БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ НАТРИЯ И КАЛИЯ
В организме взрослого человека содержание катионов натрия составляет около 100 г, катионов калия — 140 г, при этом в сутки с пищей поступает катионов натрия 8-12 г, а калия 2—6 г. Натрий и калий — элементы группы 1А. Атомы элементов этой группы имеют во внешнем слое один электрон на s-подуровне (11Na : 3s1; 19К : 4s1), который они стремятся отдать в соединениях партнеру, образуя устойчивые симметричные монокатионы с электронной конфигурацией ближайшего благородного газа. При движении сверху вниз в группе 1А возрастают радиусы атомов элементов и уменьшается энергия их ионизации. В соответствии с этой закономерностью возрастают восстановительная способность этих элементов и основность их гидроксидов при движении сверху вниз по группе. Резко отрицательные значения стандартных восстановительных потенциалов для металлов 1А группы также свидетельствуют об их сильных восстановительных свойствах, причем настолько сильных, что в любых водных средах устойчивы только катионы этих элементов. Поэтому с медико-биологических позиций нас интересуют прежде всего свойства катионов Nа+ и К+ в водных средах.
Благодаря устойчивости электронной структуры и низкой плотности положительного заряда на поверхности катионов Nа+ и К+ их свободные атомные орбитали внешнего уровня не могут эффективно взаимодействовать с неподеленными парами электронов ближайших молекул воды, из-за чего она удерживаются в гидратной оболочке катиона только электростатически. Поэтому катионы натрия и калия не подвергаются гидролизу в водной среде и практически не проявляют склонность к комплексообразованию.
Основное различие в свойствах катионов натрия и калия связано с различием в плотности положительного заряда на их поверхности: у катиона Nа+ она выше, поэтому его электростатическое поле сильнее удерживает молекулы воды. Вследствие этого для катиона натрия характерна положительная гидратация, а для катиона калия — отрицательная гидратация. Именно этим, по мнению автора, можно объяснить, почему катионы Nа+ и К+ в живых системах являются антагонистами и почему катионы калия являются преимущественно компонентом внутриклеточных, а катионы натрия — межклеточных жидкостей.
Концентрация ионов К+ внутри клетки примерно в 35 раз выше, чем вне ее, а концентрация ионов Na+ во внеклеточной жидкости в 15 раз больше, чем внутри клетки. Для осуществления многих важных биологических процессов необходимо постоянно поддерживать такое неравномерное распределение этих ионов, на что требуется затрата энергии, так как перенос ионов через мембрану должен происходить против градиента их концентраций. Это реализуется с помощью калий-натриевого насоса, который за счет энергии гидролиза одной молекулы АТФ выводит три катиона Nа+ из клетки, а два катиона К+ посылает внутрь клетки. Вследствие дисбаланса переносимых электрических зарядов внутренняя поверхность мембраны заряжается отрицательно, а внешняя — положительно.
Катионы натрия являются основными однозарядными катионами плазмы крови, лимфы, спинномозговой жидкости и любой межтканевой жидкости. Основная их роль — в поддержании определенного осмотического давления, удержании воды тканями (15 г NаСl задерживают в организме до двух литров жидкости) и в регуляции водного обмена. Совместно с анионами HCO3—, НРО42-, Н2PO4- и анионами органических кислот катионы натрия способствуют кислотно-основному равновесию в органах. Вместе с ионами калия, кальция, магния и хлора ионы натрия участвуют в процессе передачи нервных импульсов и поддерживают нормальную возбудимость мышечных клеток.
Высокая внутриклеточная концентрация ионов К+ прежде всего обеспечивает осмотическое давление внутри клетки, активацию ферментативных систем для синтеза белка на рибосомах и окисление углеводов (гликолиз). В эритроцитах ионы К+ участвуют в работе гемоглобиновой и оксигемоглобиновой буферных систем, а также активируют фермент карбоангидразу, катализирующую процессы гидратации и дегидратации оксида углерода(IV).
Ионы К+ и Na+ активируют аденозинтрифосфатазу (АТФ-аза) клеточных мембран, обеспечивающую энергией калий-натриевый насос. Активация других ферментов за счет ионов К+ и Nа+ в основном заключается в поддержании фермента в функционально активном состоянии. Эти ионы оказывают существенное влияние на деятельность центральной нервной системы (ЦНС), Так, избыток ионов Na+ в клетках коры головного мозга вызывает депрессию, угнетение деятельности ЦНС. Избыток катионов К+ в этих клетках, наоборот, возбуждает ЦНС, вызывая маниакальное состояние.
При контакте щелочных металлов или их гидроксидов с тканями организма возникают труднозаживающие раны. Это действие связано с растворением и гидролизом белков в щелочах с образованием альбуминатов щелочных металлов. При гидролизе этих солей образуется щелочь, которая воздействует на более глубокие слои тканей, способствуя развитию язвы. Повреждение глаз щелочами может привести к слепоте. Поэтому работа с этими веществами требует защитных мер предосторожности.
В медицинской практике широкое применение находят следующие препараты. Изотонический раствор NаСl (0,9 %, 0,15 М) используют для растворения или разбавления инъекционных препаратов, а также как самый простой кровезаменитель при больших потерях воды организмом или при отравлениях.
Гипертонические растворы NаСl (3; 5 и 10 %), которые вследствие большого осмотического давления обезвоживают клетки и способствуют плазмолизу бактерий (антимикробное действие). Применяют наружно при лечении гнойных ран, воспалительных процессов в полости рта и в случаях обширных ожогов. Натрий гидрокарбонат, или питьевая сода, NаНСO3 в водном растворе в результате гидролиза по аниону проявляет слабощелочные свойства и антимикробное действие:
HCO3-+h3О=h3CO3+OH-
Данный препарат применяют для понижения кислотности желудочного сока, для нейтрализации кислот, попавших на кожу и слизистые, как отхаркивающее средство (в микстурах), для ингаляции, а также для полоскания полости рта и глаз при воспалении слизистых.
Следует иметь в виду, что применение NaHCO3 для снижения кислотности в желудочно-кишечном тракте вызывает побочные эффекты. Выделяющийся при реакции оксид углерода(4) раздражает рецепторы слизистой оболочки и вызывает вторичное усиление секреции. Кроме того, он может способствовать перфорации стенки желудка при язвенной болезни. Натрий тетраборатдекагидрат Na2B4O7 * 10h3O (бура) применяют наружно как антисептическое средство для полосканий, спринцеваний и смазываний. Антисептическое действие буры связано с гидролизом этой соли в воде с образованием борной кислоты и щелочной реакцией среды:
Na2B4O7 + 7h3О = 4h4BO3 + 2NaOH
Натрий сульфатдекагидрат Na2SO4 • 10Н2О (глауберова соль) применяют в качестве слабительного средства. Компоненты этой соли медленно всасываются в кишечнике, что приводит к повышению осмотического давления в кишечнике, всасыванию воды, усилению перистальтики и его опорожнению.
Калий хлорид КСl применяют при гипокалиемии (пониженное содержание калия в организме), которая возникает при рвоте, поносах, длительном применении мочегонных средств и после операций. Натрий пероксид Na2O2 и калий надперoксид КО2 применяют в замкнутых объектах (подводных лодках и космических кораблях) для поглощения оксида углерода(IV) и регенерации кислорода.
Значение калия и натрия в организме. Калий в организме человека, его роль
Калиевая диета создана специально для тех, кто страдает от заболеваний сердечно-сосудистой системы, а согласно официальной статистике, эти болезни прочно удерживают пальму лидерства среди основных причин смертности населения.
Для правильного понимания основ этого диетического питания, необходимо сказать несколько слов о том, какую роль в нашем организме выполняет калий.
Калий и его роль в организме человека
Вещество калий является основным внутриклеточным катионом, отвечающим за регуляцию осмотического давления. К тому же он входит в состав буферных систем, регулирующих кислотно-щелочное равновесие. В принципе, уже становится понятно, что этот минерал является жизненно-необходимым для нормального существования любого живого организма.
В организм человека этот минерал поступает преимущественно за счёт растительной пищи. Наиболее богаты им следующие : соя — 1800 мкг на 100 г, горох — 950 мкг на 100 г, фасоль — 1050 мкг на 100 г.
Помимо перечисленных выше лидеров, большое количество этого минерала содержится в картофеле, особенно в его кожуре, гречневой крупе, абрикосах, бананах, персиках и многих других.
Как известно, калий, в некотором смысле является антагонистом натрия — основного внеклеточного электролита. Количество этих минералов находится в тесной взаимосвязи друг с другом. Иными словами, при увеличении содержания одного, концентрация второго элемента снижается.
Известно так же и то, что натрий попадает в наш организм преимущественно в составе знакомой всем поваренной соли, являющейся не только распространённой пищевой добавкой, но и универсальным консервантом.
Надо не забывать и о том, что потребление пищи животного происхождения является вполне рациональным и распространённым явлением. Следовательно, у большей части населения земного шара, в той или иной степени наблюдается доминирование натрия над калием.
Учитывая вышесказанное, становится понятно, почему заболевания сердечно-сосудистой системы являются главной причиной смертности.
Может происходить и не только от погрешностей в питании. При наличии некоторых заболеваний, связанных с поражением выделительной системы или с патологией желудочно-кишечного тракта, так же может возникать аналогичное состояние.
Его недостаток может приводить к очень тяжёлым последствиям. Прежде всего, речь идёт о нарушениях сердечной деятельности, что может выражаться в возникновении нарушений ритма и электрической проводимости.
Нервная система так же страдает от дефицита этого элемента. Чаще всего это выражается в появлении немотивированной слабости, сонливости, апатии. В редких случаях может возникать спутанность сознания и более тяжёлые проявления.
Противопоказания к калиевой диете
Ниже перечислю список состояний, при которых не рекомендуется придерживаться такого питания:
Детский и преклонный возраст;
Беременность и период грудного вскармливания;
Тяжёлые заболевания выделительной системы, протекающие на фоне почечной недостаточности;
Некоторые эндокринные заболевания, например, гиперкортицизм.
Напоминаю так же о необходимости получения консультации специалиста. Только доктор вправе диагностировать наличие противопоказаний.
Собственно диета
Калиевая диета, разбита на четыре отдельные части, которых следует придерживаться последовательно. «Перескакивать» через отдельные периоды запрещается. При
www.eco-portal.ru
Натрий — биологическая роль
Обратно в Витамины и минералыОбмен веществ
Баланс PH
Пищеварительная система
Центр. нервная система
Кислородный обмен
Дневная норма потребления
Мужчины | 1300 | мг | ||
Мужчины старше 60 лет | 1300 | мг | ||
Женщины | 1300 | мг | ||
Женщины старше 60 лет | 1300 | мг | ||
Беременные (2-я половина) | 1300 | мг | ||
Кормящие (1-6 мес.) | 1300 | мг | ||
Кормящие (7-12 мес.) | 1300 | мг | ||
Младенцы (0-3 мес.) | 200 | мг | ||
Младенцы (4-6 мес.) | 280 | мг | ||
Младенцы (7-12 мес.) | 350 | мг | ||
Дети (1-3 года) | 500 | мг | ||
Дети (3-7 лет) | 700 | мг | ||
Дети (7-11 лет) | 1000 | мг | ||
Мальчики (11-14 лет) | 1100 | мг | ||
Девочки (11-14 лет) | 1100 | мг | ||
Юноши (14-18 лет) | 1300 | мг | ||
Девушки (14-18 лет) | 1300 | мг |
Натрий является макроэлементом, его содержание в организме взрослого человека составляет около 150-200 граммов.
Содержание натрия в межклеточном пространстве в 15 раз выше, чем внутри клеток (разница обеспечивается специальным натрий-калиевый насосом).
Обмен регулируется натрия гормонами щитовидной железы: при ее недостаточности натрий задерживается в тканях, а при гиперфункции натрий усиленно выводится из организма.
Биологическая роль натрия
- поддерживает осмотическое давление и рН среды
- вместе с калием формирует электрический потенциал мембран клеток, за счет которого передается сигнал в нервных клетках, мышечных клетках и пр.
- участвует в транспорте через мембраны клеток аминокислот, сахаров, неорганических и органических анионов
- участвует в переносе оксида углерода в крови
- усиливает выделение почками различных продуктов метаболизма
- участвует в гидратации белков и растворении органических кислот
- участвует в образовании желудочного сока
- активирует ферменты слюны и поджелудочного сока
Пищевые источники
Натрий содержится практически во всех продуктах питания в количестве 15-80 мг на 100 г, однако наибольшее количество натрия человек получает с поваренной солью (хлоридом натрия).
Дефицит натрия
В норме дефицита натрия не наблюдают – наоборот, во всем мире борются с чрезмерным его потреблением!
Причины дефицита натрия
- недостаточное поступление с пищей (вегетарианская диета, голодание)
- болезни гипофиза, надпочечников
- усиленное выделение натрия вследствие болезней почек, повышенной потливости, поноса, рвоты
- длительный прием мочегонных препаратов, кортикостероидов, препаратов лития
- избыточное потребление калия или кальция
- нарушение обмена натрия
Последствия дефицита натрия
- расстройства центральной нервной системы
- судорожные сокращения скелетных мышц
- слабость, понос, кишечные колики
- расстройства кровообращения
- кожные сыпи, выпадение волос
Избыток натрия
Причины избытка натрия
- избыточное потребление натрия (одна из наиболее важных проблем современного человека)
- нарушение обмена
- недостаточное содержание воды в организме
Последствия избытка натрия
- артериальная гипертензия и гипертоническая болезнь (основное следствие при избыточном потреблении натрия)
- различные отеки
- усиленное выведение калия
- повышенная утомляемость и возбудимость, неврозы
- дисфункция надпочечников
- нарушение выделительной функции почек, образование камней в почках
- жажда
- остеопороз
Суточная потребность в натрии: 1300 мг
Обратно в Витамины и минералы
www.moydietolog.ru
Здоровый баланс натрий-калий в продуктах питания
Строго говоря, безопасное количество натрия зависит от поступления калия, для здоровья важно правильное соотношение натрия и калия в продуктах питания, это соотношение определяет очень многие показатели: от общего тонуса до здоровья костей и артериального давления. Давайте разбираться.
Эволюционное несоответствие.
Откуда возникла проблема соотношения калия и натрия? Ответ на это дает теория несоответствия и исследования образа жизни наших далеких предков – охотников-собирателей.
Калий (К+, Potassium), Натрий (Na+, Sodium) – это два самых распространенных в клетках нашего организма минерала. Вещество, которое было редкостью во времена палеолита, а теперь имеется практически в избытке, — поваренная (натриевая) соль. Натрий абсолютно необходим для неврологического и мышечного функционирования; без него невозможно поддержание жизни. То же самое можно сказать о калии, но из этих двух питательных веществ организм активно сохраняет только натрий.
Когда уровень натрия в организме понижается, кора надпочечников выделяет гормон, называемый альдостероном, который заставляет почки снова поглощать циркулирующий натрий. Организм бережлив в отношении натрия и расточителен к калию. Он обладает мощными механизмами задержания натрия (ренин-ангиотензин-альдостероновая система), но лишен механизмов активного сохранения калия и выведения избытков натрия, поэтому недостаток натрия переносится легче, чем его избыток.
Хотя калий столь же необходим для жизни, в организме нет сложных физиологических механизмов для удержания калия. Он постоянно выводится с мочой, особенно при стрессе. Эти различия являются продуктом нашей эволюционной истории. За исключением морских побережий, древняя среда обитания была по большей части лишена поваренной соли.
Соответственно, нашему организму требуется натрий, и в нем имеются механизмы для ее удержания. Вдали от моря натрий содержится только в животной пищи, поэтому охотники могли обходится без соли. Но как только люди перешли к земледелию, то соль стала настоящим сокровищам, так как земледельцы стали потреблять значительно больше растительной пищи и меньше животной и у них возник серьезный дефицит соли (соляной голод).
С другой стороны, калий обычно содержится в растительной пище, в частности во фруктах. Охотник собиратель ел растительную пищу ежедневно, поэтому природа не предусмотрела механизм накопления и сохранения калия в нашем организме. Калий всегда был настолько распространенной частью окружающей среды, что у нас отсутствуют специальные физиологические приспособления для его сохранения. Мы никогда не испытывали настоятельной потребности в таком механизме за весь период своего эволюционного прошлого.
В современном мире натрий повсюду, и мы, как правило, употребляем натрий в намного большем количестве, чем необходимо. Современный человек не употребляет многие растительные продукты, а если употребляет, то или очень мало или в переработанном виде с добавлением натрия (тот же хлеб и др.). В итоге уровень калия в организме минимален, а соотношение калий-натрий перевернуто.
Что же сейчас? Баланс калий-натрий.
Сейчас у нас абсолютно противоположная ситуация: натрий находится в избытке, огромное количество натрия находится как в виде соли, так и в виде многочисленных добавок (натрия сорбат, натрия бензоат, натрия глутамат, натрия аскорбинат, натрия бикарбонат и др.). А растительной пищи мы едим намного меньше или сильно переработанную.
Например, томатный сок с солью, который обычно продается в магазинах, несмотря на то, что содержит большое количество калия, из-за того, что натрия там обычно в 2 раза больше, в итоге, мы не получаем калий, так как он нейтрализуется натрием.
Усугубляет ситуацию и стресс. При стрессе наш организм начинает еще сильнее выводить калий и накапливать натрий, ухудшая и без того неблагоприятную ситуацию. В итоге мы имеем «перевернутое» соотношение натрия и калия в современной диете, что приводит ко множеству проблем.
Существует тесная связь между обменом веществ, воды и электролитов. Ввиду того, что калий легко выводится из организма, а натрий легко задерживается в нем, можно говорить об известном антагонизме между калием и натрием в отношении водного обмена.
Калий и натрий оказывают противоположное действие на обмен воды в организме: калий обладает мочегонным эффектом, а натрий задерживает воду (ионы натрия вызывают набухание коллоидов тканей). Богатая калием пища вызывает повышенное выделение натрия из организма вместе с водой, при этом растворяются вредные солевые излишки, образующиеся при обмене веществ. В то же время потребление натриевой пищи в большом количестве приводит к потере калия и консервации в организме продуктов метаболизма.
Нормальное потребление калия в цельных растительных продуктах приводит к тому, что у них достаточно низкая частота заболеваний сердечно-сосудистой системы. Также у народов, в питании которых мало натрия и преобладают овощи и фрукты, гипертония встречается лишь у 1% населения.
В то время как среди городских жителей артериальная гипертония – одна из важнейших проблем со здоровьем, которой страдают около трети всех жителей городов. Это объясняется тем, что городские жители в пищу принимают в основном специально обработанные продукты, содержащие много соли (натрия). К примеру, у среднего американца суточное потребление натрия в 2 раза превышает норму, а калия – наоборот, в 2 раза меньше нормы.
Исследования показали, что большое количество натрия в пище было связано с повышением риска смерти от любого заболевания. «Люди в группе с повышенным содержанием натрия в пище имели увеличения риска смерти от любой болезни на 73% по сравнению с группой меньшего потребления натрия», говорит Куклина.
В группу повышенного потребления натрия входили люди, чей рацион содержал 5000 мг натрия в день. Те, кто потреблял 4069 мг калия в день, имели снижение риска смерти от любой болезни на 49% по сравнению с людьми, употреблявшими 1793 мг калия в день. Большое количество калия в пище снижало риск смертельного исхода при заболеваниях сердца.
При оценке соотношения натрия и калия в пище ученые обнаружили, что люди с самым неблагоприятным соотношением (много натрия и мало калия) имели вдвое больший риск смерти от заболеваний сердца и на 50% больший риск смерти от других заболеваний на протяжении наблюдения. Нормальное потребление калия предотвращает образование камней в почках, печени, желчных протоках. Калий предотвращает образования известковых отложений в суставах, сосудах. Избыток натрия, наоборот, вызывает задержку жидкости.
Необходимо помнить о калий-натриевом балансе. Дело в том, что пища, богатая калием, вызывает повышенное выведение натрия, и наоборот. Если человек потребляет продукты преимущественно растительного происхождения, богатые калием, не надо забывать о соли. Веган, который занимается спортом и не солит пищу, может заработать серьезный дефицит натрия за одну-две недели.
Проявления дефицита калия.
Слабость и утомление могут быть наиболее часто встречающимся показателем недостатка калия в организме. Судороги ног, особенно такие, что будят вас посреди ночи, тоже могут быть связаны с низким уровнем этого минерала ( а также магния и кальция).
Сторонники низкокалорийных диет и любители напряженных физических упражнений особенно подвержены связанной с недостатком калия потере энергии. То же можно сказать и о пожилых людях. Недостаточное количество калия и магния может способствовать развитию синдрома хронической усталости. Нередко одного лишь восполнения запасов минералов в организме с помощью равных количеств (250—500 мг) органических солей калия и магния оказывается достаточно, чтобы восстановить тонус мышц, повысить уровень энергии и увеличить выносливость.
Результаты зачастую могут стать заметными уже через неделю. Если этот дуэт сам по себе не помогает, он все равно может оказаться полезным дополнением при лечении других видов усталости.
Достаточное количество калия важно для образования гликогена и белкового обмена. Так, внутриклеточное связывание калия происходит при образовании гликогена и белка: на 1 г гликогена в клетки поступает 0,3 ммоль ионов К+, 1 г азота белка связывает 3 ммоль К+.
Это объясняет, почему изменения баланса калия и азота в организме однонаправленны. При усилении катаболических процессов калий и азот освобождаются из клеток, анаболических — задерживаются в них. Обмен калия в организме регулируют альдостерон и глюкокортикоиды: они уменьшают реабсорбцию калия в дистальных отделах канальцев, способствуют его освобождению из связи с белками и углеводами.
Где взять калий?
Цельная растительная пища — это универсальный источник калия. Например, калий во фруктах отлично усваивается, так как очень эффективно сочетание глюкозы с инсулином, что способствует переходу калия в клетки. Суточная потребность в калии для взрослого человека составляет 2-5 г в день, в натрии – 1-2 г.
При больших физических и умственных нагрузках, беременности и питании с большим количеством соли потребность в калии увеличивается. Детям рассчитывают необходимое количество калия, исходя из их веса: 16-30 мг на каждый килограмм. Официальные цифры из Руководства по питанию (США): потребление натрия не более 1500 мг в день и калия 4700 мг в день.
В большинстве физиологических процессов калий выступает как антагонист натрия (Na), поэтому, для сохранения хорошего здоровья необходимо чтобы соотношение натрия к калию в рационе питания было 1:2 – 1:4. Вредное для здоровья избыточное содержание натрия в организме можно нейтрализовать введением дополнительных количеств калия. На этом основана терапия отечных состояний диетой, обогащенной калием.
Овощи и фрукты содержат много калия и мало натрия. Например, один фрукт авокадо содержит целый грамм калия! Продукты-чемпионы по содержанию калия: горох, соя, фасоль, чечевица, орехи, сухофрукты, грибы белые сушеные, баклажаны, капуста брюссельская, краснокочанная, кольраби, картофель, петрушка, пастернак, ревень, редис, редька, репа, салат, сельдерей, свекла, томаты и томатная паста, укроп, чеснок, хрен, шпинат, щавель
Заключение.
Калий в организме человека – антипод натрия. Эти два элемента участвуют в одних и тех же биохимических процессах, но с разным вектором. Недостаток одного из этих элементов приводит к избытку другого и, как следствие, к сбою в определённых системах организма. Баланс натрия и калия в организме играет важную роль в процессе формирования нашего здоровья, и что пища способна быть основным источником поддержания этого баланса.
Соблюдая питание, основанное на сбалансированности натрия и калия, мы укрепите и поможете правильно функционировать собственным мышцам и нервным тканям (те мышцы, на которые приходится особенная нагрузка, нуждаются в обильном снабжении обоими минералами). Также тело будет лучше сохранять кислотно-основной баланс и водно-минеральный.
Баланс натрия и калия намного важнее, чем соблюдение конкретного количества.
Научная литература демонстрирует, что калий в цельной растительной пище может быть гораздо более важным как для лечения, так и для профилактики ряда заболеваний.опубликовано econet.ru
econet.ru