Kalium in Biologie

Das Natrium -Potenpumpe ein kritisches Enzym zur Regulierung Natrium und Kalium Niveaus in Zellen

Kalium ist der Hauptteil intrazellulär Ion für alle Arten von Zellen, während eine wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung von Fluid und Elektrolyt Gleichgewicht.[1][2] Kalium ist für die Funktion aller lebenden Zellen notwendig und ist somit in allen Pflanzen- und Tiergeweben vorhanden. Es kommt in besonders hohen Konzentrationen in Pflanzenzellen vor und ist in einer gemischten Ernährung am stärksten in Früchten konzentriert. Die hohe Kaliumkonzentration in Pflanzen, die dort mit vergleichsweise sehr niedrigen Mengen Natrium verbunden sind, führte historisch gesehen dazu, dass Kalium zuerst aus der Asche von Pflanzen isoliert wurde (Pottasche), was wiederum dem Element seinen modernen Namen gab. Die hohe Kaliumkonzentration in Pflanzen bedeutet, dass starke Pflanzenproduktion schnell die Böden von Kalium abbricht und landwirtschaftliche Düngemittel 93% der Kaliumchemieproduktion der modernen Weltwirtschaft verbrauchen.

Die Funktionen von Kalium und Natrium in lebenden Organismen sind sehr unterschiedlich. Insbesondere Tiere verwenden Natrium und Kalium unterschiedlich, um elektrische Potentiale in tierischen Zellen zu erzeugen, insbesondere in Nervensgewebe. Kaliumabbau bei Tieren, einschließlich Menschen, führt zu verschiedenen neurologischen Funktionsstörungen. Charakteristische Kaliumkonzentrationen in Modellorganismen sind: 30-300 mm in E coli, 300 mm in Knospenhefe, 100 mm in Säugetierzellen und 4 mm in Blutplasma.[3]

Funktion in Pflanzen

Siehe auch: Kaliummangel (Pflanzen)

Die Hauptaufgabe von Kalium in Pflanzen besteht darin, die ionische Umgebung für Stoffwechselprozesse im Cytosol und als solche Funktionen als Regulator verschiedener Prozesse einschließlich der Wachstumsregulierung bereitzustellen.[4] Pflanzen benötigen Kalium Ionen (K+) zum Proteinsynthese und für die Öffnung und Schließung von Stomata, was reguliert wird durch Protonenpumpen auch umgebende Schutzzellen zu machen Turgid oder schlaff. Ein Mangel an Kaliumionen kann die Fähigkeit einer Pflanze beeinträchtigen, diese Prozesse aufrechtzuerhalten. Kalium funktioniert auch in anderen physiologischen Prozessen wie z. Photosynthese, Proteinsynthese, Aktivierung einiger Enzyme, Phloem gelösten Transport von Photoassimilates in Quellorganeund Aufrechterhaltung des Kationen: Anionenbilanz im Cytosol und Vakuole.[5]

Funktion bei Tieren

Kalium ist der Hauptfach Kation (K+, ein positives Ion) im Inneren Tierzellen, während Natrium (N / A+) ist das Hauptkation außerhalb tierischer Zellen. Der Unterschied zwischen dem Konzentrationen Von diesen geladenen Partikeln verursacht ein Unterschied in elektrisches Potenzial zwischen innen und außerhalb von Zellen, bekannt als die Membranpotential. Das Gleichgewicht zwischen Kalium und Natrium wird von erhalten Ionentransporter in dem Zellmembran. Alle Kaliumionenkanäle sind Tetramere mit mehreren konservierten sekundären Strukturelementen. Eine Reihe von Kaliumkanalstrukturen wurden gelöst einschließlich Spannung,[6][7][8] Ligand,[9][10][11][12][13] Tandem-Pore,[14][15][16] und innerlich korrigieren Kanäle,[17][18][19][20][21] aus Prokaryoten und Eukaryoten. Das durch Kalium- und Natriumionen erzeugte Zellmembranpotential ermöglicht es der Zelle, eine zu erzeugen Aktionspotential- Ein "Spike" der elektrischen Entladung. Die Fähigkeit von Zellen, elektrische Entladung zu erzeugen, ist für Körperfunktionen wie z. Neurotransmission, Muskelkontraktion und Herzfunktion.[22]

Ernährungsempfehlungen

Das US -amerikanische Institut für Medizin (IOM) legt geschätzte durchschnittliche Anforderungen (Ohren) und empfohlene Ernährungsberechtigungen (RDAs) fest, oder Angemessene Aufnahme (AIS) Wenn nicht genügend Informationen vorhanden sind, um Ohren und RDAs festzulegen. Zusammen sind die Ohren, Rdas, AIs und ULs als als bezeichnet als Nahrungsreferenzaufnahme. Die derzeitige KI für Kalium für Frauen und Männer im Alter von 14 Jahren beträgt 4700 mg. KI für die Schwangerschaft entspricht 4700 mg/Tag. KI für die Laktation entspricht 5100 mg/Tag. Für Säuglinge 0–6 Monate 400 mg, 6–12 Monate 700 mg, 1–13 Jahre von 3000 auf 4500 mg/Tag. Was die Sicherheit betrifft, setzt die IOM auch ein Tolerierbare obere Einlassniveaus (ULS) für Vitamine und Mineralien, aber für Kalium waren die Beweise nicht ausreichend, so dass keine UL festgelegt wurde.[23]

Die Europäische Lebensmittelsicherheitsbehörde (EFSA) bezieht sich auf die kollektiven Informationen als Nahrungsreferenzwerte mit Bevölkerungsreferenzaufnahme (PRI) anstelle von RDA und durchschnittliche Anforderungen anstelle von Ohr. AI und UL definierten genauso wie in den Vereinigten Staaten. Für Menschen ab 15 Jahren ist die KI auf 3.500 mg/Tag eingestellt. AIS für die Schwangerschaft beträgt 3.500 mg/Tag für Laktation 4.000 mg/Tag. Für Kinder im Alter von 1 bis 14 Jahren steigt die AIS mit dem Alter von 800 auf 2.700 mg/Tag an. Diese AIs sind niedriger als die US -RDAs.[24] Die EFSA überprüfte dieselbe Sicherheitsfrage und entschied, dass es nicht genügend Daten gab, um ein UL für Kalium zu errichten.[25]

Beschriftung

Für die Kennzeichnungszwecke für US -amerikanische Nahrungsmittel- und Nahrungsergänzungsmittel wird der Betrag in einer Portion als Prozentsatz des täglichen Werts (%DV) ausgedrückt. Für Kaliumkennzeichnungszwecke betrug 100% des Tageswerts 3500 mg, wurde jedoch ab Mai 2016 auf 4700 mg überarbeitet.[26][27] Eine Tabelle der alten und neuen erwachsenen täglichen Werte wird bei der Bereitstellung Referenztäglicher Einnahme.

Ergänzungen

20 meq (781 mg) Kalium von Kaliumgluconat (4680 mg) oder Kaliumcitrat (2040 mg) kann täglich eine halbe Tasse (1,12 dl) Wasser gemischt, zwei- bis viermal täglich genommen werden.[28][29]

Beschriftung

Aufgrund des Risikos von Kleinbrüdern, die USA FDA Benötigt etwas Kalium Salze (zum Beispiel Kaliumchlorid) mit mehr als 99 mg (ca. 1,3 MEQ), die mit einer Warnung gekennzeichnet werden sollen.[30]

Nahrungsquellen

Das Essen einer Vielzahl von Lebensmitteln, die Kalium enthalten, ist der beste Weg, um eine ausreichende Menge zu erhalten. Zu den Lebensmitteln mit hohen Kaliumquellen gehören Kiwi, Orangensaft, Kartoffeln, Bananen, Kokosnuss, Avocados, Aprikosen, Pastinaken und Rübenobwohl viele andere Früchte, Gemüse, Hülsenfrüchte und Fleisch enthalten Kalium.

Gemeinsame Lebensmittel sehr hoch in Kalium:[31]

  • Bohnen (weiße Bohnen und andere), dunkle Blattgemüse (Spinat, Schweizer Mangold und andere), gebackene Kartoffeln, getrocknete Früchte (Aprikosen, Pfirsiche, Pflaumen, Rosinen; Feigen und Daten), gebackener Kürbis, Joghurt, Fisch (Lachs), Avocado und Banane;
  • Nüsse (Pistazien, Mandeln, Walnüsse usw.) und Samen (Kürbis, Kürbis, Sonnenblume)

Die am meisten konzentrierten Lebensmittel (pro 100 Gramm) sind:[31]

  • getrocknete Kräuter, sonnen getrocknete Tomaten, Kakaofeststoffe,[32] Molkenpulver, Paprika, Hefeextrakt, Reiskleie, Melasse und trocken geröstete Sojabohnen

Mangel

Bluthochdruck/Bluthochdruck

Diäten mit geringem Kalium erhöhen das Risiko für Bluthochdruck, Schlaganfall und Herz -Kreislauf -Erkrankungen.[33][34]

Hypokaliämie

Ein schwerer Kaliummangel in Körperflüssigkeiten kann einen potenziell tödlichen Zustand verursachen Hypokaliämie. Hypokaliämie resultiert typischerweise aus dem Kaliumverlust durch Durchfall, Diuresis oder Erbrechen. Die Symptome hängen mit Veränderungen des Membranpotentials und dem Zellstoffwechsel zusammen. Symptome sind Muskelschwäche und Krämpfe, lähmend Ileus, EKG -Anomalien, Darmlähmung, verringerte Reflexreaktion und (in schweren Fällen) Atemparalyse, respiratorische Lähmung, Alkalose und Arrhythmie.

In seltenen Fällen hat der gewöhnliche Verbrauch großer Mengen schwarzer Süßholz zu einer Hypokaliämie geführt. Süßholz enthält eine Verbindung (Glycyrrhizin) Das erhöht die Urinausscheidung von Kalium.[35]

Unzureichende Aufnahme

Erwachsene Frauen in den Vereinigten Staaten konsumieren durchschnittlich die Hälfte der KI für Männer zwei Drittel. Für alle Erwachsenen übertreffen weniger als 5% die KI.[36] In ähnlicher Weise in der europäische UnionDie unzureichende Kaliumaufnahme ist weit verbreitet.[37]

Nebenwirkungen und Toxizität

Magen -Darm -Symptome sind die häufigsten Nebenwirkungen von Kaliumpräparaten, einschließlich Übelkeit, Erbrechen, Bauchbeschwerden und Durchfall. Das Einnehmen von Kalium mit Mahlzeiten oder eine mikroverkapselte Form von Kalium kann die Magen -Darm -Nebenwirkungen verringern.

Hyperkaliämie ist die schwerwiegendste nachteilige Reaktion auf Kalium. Hyperkaliämie tritt auf, wenn sich Kalium schneller aufbaut, als die Nieren es entfernen können. Es ist am häufigsten bei Personen mit Nierenversagen. Symptome von Hyperkaliämie kann das Kribbeln der Hände und Füße, der Muskelschwäche und der vorübergehenden Lähmung umfassen. Die schwerwiegendste Komplikation von Hyperkaliämie ist die Entwicklung eines abnormalen Herzrhythmus (Arrhythmie), was zu einem Herzstillstand führen kann.

Obwohl Hyperkaliämie ist bei gesunden Menschen selten Hyperkaliämie.

Siehe auch

Verweise

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Weitere Lektüre

Externe Links