себя бета-окисление, при котором жирная кислота окисляется с образованием ацетил-КоА, который идет в цикл Кребса.

Как только ацетил-КоА включен в цикл, образуются восстановительные эквиваленты NADH и FADH₂ которые проходят к дыхательной цепи. Наконец, электроны водорода переносятся к ферментам цепи, образующей АТФ, СО₂ и метаболическая вода.

Образование метаболической воды в результате окисления трипальмитата жирных кислот можно обобщить следующим образом:

2С₅₁H₉₈О₆ + сто сорок пятая₂ → 102CO₂ + 98H₂О

Катаболизм жира, накопленного в горбах верблюдов, обеспечивает их водой, необходимой для выживания в пустынных районах. .

Из углеводов

Окислительный путь углеводов включает реакции гликолиза с продукцией пировиноградной кислоты и молекулы воды. В присутствии кислорода пировиноградная кислота попадает в митохондриальный матрикс, где она превращается в ацетил-КоА, включая его в цикл Кребса..

Этот цикл является распространенным путем метаболизма питательных веществ, образующиеся восстанавливающие эквиваленты окисляются в дыхательной цепи..

Производство метаболической воды при полном окислении глюкозы можно суммировать с помощью следующего уравнения:

С₆H₁₂О₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂О

Когда гликоген, который является сложным углеводом, окисляется в процессе, называемом гликогенолизом, выделяются метаболическая вода и глюкоза.

Из белков

Катаболизм белков является более сложным, чем описанный для жиров и углеводов, так как белки не полностью окисляются. К конечным продуктам катаболизма белка относятся мочевина, некоторые соединения азота, а также СО₂ и метаболическая вода.

Производственный баланс

Примерный баланс производства метаболической воды может быть выражен окислением 100 г каждого питательного вещества. Вы также можете рассмотреть приблизительное или среднее количество воды, произведенной за 24 часа или один день.

Производственный баланс близок к 110 г воды на 100 г окисленного жира. Количество метаболической воды, образующейся в течение 24 часов в результате окисления жирных кислот, составляет 107 мл..

Приблизительно 60 г метаболической воды вырабатывается на 100 г метаболически окисленных углеводов в организме. Количество производимого из углеводов в среднем за день близко к 55 мл..

А с белками образуется меньше воды, всего около 42 г на 100 г белка. Вода окисления белков, вырабатываемых в течение дня, в среднем равна 41 мл..

Ранее упоминалось, что взрослый человек производит лишь от 8 до 10% метаболической воды от всей необходимой ему воды. Ваше тело в хорошем состоянии здоровья, обеспечивает около 300-350 мл метаболической воды каждый день.

важность

Как уже упоминалось, его вклад в ежедневное количество воды, необходимое организму, считается низким. Тем не менее, их вклад является значительным для удовлетворения потребности спортсмена в жидкости во время длительных упражнений.

При окислении питательных веществ в день вырабатывается от 300 до 350 мл метаболической воды. Тем не менее, его производство также увеличивается в тех случаях, когда потребление воды уменьшается.

Хотя физиологические механизмы недостаточно четко определены, производство метаболической воды является компенсаторным механизмом потери жидкости организма. Хотя их вклад в гомеостаз воды в организме имеет тенденцию игнорироваться, важно учитывать его.

Существуют живые существа, которые зависят исключительно от метаболической воды в своем существовании, как верблюды, живущие в пустыне. Перелетные птицы, совершающие длительные беспосадочные перелеты, также зависят исключительно от него, чтобы выжить, а также от нескольких видов насекомых. .

ссылки

1. Диаз О. Г. (1987). Биохимия и физиология. Мексика: Межамериканская.
2. Эдни Э.Б. (1977) Метаболическая вода. В кн .: Водный баланс в наземных членистоногих. Зоофизиология и экология, том 9. Спрингер, Берлин, Гейдельберг.
3. Ganong, W.F. (2004). Медицинская физиология (19^в Edition). Мексика: современное руководство.
4. Murray, R.K., Granner, D.K. Mayes, P.A. и Rodwell, V.W. (1992). Биохимия Харпера. (12^AVA Edition). Мексика: современное руководство.
5. Wikipedia. (2019). Метаболическая вода. Получено с: en.wikipedia.org

Метаболическая вода и осушение | Природа

Метаболическая вода и обезвоживание

Скачать PDF

Скачать PDF

• Опубликовано: 04 июля 1942 г.

• КЕННЕТ МЕЛЛАНБИ ¹  

Природа
том 150 , страница 21 (1942)Цитировать эту статью

• 5488 доступов

• 33 Цитаты

• 14 Альтметрический

• Сведения о показателях

Abstract

Утилизация организмом проглоченных пищевых веществ и тканевых запасов дает, среди прочего, количество метаболической воды. При полном сгорании 100 гр. жира получается около 110 гр. метаболической воды, тогда как 100 гр. углеводов дает только 55 г. воды, запасы жира и жирная пища считаются особенно ценными в качестве защиты от высыхания. Это утверждение, по-видимому, подтверждается тем фактом, что многие животные, живущие в пустынях, имеют большие запасы жира.

Информация о авторе

Авторы и принадлежности

1. Исследовательский институт сорби, Шеффилд

   Кеннет Мелланби

Авторы

1. Кеннет Мелланби

   Просмотреть авторы.
   PubMed Google Scholar

Права и разрешения

Перепечатка и разрешения

Об этой статье

Эта статья цитируется по номеру

• Предикторы физической работоспособности игроков мужского пола хо-хо национального уровня: перекрестный анализ

  • Пуджа Бхати
  • Пуджа Ананд
  • Г. Л. Кханна

  Спортивные науки для здоровья (2022)

• Вода и жизнь: среда — это сообщение

  • Моран Френкель-Пинтер
  • Вахаб Раджаи
  • Лорен Дин Уильямс

  Журнал молекулярной эволюции (2021)

• Мембранный и липидный обмен играют важную роль в устойчивости дрожжей Saccharomyces cerevisiae к высыханию.

  

  • Цюнь Рен
  • Ребекка Бреннер
  • Чжаоцзе Чжан

  Микробиология BMC (2020)

• Разработка нелинейной иерархической модели для описания распределения дейтерия в парах мать-младенец для оценки практики исключительно грудного вскармливания

  • Чжэн Лю
  • Али Диана
  • Стивен Б. Даффул

  Журнал фармакокинетики и фармакодинамики (2019)

• Благотворное влияние кокосового масла первого отжима на аллоксан-индуцированный диабет и состав микробиоты у крыс

  • Синиша Джурасевич
  • Светлана Бойич
  • Драгана Митич-Кулафик

  Растительные продукты для питания человека (2018)

Комментарии

Отправляя комментарий, вы соглашаетесь соблюдать наши Условия и Правила сообщества. Если вы обнаружите что-то оскорбительное или не соответствующее нашим условиям или правилам, отметьте это как неприемлемое.

Скачать PDF

О воде в организме — Гормональные и метаболические нарушения

ЗДОРОВЫЙ ОБРАЗ ЖИЗНИ

By

James L. Lewis III

, MD, Brookwood Baptist Health and Saint Vincent’s Ascension Health, Birmingham

Последний полный обзор/редакция: апрель 2022 г. | Последнее изменение содержимого: сентябрь 2022 г.

НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ, ЧТОБЫ ПОЛУЧИТЬ ПРОФЕССИОНАЛЬНУЮ ВЕРСИЮ

ПОЛУЧИТЕ БЫСТРЫЕ ФАКТЫ

Тематические ресурсы

Вода составляет от половины до двух третей веса среднего человека. Жировая ткань имеет более низкий процент воды, чем мышечная ткань, а женщины, как правило, имеют больше жира, поэтому процент воды в весе тела средней женщины ниже (от 52 до 55%), чем у среднего мужчины (60%). ). Процент массы тела, который составляет вода, также ниже у пожилых людей и у людей с ожирением. Процент воды в массе тела выше (70%) при рождении и в раннем детстве.

154-фунтовый (70-килограммовый) мужчина имеет чуть более 10,5 галлонов (42 литра) воды в своем теле: 7 галлонов (28 литров) внутри клеток, 2,5 галлона (около 10,5 литров) в пространстве вокруг клеток и чуть менее 1 галлона (3,5 литра, или около 8% от общего количества воды) в крови.

Забор воды должен компенсировать потерю воды. Для поддержания водного баланса и защиты от обезвоживания Обезвоживание Обезвоживание — это дефицит воды в организме. Рвота, диарея, чрезмерное потоотделение, ожоги, почечная недостаточность и прием диуретиков могут вызвать обезвоживание. Люди чувствуют жажду, а обезвоживание. .. читать далее , образование камней в почках Камни в мочевыводящих путях Камни (конкременты) представляют собой твердые массы, которые образуются в мочевыводящих путях и могут вызывать боль, кровотечение, инфекцию или блокаду мочевыводящих путей. поток мочи. Маленькие камни могут не вызывать никаких симптомов, но более крупные камни… читать дальше и другие проблемы со здоровьем — здоровый взрослый человек должен выпивать не менее 1,5–2 литров (около 2 литров) жидкости в день. Пить слишком много, как правило, лучше, чем пить слишком мало, потому что организму гораздо легче выводить лишнюю воду, чем сохранять воду. Однако, когда почки функционируют нормально, организм может выдерживать большие колебания потребления жидкости.

Знаете ли вы…

Организм получает воду , главным образом, всасывая ее из пищеварительного тракта. Кроме того, небольшое количество воды вырабатывается, когда организм перерабатывает (метаболизирует) определенные питательные вещества.

Организм теряет воду главным образом за счет выделения ее почками с мочой. В зависимости от потребностей организма почки могут выделять менее пинты или до нескольких галлонов (примерно от пол-литра до более 10 литров) мочи в день. Около 1,5 пинты (чуть меньше литра) воды теряется ежедневно, когда вода испаряется с кожи и выдыхается легкими. Обильное потоотделение, которое может быть вызвано интенсивными физическими упражнениями, жаркой погодой или высокой температурой тела, может значительно увеличить количество воды, теряемой при испарении. В норме из пищеварительного тракта теряется небольшое количество воды. Однако длительная рвота или сильная диарея могут привести к потере галлона или более в день.

Обычно люди могут пить достаточное количество жидкости, чтобы компенсировать чрезмерную потерю воды. Однако у людей с сильной рвотой Тошнота и рвота у взрослых Тошнота – это неприятное ощущение потребности в рвоте. Люди также могут ощущать головокружение, неопределенный дискомфорт в животе и нежелание есть. Рвота – это сильное сокращение желудка… читать далее или диарея Диарея у взрослых Диарея – это увеличение объема, водянистости или частоты испражнений. (См. также Диарея у детей.) Частота дефекаций сама по себе не является определяющим признаком диареи… читать дальше может чувствовать себя слишком плохо, чтобы пить достаточное количество жидкости, чтобы компенсировать потерю воды, и обезвоживание Обезвоживание Обезвоживание – это дефицит воды в организме. тело. Рвота, диарея, чрезмерное потоотделение, ожоги, почечная недостаточность и прием диуретиков могут вызвать обезвоживание. Люди испытывают жажду, а в результате может… читать дальше обезвоживание. Кроме того, спутанность сознания, ограниченная подвижность или нарушение сознания могут мешать людям ощущать жажду или пить достаточное количество жидкости.

Минеральные соли (электролиты Обзор электролитов Более половины массы тела состоит из воды. Врачи считают, что вода в организме ограничена различными пространствами, называемыми жидкостными отсеками. Три основных отсека… читать далее ) , такие как натрий и калий, растворяются в воде в организме. Водный баланс и электролитный баланс Электролитный баланс тесно связаны между собой. Организм работает, чтобы поддерживать постоянное общее количество воды и уровень электролитов в крови. Например, когда уровень натрия становится слишком высоким, появляется жажда, что приводит к повышенному потреблению жидкости. Кроме того, вазопрессин (также называемый антидиуретическим гормоном), гормон, секретируемый гипофизом (железой размером с горошину в основании мозга) в ответ на обезвоживание, заставляет почки выделять меньше воды. Комбинированный эффект заключается в увеличении количества воды в крови. В результате разбавляется натрий и восстанавливается баланс натрия и воды. Когда уровень натрия становится слишком низким, почки выделяют больше воды, что уменьшает количество воды в крови, снова восстанавливая баланс.

В организме несколько механизмов работают вместе для поддержания водного баланса. К ним относятся

Жажда — один из важнейших механизмов поддержания водного баланса. Когда организм нуждается в воде, стимулируются нервные центры в глубине мозга, что приводит к ощущению жажды. Ощущение становится сильнее по мере увеличения потребности организма в воде, мотивируя человека пить необходимое количество жидкости. Когда в организме избыток воды, жажда подавляется.

Взаимодействие между гипофизом и почками обеспечивает другой механизм. Когда в организме мало воды, гипофиз выделяет вазопрессин (также называемый антидиуретическим гормоном) в кровоток. Вазопрессин стимулирует почки сохранять воду и выделять меньше мочи. Когда в организме избыток воды, гипофиз выделяет мало вазопрессина, что позволяет почкам выводить избыток воды с мочой.

При осмосе вода пассивно перетекает из одной области или компартмента тела в другую. Этот пассивный поток позволяет большим объемам жидкости в клетках и области вокруг клеток действовать как резервуары для защиты более важного, но меньшего объема жидкости в кровеносных сосудах от обезвоживания. Обезвоживание Обезвоживание — это дефицит воды в организме. Рвота, диарея, чрезмерное потоотделение, ожоги, почечная недостаточность и прием диуретиков могут вызвать обезвоживание.