Natrium in Biologie

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

Natrium Ionen (Na+) sind in kleinen Mengen für einige Arten von erforderlich Pflanzen,[1] Natrium als Nährstoff wird jedoch allgemeiner in größeren Mengen von benötigt von Tiere, aufgrund ihrer Verwendung für die Generation von Nervenimpulse und für die Wartung von Elektrolyt Gleichgewicht und Flüssigkeitsbilanz. Bei Tieren sind Natriumionen für die oben genannten Funktionen und für für notwendig Herz Aktivität und sicher Stoffwechsel- Funktionen.[2] Das Gesundheitsauswirkungen von Salz Denken Sie wider, was passiert, wenn der Körper zu viel oder zu wenig Natrium hat. Charakteristische Natriumkonzentrationen in Modellorganismen sind: 10mm in E coli, 30 mm in Knospenhefe, 10 mm in Säugetierzellen und 100 mm in Blutplasma.[3]

Natriumverteilung bei Arten

Siehe auch: Halotoleranz

Menschen

Die minimale physiologische Anforderung an Natrium liegt zwischen 115 und 500 Milligramm pro Tag je nach Schwitzen aufgrund körperlicher Aktivität und der Frage, ob die Person an das Klima angepasst ist.[4] Natriumchlorid ist die Hauptquelle für Natrium in der Ernährung und wird als Gewürz und Konservierungsmittel verwendet, wie z. Pickling und ruckartig; Das meiste kommt von verarbeiteten Lebensmitteln.[5] Das Ausreichende Aufnahme für Natrium ist 1,2 bis 1,5 Gramm pro Tag,[6] Aber im Durchschnitt verbrauchen die Menschen in den USA 3,4 Gramm pro Tag.[7][8] Der Mindestbetrag, der Bluthochdruck fördert.[9] (Beachten Sie, dass Salz nach Masse etwa 39,3% Natrium enthält[10]- Der Rest ist Chlor und andere Spurenchemikalien; Somit würde der tolerierbare obere Einlassniveau von 2,3 g Natrium etwa 5,9 g Salz betragen - über 1 Teelöffel[11]) Die durchschnittliche tägliche Ausscheidung von Natrium beträgt zwischen 40 und 220 MEQ.[12]

Die normalen Natriumspiegel im Serum liegen zwischen ungefähr 135 und 145 meq/Liter (135 - 145 mmol/l). Ein Serum -Natriumspiegel von weniger als 135 meq/l qualifiziert sich als Hyponatriämie, was als schwerwiegend angesehen wird, wenn der Serum -Natriumspiegel unter 125 mEq/l liegt.[13][14]

Das Renin -Angiotensin -System und die atriales natriuretisches Peptid indirekt die Menge an regulieren Signaltransduktion im Menschen zentrales Nervensystem, was von der Natriumionenbewegung über die Nervenzellmembran in allen Nerven abhängt. Natrium ist daher wichtig in Neuron Funktion und Osmoregulation zwischen Zellen und den extrazelluläre Flüssigkeit; Die Verteilung von Natriumionen wird bei allen Tieren durch vermittelt Natrium -Potenpumpen, die aktive Transporter sind gelöste PumpenPumpionen gegen den Gradienten und Natriumkartiumkanäle.[15] Natriumkanäle sind im Vergleich zu Kaliumkanälen weniger selektiv. Natrium ist das bekannteste Kation in extrazellulärer Flüssigkeit: in den 15 Litern von extrazelluläre Flüssigkeit Bei einem 70 -kg -Menschen gibt es etwa 50 Gramm Natrium, 90% des gesamten Natriumgehalts des Körpers.

Einige wirksam Neurotoxine, wie zum Beispiel BatrachotoxinErhöhen Sie die Natriumionenpermeabilität der Zellmembranen in Nerven und Muskeln, was ein massives und irreversibler Ursachen verursacht Depolarisation der Membranen mit potenziell tödlichen Konsequenzen. Medikamente mit kleineren Auswirkungen auf die Natriumionenbewegung in Nerven können jedoch unterschiedliche pharmakologische Wirkungen haben, die von Antidepressivum bis zu Anti-Angrenzungswirkungen reichen.

Andere Tiere

Da nur einige Pflanzen Natrium und solche in kleinen Mengen benötigen, eine vollständig Auf pflanzlicher Diät wird im Allgemeinen Natrium sehr niedrig sein. Dies erfordert einige Pflanzenfresser, um ihr Natrium zu erhalten Salz leckt und andere Mineralquellen. Das Natriumbedarf des Tieres ist wahrscheinlich der Grund für die hoch konservierte Fähigkeit dazu Geschmack Das Natriumion als "salzig". Rezeptoren für den reinen salzigen Geschmack reagieren am besten auf Natrium; Andernfalls reagieren die Rezeptoren nur auf einige andere kleine einwertige Kationen (Li+, Nh4+ und etwas zu k+). Das Kalzium Ion (ca.2+) schmeckt auch einige Leute salzig und manchmal bitter, kann aber wie Kalium einen anderen Geschmack auslösen.

Natriumionen spielen in vielen physiologischen Prozessen eine vielfältige und wichtige Rolle und handeln zur Regulierung Blut Volumen, Blutdruck, Osmotisches Gleichgewicht und pH.[7]

Pflanzen

Siehe auch: Boden Salzgehaltskontrolle, Salztoleranz von Pflanzen, Halophyte, und Ernteverträglichkeit gegenüber Meerwasser

Im C4 -Pflanzen, Natrium ist a Mikronährstoff Das hilft dem Stoffwechsel, insbesondere bei der Regeneration von Phosphoenolpyruvat (beteiligt an der Biosynthese verschiedener aromatischer Verbindungen und in Kohlenstoff-Fixierung) und Synthese von Chlorophyll.[16] In anderen Kalium in mehreren Rollen, wie z. B. aufrechterhalten Druckdruck und bei der Öffnung und Schließung von Stomata zu helfen.[17] Überschüssiges Natrium im Boden begrenzt die Aufnahme des Wassers aufgrund verringerter Wasser Wasserpotential, was zum Wilten führen kann; Ähnliche Konzentrationen in der Zytoplasma kann zu einer Enzymhemmung führen, die wiederum Nekrose und Chlorose verursacht.[18] Um diese Probleme zu vermeiden, entwickelten Pflanzen Mechanismen, die die Natriumaufnahme durch Wurzeln einschränken. Lagern Sie sie in der Zelle Vakuolen, und kontrollieren sie über lange Strecken;[19] Überschüssiges Natrium kann auch in altem Pflanzengewebe gespeichert werden, was die Schädigung des neuen Wachstums einschränkt. Wie viel wie überschüssige Natriumbeladung im Xylem noch ermittelt werden muss. Anti -Porter CHX21 kann jedoch auf die aktive Belastung von Natrium in das Xylem zurückgeführt werden. [20]

Natriumionenfunktion

Natrium ist das primäre Kation (positives Ion) in extrazellulären Flüssigkeiten bei Tieren und Menschen. Diese Flüssigkeiten wie Blutplasma und extrazelluläre Flüssigkeiten in anderen Geweben baden Zellen und führen Transportfunktionen für Nährstoffe und Abfälle aus. Natrium ist auch das Hauptkation im Meerwasser, obwohl die Konzentration etwa das 3,8 -fache des Normalwerts in extrazellulären Körperflüssigkeiten ist.

Menschliches Wasser und Salzbalance

Hauptartikel: Hyponatriämie, Hypernatriämie, harntreibend, und Vasopressin

Obwohl das System zur Aufrechterhaltung eines optimalen Salz- und Wasserausgleichs im Körper komplex ist, ist[21] Eine der wichtigsten Möglichkeiten, wie der menschliche Körper den Verlust von Körperwasser im Auge behält, ist das, dass Osmorezeptoren in dem Hypothalamus Sense ein Gleichgewicht der Natrium- und Wasserkonzentration in extrazellulären Flüssigkeiten. Der relative Verlust von Körperwasser führt dazu Hypernatriämie. Dies führt normalerweise zu Durst. Umgekehrt führt ein durch Trinken verursachter Körperwasser zu einem zu wenig Natrium im Blut (Hyponatriämie), eine Bedingung, die erneut von der erkannt wird Hypothalamus, was zu einer Abnahme von in verursacht wird Vasopressin Hormonsekretion aus der Hypophyse hinterer Hypophyseund ein konsequenter Wasserverlust im Urin, der zur Wiederherstellung von Blutnatriumkonzentrationen auf Normalität wirkt.

Schwerdehydrierte Personen, wie Menschen, die aus Ozean- oder Überlebenssituationen der Wüste gerettet werden, haben normalerweise sehr hohe Blutnatriumkonzentrationen. Diese müssen sehr sorgfältig und langsam wieder normalisiert werden, da eine zu rapidische Korrektur von Hypernatriämie zu einer Hirnschädigung durch zelluläre Schwellung führen kann, da sich das Wasser plötzlich in Zellen mit hoher bewegt Osmolar Inhalt.

Beim Menschen wurde gezeigt, dass eine Hochssalzaufnahme abschwächte Stickoxid Produktion. Stickoxid (NO) trägt zur Gefäßhomöostase bei, indem sie die Kontraktion und das Wachstum der Gefäßmuskulatur, die Thrombozytenaggregation und die Leukozytenadhäsion am Endothel hemmen. [22]

Harnnatrium

Weil die Hypothalamus/Osmorezeptor Das System funktioniert normalerweise gut, um das Trinken oder Wasserlassen zu verursachen, um die Natriumkonzentrationen des Körpers in normaler Weise wiederherzustellen. Dieses System kann in der medizinischen Behandlung verwendet werden, um den Gesamtflüssigkeitsgehalt des Körpers zu regulieren, indem zunächst der Natriumgehalt des Körpers gesteuert wird. Also, wenn ein Mächtiger harntreibend Das Arzneimittel wird angegeben, wodurch die Nieren Natrium ausscheiden. Die Wirkung wird von einer Ausscheidung von Körperwasser begleitet (Wasserverlust begleitet Natriumverlust). Dies geschieht, weil die Niere kein Wasser effizient einhalten kann, während große Mengen Natrium ausgeschieden werden. Zusätzlich nach Natriumausscheidung die Osmorezeptor Das System kann eine verringerte Natriumkonzentration im Blut erkennen und dann einen direkten kompensatorischen Wasserverlust im Urin direkter zur Korrektur des hyponaträmisch (Natrium mit niedrigem Blut) Zustand.

Siehe auch

Verweise

  1. ^ Furumoto, Tsuyoshi (24. August 2011). "Ein plastidialer Natrium-abhängiger Pyruvattransporter". Natur. 476 (7361): 472–475. doi:10.1038/nature10250. PMID 21866161.
  2. ^ Pohl, Hanna R.; Wheeler, John S.; Murray, H. Edward (2013). "Kapitel 2. Natrium und Kalium für Gesundheit und Krankheit". In Astrid Sigel, Helmut Sigel und Roland K. O. Sigel (Hrsg.). Wechselbeziehungen zwischen essentiellen Metallionen und menschlichen Krankheiten. Metallionen in Biowissenschaften. Vol. 13. Springer. S. 29–47. doi:10.1007/978-94-007-7500-8_2. PMID 24470088.
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  5. ^ "Natrium- und Kalium schnell gesundheitliche Fakten". Abgerufen 7. November 2011.
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Externe Links