Биологическая роль натрия и калия

Оглавление

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Эти два макроэлемента так тесно связаны между собой в организме, что, говоря об одном, невозможно не упомянуть о втором. Одним из основных условий жизнедеятельности клеток нашего организма является неравномерное распределение ионов натрия и калия в клетке и вокруг нее.     Клетки активно накапливают калий и выбрасывают в окружающую среду натрий. В результате на клеточной мембране оболочки клетки с одной и с другой ее стороны создается разность концентраций каждого из этих двух химических элементов. Она необходима организму для ключевых реакций жизнедеятельности - проведения возбуждения в нервных и мышечных клетках, нормального водно-солевого обмена, а также регуляции клеточного обменавеществ. 
    Интенсивность многих обменных процессов в клетке в большой мере зависит от концентраций ионов натрия и калия. В большинстве случаев ион калия ускоряет, а ион натрия замедляет ферментативные реакции. Исключение составляет синтез жиров, являющихся структурными элементами клеточной мембраны. Он активируется большим количеством натрия, благодаря чему происходит восстановление повреждений самих клеточныхмембран.  
    Калий и натрий играют важнейшую роль в поддержании кислотно-щелочного баланса организма - другими словами, относительного постоянства соотношения щелочей и кислот во внутренних средах организма. Такое постоянство - необходимое условие для полноценной жизнедеятельности всех его систем.

 

 

1)Общая характеристика  натрия и калия.

На́трий — элемент главной подгруппы первой группы, третьего периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 11.

Натрий – это мягкий серебристо-белый металл, быстро окисляющийся на воздухе. Всем известны природные соединения этого элемента – сода и поваренная соль, и о них люди знали уже в древности.

Другие соединения натрия были получены учёными в XVIII веке, а как металл он был получен в 1807 году. В некоторых странах натрий носит название Sodium.

Ка́лий — элемент главной подгруппы первой группы, четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 19. Обозначается символом K .Простое вещество калий — мягкий щелочной металл серебристо-белого цвета.

В природе калий встречается только в соединениях с другими элементами, например, в морской воде, а также во многих минералах. Очень быстро окисляется на воздухе и очень легко вступает в химические реакции, особенно с водой, образуя щёлочь. Во многих отношениях химические свойства калия очень близки к натрию, но с точки зрения биологической функции и использования их клетками живых организмов они всё же различаются.

 

 

 

 

 

2)Содержание и локализация в организме Na и K.

2.1)Na

Содержание натрия в организме человека массой 70 кг составляет около 60 г (2610 ммоль)- 0,08 %. Из этого количества 44% натрия находится во внеклеточной жидкости  и 9% - во внутриклеточной. Остальное количество натрия в костной ткани, являющейся местом депонирования иона натрия в организме. Около 40 % натрия, содержащегося в костной ткани,участвует в обменных процессах и благодаря этому скелет является либо донором ,либо акцептором ионов натрия, что способствует поддержанию постоянства концентрации ионов натрия во внеклеточной жидкости.

Натрий является основным внеклеточным ионом. Общая массовая доля натрия в организме человека составляет 0,25 %. Натрий играет в организме человека важную биологическую роль. Ион натрия Na+ принимает участие в обеспечении осмотичекого давления в клетках (осмотическое давление на 60% обусловлено солями натрия), поддерживает кислотно-основное равновесие (pH) в организме. Ионы натрия и калия участвуют в передаче нервных импульсов через мембраны нервных клеток и поддерживают нормальную возбудимость мышечных клеток. При изменении содержания ионов натрия (а также ионов хлора) в организме происходят нарушения функций нервной, сердечно- сосудистой систем, гладких и скелетных мышц. Натрий оказывает влияние на работу ферментов и участвует в регуляции водного обмена. Кроме того, натрий обладает резко выраженной способностью усиливать на-бухание белков (связывание воды белками). При уменьшении содержания натрия во внеклеточной жидкости количество прочно связанной белками воды снижается и увеличивается количество свободной воды, выводимой из организма. На способности ионов натрия усиливать набухание белков основан метод борьбы с отеками, который заключается в ограничении поступления солеи натрия в организм.

В организме человека находится натрий в виде его растворимых солей, главным образом хлорида,фосфата и водородкарбоната. Натрий распределен по всему организму: в сыворотке крови, спинномозговой жидкости, глазной жидкости, пищеварительных соках, желчи, почках, коже, костной ткани, легких , мозге.

2.2) К

Содержание калия в организме человека массой 70 кг составляет примерно 160 г (4090 ммоль) – 0,23 %.

Общая массовая доля калия в организме составляет 0,22 %. Калий является основным внутриклеточным ионом. Внутриклеточная концентрация ионов К + зна чительно выше, чем ионов Na+. Это связано с тем, что мембраны клеток проницаемы" для ионов К + . Наоборот, в плазме крови концентрация ионов Na+ превышает со держание в ней ионов К+. Этим объясняется возникно вение мембранного потенциала клеток. В организме постоянно существует определенное соотношение ионов калия и натрия. Благодаря этому соотношению поддер живается нормальный ритм мышечной работы (напри мер, мышцы сердца). Ионы калия вместе с ионами натрия образуют систему, обеспечивающую изотонич- ность клеток и окружающей среды, а также нормальное течение биоэлектрических явлений, связанных с процес сами нервной и мышечной возбудимости и проводимости. Повышение содержания калия в организме сопровожда ется понижением возбудимости и проводимости, большие дозы его угнетают автоматизм и сократительную функцию миокарда. Ионы калия участвуют в синтезе белков, обмене углеводов, входят в состав некоторых ферментов и влияют на их активность.

Из общего количества калия ,содержащегося в организме, 98% находится внутри клеток и лишь около 2% -во внеклеточной жидкости. Калий распространен по всему организму: печень, почки, сердце, костная ткань, мышцы, кровь, мозг.

3)Суточная потребность Na и K

3.1)Na

Суточная потребность человека в натрии обычно полностью удовлетворяется и даже перекрывается, так как большинство из нас употребляет достаточно поваренной соли: ведь мы привыкли подсаливать любые продукты, в том числе и те, в которых уже есть соль. Простой пример: кусочек обычного хлеба многие люди посыпают солью – так вкуснее, а ведь хлеб уже содержит соль. То же самое – бутерброды: с сыром, колбасой, икрой и другими солёными продуктами.

 

Однако в то же время считается, что людям, теряющим много натрия с потом или мочой, необходимо увеличивать его потребление: например, спортсменам, или тем, кто занят на тяжёлой физической работе – в горячем цеху; в жаркую погоду потребность в натрии тоже увеличивается.

Иногда человеку требуется до 20 г поваренной соли в сутки, но здесь речь идёт именно об экстремальных ситуациях.

Вообще официальных норм потребления натрия не существует, а предлагается такой расчёт: на каждый литр выпитой воды – 1 г поваренной соли. Учитывая то, что большинство людей просто не приучены пить воду в достаточном количестве, соли нам требуется не так уж много.

Недостаток натрия в организме

Недостаток натрия в организме может возникнуть не только при его недостаточном поступлении с пищей, но и при избыточном выведении через кожу и почки, при его потере при пищевых отравлениях, сопровождающихся частичным обезвоживанием тканей. Также нехватку натрия могут вызвать диеты с низким содержанием соли, лечение диуретиками, заболевания пищеварительного тракта.

Накопление воды в организме тоже может вызывать гипонатриемию, так как натрий «разводится» водой – при этом его количество в целом может быть нормальным.

Если человек получает с пищей и водой менее 0,5 г натрия в сутки, это приводит к появлению следующих симптомов: сохнет кожа, нарушается её тургор и снижается эластичность; появляются частые судороги в ногах; человека мучает жажда, тошнит, возникает рвота; снижается артериальное давление; может снизиться выделение мочи.

Со стороны нервной системы отмечается сонливость и апатия, спутанность сознания, нарушения равновесия при ходьбе, утомляемость, головокружение и галлюцинации. Ухудшается память, часто меняется настроение, теряется ощущение вкуса и аппетита, слабеют мышцы и снижается вес, человек часто болеет инфекционными заболеваниями.

Потеря натрия может долго компенсироваться организмом, благодаря использованию его накоплений в костной ткани. Однако, если вовремя не начать лечение, а также при быстрой и резкой потере организмом этого элемента человек может погибнуть: начнётся усиленный распад белков, снизится осмотическое давление, увеличится количество остаточного азота и разовьётся стойкая депрессия. В таком состоянии к летальному исходу может привести введение человеку гипотонического раствора или раствора глюкозы, или даже потребление им большого количества чистой воды.

         Избыток натрия

При избытке натрия возникают отёки, так как в организме накапливается вода. При этом человек может проявлять гиперактивность, становится легковозбудимым и испытывает жажду.

Если недостаток натрия в организме чаще всего может быть вызван экстремальными условиями или заболеванием, то его избыток возникает в основном при злоупотреблении солью, а также при нарушении функции надпочечников, сахарном диабете и гипертонии, нарушениях работы почек и водно-солевого обмена, причём эти заболевания тоже обычно возникают у любителей солёной пищи.

Большинство людей, страдающих от избытка натрия, склонны думать, что они употребляют мало соли, и удивляются, когда им предлагают сократить её количество в рационе. Однако во всех продуктах, которые мы сегодня покупаем, почти всегда уже содержится соль – надо только внимательно читать состав на упаковке.

На самом деле увеличить количество натрия в организме чаще всего легко, а вот уменьшить сложно. Для этого требуется отказаться от колбасных изделий, консервов и острых приправ, исключить из рациона соду и пекарский порошок.

При необходимости, особенно у пациентов с гипертонией, заболеваниями почек и сердечно-сосудистой недостаточностью, количество соли в рационе резко ограничивается, и даже временно назначается так называемая «бессолевая диета».

Натрий в продуктах.

Большая часть натрия поступает в организм при употреблении обыкновенной поваренной соли. Суточная норма микроэлемента содержится всего в одной чайной ложке этого продукта.

Кроме того, натрий встречается в некоторых овощах: в моркови, томатах, свекле. Ветчина, почки животных и их мозги, крабы и устрицы, морская капуста, артишоки, молоко и творог также содержат этот микроэлемент. Много натрия и в бобовых культурах и различных крупах. Такие травы как сельдерей, цикорий и одуванчик имеют в своем составе натрий, но в небольшом количестве.

Содержат натрий и многие приготовленные уже блюда, в частности, рассолы, соусы, особенно соевые, бульоны, приправы, консервы. В связи с тем, что натрий содержится в поваренной соли, он входит в состав домашних заготовок, маринованных и соленых. Различные виды сыров (особенно плавленые) и колбасных изделий, сухарики, соленые орехи, чипсы и прочие снеки также имеют в своем составе натрий. Встречаются и различные пищевые добавки с этим микроэлементом, например, некоторые ароматизаторы, консерванты и разрыхлители.

3.2)K

Суточная потребность в калии для ребенка составляет 16 – 30 мг на 1 кг массы тела. Для взрослого человека 1,5 – 2,5 грамма, при этом необходимый минимум составляет 1 грамм. Во время беременности потребность в нем может возрастать до 3,5 грамм в сутки. При интенсивных физических нагрузках потребность в калии также возрастает. К тому же обильное потоотделение способствует выведению его из организма. На содержание калия в организме влияют сезонные изменения – особенно мало калия весной, а осенью его количество увеличивается вдвое. Токсическая доза для человека составляет 6 грамм, а летальная - 14 грамм. 

Недостаток калия в организме: 

Дефицит калия в организме может возникнуть вследствие тяжелых физических нагрузок, стрессов, болезней, приема некоторых лекарств, чрезмерного употребления кофе, сладостей и алкоголя. В первую очередь нехватка калия проявляется в мышечной слабости, нарушениях в работе сердечнососудистой и нервной систем. Постоянный недостаток калия в организме может привести к очень серьезным заболеваниям внутренних органов, в том числе и к сердечным приступам и язвенной болезни.

Переизбыток калия в организме: 

Переизбыток калия в организме может быть вызван неправильным питанием, некоторыми заболеваниями или приемом препаратов повышающих уровень калия в организме. Повышенное содержание калия в организме, также как и его недостаток может привести к развитию тяжелых заболеваний внутренних органов и систем человека.

 

Источники калия.

В основном, соединения калия содержатся в продуктах, имеющих растительное происхождение. Это фрукты, бобовые, овощи, злаковые.

Что касается ягод и фруктов, более всего соединений этого элемента в мандаринах, апельсинах, бананах, яблоках, сушеных абрикосах, винограде, арбузах, землянике, шиповнике, изюме, алыче, черносливе, дынях, смородине (черной и красной). В достатке его в свежих огурцах, сое, репе, петрушке, ржаном хлебе, овсянке, капусте. Много его и в картофеле. Кстати, суточная норма, необходимая человеку, содержится в половине килограмма обычной картошки.

Довольно много калия в луке, помидорах, зеленых листовых овощах, чесноке, свекле, хрене, моркови. Надо сказать, что если мы употребляем все эти продукты в достатке, то и калия нашему организму вполне хватает. Единственная сложность состоит в удержании калия в нашем организме, и это удается далеко не всегда.

В норме можно поддерживать уровень калия в нашем организме, употребляя мед с яблочным уксусом.

 

4) Биологическая роль Na и K в организме человека.

4.1)Na