Кратко опишите биологическую роль натрия и калия для живых организмов

Обновлено: 06.07.2024

37. Биологическая роль s-элементов IА-группы (натрий, калий).

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

Натрий является основным внеклеточным ионом. В ор–ганизме человека натрий находится в виде его раство–римых солей, главным образом – хлорида, фосфата и карбоната водорода. Натрий распределен по всему организму: в сыворотке крови, спинномозговой жид–кости, глазной жидкости, пищеварительных соках, жел–чи, почках, коже, костной ткани, легких, мозге.

Ионы Nа играют важную роль в обеспечении постоян–ства внутренней среды человеческого организма, участ–вуют в поддержании постоянного осмотического дав–ления биожидкости (осмотического гомеостаза). Ионы Nа участвуют в регуляции водного обмена и влияют на работу ферментов. Вместе с ионами К, Мg, Са, Сl ион Nа участвует в передаче нервных импульсов и поддер–живает нормальную возбудимость мышечных клеток. При изменении содержания натрия в организме происхо–дят нарушения функций нервной, сердечно—сосудис–той и других систем, гладких и скелетных мышц. Хлорид натрия NаСl служит основным источником соляной кислоты для желудочного сока.

В организм человека натрий поступает в основном в виде поваренной соли. Истинная ежедневная потребность организма в натрии составляет 1 г, хотя среднее потребление этого элемента достигает 4—7 г. Непрерывное избыточное потребление NаСl способствует появлению гипертонии.

При воздействии щелочей на микробные клетки про–исходит осаждение клеточных белков и вследствие этого – гибель микроорганизмов.

Сульфат натрия (глауберова соль) Nа₂SО₄ × 10Н₂О применяют в качестве слабительного средства.

Тетраборат натрия Nа₂В₄О₇ × 10Н₂О применяют на–ружно как антисептическое средство для полосканий, спринцеваний, смазываний.

Гидроксид натрия в виде 10%-ного раствора входит в состав силамина, применяемого в ортопедической практике для отливки огнеупорных моделей при изго–товлении цельнолитых протезов из кобальтохромово-го сплава.

Содержание калия в организме человека массой 70 кг составляет примерно 160 г (4090 ммоль) – 0,23%. Ка–лий является основным внутриклеточным катионом, со–ставляя 2/3 от общего количества активных клеточных катионов.

Из общего количества калия, содержащегося в орга–низме, 98% находится внутри клеток и лишь около 2% – во внеклеточной жидкости. Калий распространен по всему организму. Его топография: печень, почки, сердце, костная ткань, мышцы, кровь, мозг и т. д. Ионы К играют важную роль в физиологических процессах – сокраще–нии мышц, нормальном функционировании сердца, про–ведении нервных импульсов, обменных реакциях. Ионы К являются важными активаторами ферментов, находя–щихся внутри клетки.

Значение этого насоса очень важно для поддержания жизни клетки. И она сводится к следующим функциям: поддерживается клеточный объем, то есть стенки клетки не слипаются. Эти элементы поддерживают нормальную активность нервных и мышечных клеток, это обеспечивает их сокращение и наши движения. Этот же насос способствует транспортировке других веществ в клетку, необходимых для ее жизни, например, глюкозы. Натрий и калий участвуют в обмене углеводов и в фотосинтезе. Движение калия и натрия обеспечивает и клеточное дыхание, и если этот процесс подавить, то клетка погибнет. Проще говоря, если нет движения К и Na, то клетка не может дышать. Эти элементы нельзя рассматривать как отдельные составляющие, они антиподы, находящиеся в постоянном противоборстве, и при неразрывно связаны друг другом.

Зачем нужен калий и натрий

Калий: зачем и сколько его нужно

снижение работоспособности;
судороги в нижних конечностях;
атония — снижение мышечной силы;
нарушения со стороны дыхания, сердечного ритма;
диспепсические расстройства;
отеки лица, нижних конечностей.

Зачем и сколько нужно натрия

Чтобы поддерживать нормальные функции организма, должно поступать 1-2 грамма натрия в день. Основным источником натрия является поваренная соль, но это не единственный источник. Многие продукты питания, особенно полуфабрикаты, содержат натрий, например, соусы, рассолы, маринады, мясные бульоны, консервы, поэтому не нужно дополнительно добавлять соль при приготовлении пищи. Снижение уровня натрия встречается крайне редко и чаще регистрируется именно в жаркое время года, когда жидкость выходит с потом. Еще один возможный путь потери натрия – многократная рвота, диарея или полный отказ от употребления соли. Именно поэтому говорят о таком понятии, как потеря электролитов и обезвоживание – состояние, которое угрожает не только здоровью, но даже жизни людей.

В каких продуктах калий и натрий содержатся

Лучший способ поддержать уровень калия и нормализовать работу калиево-натриевого насоса – включать в рацион растительную пищу. Но если нагрузки интенсивны, причем не только физические, но и эмоциональные, то потребность в калии увеличивается, а вот в натрии уменьшается. Питание – практически единственный способ держать соотношение калия и натрия в равновесии. Поваренная соль – основной источник натрия. Однако рацион современного человека перенасыщен натрием, особенно его много в полуфабрикатах, готовых соусах, консервах, колбасных изделиях. Изобилие таких продуктов в рационе – прямой путь к избытку натрия со всеми вытекающими последствиями. Больше всего калия содержится в бобовых культурах, цельных злаках, сухофруктах и фруктах (особенно в абрикосах и кураге), зелени, орехах; овощах; рыба и морепродуктах, темном горьком шоколаде.

Избыток натрия: последствия для организма

Последствия, которые связаны с избытком натрия в организме, во многом зависят от скорости увеличения концентрации натрия. Но чаще симптомы переизбытка проявляются в потере аппетита, тошноте, рвоте, нарушениях сознания, чрезмерном возбуждении, или, наоборот, сонливости. В сложных случаях может развиваться кома. При длительном существовании гипернатриемии могут появляться симптомы гиповолемии – снижение объема циркулирующей крови при высокой плотности выделяемой мочи. При хроническом существовании гипернатриемии могут отсутствовать какие-либо симптомы. Но если вмешаться в процесс слишком быстро, то есть дать ударную дозу натрия, могут развиться серьезные последствия, вплоть до отека мозга. Все же к числу наиболее часто встречающихся последствий избытка соли можно отнести то, что пациенты страдают от скачков давления, а в отдаленной перспективе у них может развиваться гипертоническая болезнь.

Текст: Юлия Лапушкина.

Врач-стоматолог, консультант по здоровому питанию, ГВ, детскому, женскому и мужскому здоровью, профилактике болезней, здоровому образу жизни и активному долголетию.

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.

Содержание работы

Введение 2
1)Общая характеристика натрия и калия. 3
2)Содержание и локализация в организме Na и K. 4
2.1)Na 4
2.2) К 5
3)Суточная потребность Na и K 6
3.1)Na 6
3.2)K 9
4) Биологическая роль Na и K в организме человека. 10
4.1)Na 10
4.2) K 12
5)Na-K насос. 14
Вывод 16
Список использованной литературы: 17

Файлы: 1 файл

реферат по химии.docx

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.

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.

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

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.

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.

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.

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.

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.

Для нормальной жизнедеятельности организмов требуются минеральные соли. В клетке они находятся в твёрдом или в растворённом виде. Растворённые соли диссоциированы на ионы. Наиболее важными являются катионы металлов: калия K + , натрия Na + , кальция Ca 2 + , магния Mg 2 + , и анионы: Cl − , H 2 PO 4 − , HPO 4 2 − , HCO 3 − , CO 3 2 − .

Роль минеральных солей в клетке разная. Так, ионы калия и натрия обеспечивают возбудимость клеток. Внутри клетки больше ионов K + , а снаружи всегда больше содержание Na + , что приводит к возникновению разности потенциалов на клеточной мембране, обеспечивает раздражимость клеток и передачу возбуждения по нервам или мышцам. Перенос ионов через мембрану клетки осуществляется натрий-калиевым насосом и происходит с затратами АТФ (активный транспорт).

Ионы кальция участвуют в регуляции мышечных сокращений, необходимы для процесса свёртывания крови. Твёрдые соли кальция входят в состав костной ткани, содержатся в раковинах моллюсков и панцирях ракообразных.

Катионы многих металлов (магния, кальция, железа, меди, кобальта, цинка, марганца и др.) необходимы для синтеза некоторых ферментов, гормонов и витаминов.

Анионы фосфорной и угольной кислот образуют буферные системы, поддерживающие на постоянном уровне содержание ионов водорода в клетке (рН среды). Анионы HPO 4 2 − и H 2 PO 4 − (фосфатная буферная система) обеспечивают рН цитоплазмы клеток в пределах \(6,9\)–\(7,4\). Анионы H CO 3 − и CO 3 2 − (бикарбонатная буферная система) поддерживают значение рН плазмы крови \(7,4\).

Фосфаты входят в состав костной и зубной ткани. Хлорид-ионы необходимы для образования соляной кислоты, содержащейся в желудочном соке, а сульфат ионы — для синтеза некоторых аминокислот.

Недостаток минеральных солей приводит к нарушению процессов обмена веществ и негативно сказывается на жизнедеятельности клетки.

Читайте также: