Значение калия в клетке 5 класс

Значение калия в клетке 5 класс

Центр. нервная система

Дневная норма потребления

Мужчины старше 60 лет

Женщины старше 60 лет

Беременные (2-я половина)

Кормящие (1-6 мес.)

Кормящие (7-12 мес.)

Мальчики (11-14 лет)

Девочки (11-14 лет)

Девушки (14-18 лет)

Калий входит в группу структурных макроэлементов, его содержание в организме взрослого человека массой 60 кг составляет около 120 грамм в зависимости от веса, конституции, пола и возраста.
Содержание калия сопоставимо с содержанием других структурных элементов – серы и хлора, но уступает кальцию и фосфору.

Биологическая роль калия

Калий вместе с другими важнейшими электролитами обеспечивает необходимое осмотическое давление в биологических жидкостях организма и в клетках, является компонентом буферных систем, поддерживает электрический потенциал на мембранах клеток всех тканей.

Главная биологическая функция калия — формирование совместно с другими электролитами (натрий, хлор) разницы потенциалов на мембранах клеток и передача ее изменения по клеточной мембране, за счет обмена с ионами натрия, что особенно важно для нервных и мышечных клеток. Это обуславливает постоянное присутствие в клетках натрия, хлора и калия. В организме эти элементы содержатся в определенном соотношении, обеспечивая гомеостаз (постоянство внутренней среды). Нарушение равновесия между калием и натрием ведет к патологии водного обмена, обезвоживанию, мышечной слабости.

Основные функции калия в организме:

  • обеспечение возбудимости и проводимости клеток нервной системы и мышечных клеток, участие в передаче нервных импульсов и сокращении мышечных клеток
  • поддержка осмотического давления в клетках, тканях и биологических жидкостях
  • обеспечение кислотно-щелочного равновесия
  • участие в нервной регуляции сердечных сокращений

Пищевые источники калия

Калий в основном содержится в растительных продуктах, однако некоторые виды животных продуктов могут быть источником калия.
Наиболее богаты калием такие продукты, как: петрушка, курага, сухое молоко, шоколад, различные орехи (особенно миндаль и фисташки), картофель, бананы, авокадо, соя, отруби. Также калий присутствует в значительном количестве в большинстве фруктов, овощей, мясе и рыбе.

Необходимо помнить, что в организме существует определенный баланс между калием и натрием. Если он был нарушен (чаще всего наблюдается дефицит калия), то прием продуктов — источников калия приводит к увеличению выведения натрия, и наоборот.

При потреблении в основном продуктов животного происхождения человек сразу получает калий и натрий уже в сбалансированном соотношении.

Дефицит калия

Основные причины

  • недостаточное поступление в результате нерационального питания
  • нарушения обмена
  • нарушения выделительных систем (почки, кишечник, кожа)
  • чрезмерное выведение калия из организма под действием лекарств (прежде всего мочегонных и слабительных средств, а также гормональных препаратов)
  • продолжительная рвота, диарея
  • чрезмерные эмоциональные и нервные нагрузки
  • избыточное поступление в организм натрия

Последствия

  • общая слабость, быстрое утомление
  • мышечные судороги (часто возникают судороги ног по ночам)
  • депрессия, снижение работоспособности
  • снижение иммунитета и адаптационных возможностей организма к воздействию внешних факторов
  • нарушения сердечнососудистой системы (нарушение ритма сердечных сокращений, сердечная недостаточность, обменные и функциональные нарушения в миокарде)
  • ломкость волос, сухость кожи
  • диспептические явления (тошнота, рвота, запор)
  • нарушение функции почек
  • невынашиваемость беременности

Избыток калия

Основные причины

  • избыточное потребление с пищевыми продуктами (длительный прием препаратов калия, потребление соответствующих минеральных вод и др.)
  • нарушение обмена
  • быстрый и значительный выход калия из клеток (при гемолизе, цитолизе, синдроме раздавливания тканей)
  • нарушение функции почек (почечная недостаточность)

Последствия

  • повышенная возбудимость нервной системы, раздражительность, беспокойство
  • потливость
  • слабость
  • нейроциркуляторная дистония
  • нарушения сердечнососудистой системы (аритмии, ослабление сократительной способности мышцы сердца)
  • паралич скелетной мускулатуры
  • кишечные колики
  • частое мочеиспускание
  • манифестация сахарного диабета

Роль калия в организме колоссальна. От этого химического элемента зависит не только нормальное функционирование выделительной, костно-мышечной, сердечно-сосудистой и нервной систем, но и другие процессы в организме. Несмотря на то, что он отлично усваивается, поступая с пищей и список продуктов, содержащий калий достаточно обширен, он быстро выводится из организма. По этой причине важно поддерживать баланс этого элемента и исключить вероятность его дефицита.

Роль для организма

В организме калий участвует во многих процессах и выполняет ряд функций, в числе которых:

  • Поддержание оптимального внутриклеточного давления за счет натриево-калиевый баланса, который обеспечивается этим элементом вместе с натрием.
  • Благодаря первому пункту, а также участию калия в образовании «топлива» из глюкозы обеспечивается правильное сокращение волокон мышц, включая сердечные.
  • Поддерживает жидкостный состав внутри клеток.
  • Поддерживает кислотно-щелочной баланс в жидких средах человеческого организма (входит в их состав).
  • Является катализатором в ряде органических реакций, включая те, которые способствует выносливости и насыщают мозг кислородом.
  • Участвует в нормальной функциональности почек, позволяет предотвратить отечность, зашлакованность.
  • Проводимость импульсов и нервная возбудимость также обеспечиваются калием.
Читайте также:  Глюкозамин свойства и применение

Дефицит калия: симптомы, причины

Дефицит этого химического элемента в организме имеет свое название – гипокалиемия. Если у человека появляются нижеперечисленные симптомы, следует немедленно обратиться к врачу. Итак, высока вероятность гипокалиемии, если наблюдаются:

  • нарушения в сердечном ритме;
  • раздражительность;
  • тремор рук, ног;
  • нарушения координации;
  • мышечная слабость, частые судороги, болевые ощущения;
  • постоянная сонливость;
  • быстрая утомляемость.

В числе причин, которые могли спровоцировать дефицит калия в организме, физические перегрузки с обильным выделением пота, а также:

  • в организм с пищей этот элемент поступает в недостаточном количестве или в рационе преобладают продукты с высоким содержанием натрия;
  • стрессовое состояние;
  • применение мочегонных, гормональных или слабительных лекарственных средств, вследствие чего происходит чрезмерная потеря жидкости.

Избыток калия: симптомы, причины

В медицине более известен как гиперкалиемия и может возникнуть по следующим причинам:

  • нарушение калиевого обмена;
  • инсулин-дефицитные состояния;
  • почечная недостаточность;
  • прием препаратов на протяжении длительного времени при отсутствии необходимости в их приеме.

Избыток этого химического элемента в организме сопровождается характерными симптомами, в числе которых:

  • частое мочеиспускание;
  • колики;
  • аритмия;
  • повышенная возбудимость;
  • потливость;
  • паралич мышц.

Следует отметить, что несвоевременное решение этой проблемы в будущем может привести к сахарному диабету, поэтому крайне важно вовремя снизить уровень калия до нормы и поддерживать его правильный баланс.

Калий для спортсменов

Организм спортсмена по причине интенсивных тренировок и больших энергетических потерь особенно остро нуждается в содержании калия в достаточном количестве. Этот элемент участвует в работе нервно-мышечной системы, а при интенсивных нагрузках калий выводится из организма вместе с потом. Калий помогает восстановить силы после тренингов, поэтому он обязательно содержится в напитках для спортсменов, которые необходимо употреблять после занятий. По мнению специалистов, пища, которая приминается после тренировок, должна быть максимально насыщена калием.

Какое количество калия необходимо потреблять ежедневно?

Ежедневная норма потребления элемента напрямую зависит от возрастной категории человека. Детям рекомендуется принимать 15–30 мг на каждый килограмм веса, взрослым – один грамм (минимальная суточная норма). При поступлении калия ниже указанной нормы на протяжении долгого времени начинает развиваться гипокалиемии в тяжелой форме.

Оптимальной дозой этого элемента считается два грамма в сутки для взрослых, а для спортсменов и активных людей норма увеличивается до 3 граммов. Однако на время тренировок для набора мышечной массы лучше увеличить суточную норму калия до 4-5 граммов.

Калийсодержащие продукты

Список продуктов, содержащих этот элемент, возглавляет зеленый чай, какао и курага. В них на 100 граммов продукта содержится 2,5 и по 1,7 граммов калия соответственно. Далее идут сыры и молоко. Также этот элемент содержится в грибах, сухофруктах, шпинате, орехах, картофеле, бананах, авокадо, персиках, помидорах, свекле, брюссельской капусте, кольраби, овсянке, гречке.

Важно знать, что большое количество калия остается в воде, поэтому продукты не рекомендуется замачивать и готовить по возможности на пару. Кроме этого, многие продукты можно употреблять в сыром виде.

Витамины

Баланс калия в организме можно без труда поддержать, включив в рацион достаточное количество продуктов, содержащих этот элемент. По этой причине калийсодержащие БАДы назначаются только в случаях, когда поставлен диагноз гипокалиемия.

Есть препараты, которые назначаются в рамках профилактики сердечных-сосудистых заболеваний. Принимать средство, которое содержит магний и калий, следует только по назначению врача.

Витаминные комплексы также содержат калий – около 2% от нормы в сутки. В специальных качественных комплексах для спортсменов всегда содержится этот элемент вместе с магнием и пироксидином. При этом лучше выбирать продукты от мировых производителей. Также восстановить калиевый баланс можно с помощью спортивных напитков, которые принимают по окончании тренировки.

На самом деле, если серьезно подойти к вопросу питания и обеспечить поступление в организм суточной нормы этого элемента, не нужны какие-то дополнительные препараты, разве что общеукрепляющие витамины. А при появлении симптомов, указывающих на дисбаланс калия, в первую очередь необходимо обратиться в медицинское учреждение, где врач назначит лечение.

Калий (точнее, его соединения) использовался с давних времён. Так, производство поташа (который применялся как моющее средство) существовало уже в XI веке. Золу, образующуюся при сжигании соломы или древесины, обрабатывали водой, а полученный раствор (щелок) после фильтрования выпаривали. Сухой остаток, помимо карбоната калия, содержал сульфат калия K2SO4, соду и хлорид калия KCl.

Читайте также:  Игорь звягинцев бодибилдинг

В 1807 г. английский химик Дэви электролизом твёрдого едкого кали (KOH) выделил калий и назвал его «потассий» (лат. potassium ; это название до сих пор употребительно в английском, французском, испанском, португальском языках). В 1809 году Л. В. Гильберт предложил название «калий» (лат. kalium , от араб. аль-кали — поташ). Это название вошло в немецкий язык, оттуда в большинство языков Северной и Восточной Европы (в том числе русский) и «победило» при выборе символа для этого элемента — K.

Присутствие в природе

В свободном состоянии не встречается. Калий входит в состав сильвинита KCl•NaCl, карналлита KCl•MgCl2•6H2O, каинита KCl•MgSO4•6H2O, а также присутствует в золе некоторых растений в виде карбоната K2CO3 (поташ). Калий входит в состав почти всех растений.

Получение

Калий, как и другие щелочные металлы, получают электролизом расплавленных хлоридов или щелочей. Так как хлориды имеют более высокую температуру плавления (600—650°C), то чаще проводят электролиз расправленных щелочей с добавкой к ним соды или поташа (до 12 %). При электролизе расплавленных хлоридов на катоде выделяется расплавленный калий, а на аноде — хлор:
K + + e — → K
2Cl — — 2e — → Cl2

При электролизе щелочей на катоде также выделяется расплавленный калий, а на аноде — кислород:
4OH — — 4e — → 2H2O + O2

Вода из расплава быстро испаряется. Чтобы калий не взаимодействовал с хлором или кислородом, катод изготовляют из меди и над ним помещают медный цилиндр. Образовавшийся калий в расплавленном виде собирается в цилиндре. Анод изготовляют также в виде цилиндра из никеля (при электролизе щелочей) либо из графита (при электролизе хлоридов)

Физические свойства

Калий — серебристое вещество с характерным блеском на свежеобразованной поверхности. Очень лёгок и легкоплавок. Относительно хорошо растворяется в ртути, образуя амальгамы. Будучи внесённым в пламя горелки калий (а также его соединения) окрашивает пламя в характерный розово-фиолетовый цвет.

Химические свойства

Калий, как и другие щелочные металлы, проявляет типичные металлические свойства и очень химически активен, легко отдаёт электроны.

Является сильным восстановителем. Он настолько активно соединяется с кислородом, что образуется не оксид, а супероксид калия KO2 (или K2O4). При нагревании в атмосфере водорода образуется гидрид калия KH. Хорошо взаимодействует со всеми неметаллами, образуя галогениды, сульфиды, нитриды, фосфиды и т. д., а также со сложными веществами, такими, как вода (реакция проходит со взрывом), различные оксиды и соли. В этом случае они восстанавливают другие металлы до свободного состояния.

Калий хранят под слоем керосина.

Оксиды и пероксиды

При взаимодействии калия с кислородом воздуха образуется не оксид, а пероксид и супероксид:

Оксид калия может быть получен при нагревании металла до температуры не выше 180 °C в среде, содержащей очень мало кислорода, или при нагревании смеси супероксида калия с металлическим калием:

Оксиды калия обладают ярко выраженными основными свойствами, бурно реагируют с водой, кислотами и кислотными оксидами. Практического значения они не имеют. Пероксиды представляют собой желтовато-белые порошки, которые, хорошо растворяясь в воде, образуют щёлочи и пероксид водорода:

Свойство обменивать углекислый газ на кислород используется в изолирующих противогазах и на подводных лодках. В качестве поглотителя используют эквимолярную смесь супероксида калия и пероксида натрия. Если смесь не эквимолярна, то в случае избытка пероксида натрия поглотится больше газа, чем выделится (при поглощении двух объёмов CO2 выделяется один объём O2), и давление в замкнутом пространстве упадёт, а в случае избытка супероксида калия (при поглощении двух объёмов CO2 выделяется три объёма O2) выделяется больше газа, чем поглотится, и давление повысится.

В случае эквимолярной смеси (Na2O2:K2O4 = 1:1) объёмы поглощаемого и выделяемого газов будут равны (при поглощении четырёх объёмов CO2 выделяется четыре объёма O2).

Пероксиды являются сильными окислителями, поэтому их применяют для отбеливания тканей в текстильной промышленности.

Получают пероксиды прокаливанием металлов на воздухе, освобождённом от углекислого газа.

Гидроксиды

Гидроксид калия (или едкое кали) представляет собой твёрдые белые непрозрачные, очень гигроскопичные кристаллы, плавящиеся при температуре 360 °C. Гидроксид калия относится к щелочам. Он хорошо растворяется в воде с выделением большого количества тепла. Растворимость едкого калия при 20 °C в 100 г. воды составляет 112 г.

Применение

  • Жидкий при комнатной температуре сплав калия и натрия используется в качестве теплоносителя в замкнутых системах, например в атомных силовых установках на быстрых нейтронах. Кроме того, широко применяются его жидкие сплавы с рубидием и цезием. Сплав состава натрий 12 %, калий 47 %, цезий 41 % обладает рекордно низкой температурой плавления −78 °C.
  • Соединения калия — важнейший биогенный элемент и потому применяются в качестве удобрений
  • Соли калия широко используются в гальванотехнике, так как, несмотря на относительно высокую стоимость, они часто более растворимы, чем соответствующие соли натрия, и потому обеспечивают интенсивную работу электролитов при повышенной плотности тока.
Читайте также:  Аллергия на сосну симптомы

Важные соединения

  • Бромид калия — применяется в медицине и как успокаивающее средство для нервной системы.
  • Гидроксид калия (едкое кали) — применяется в щелочных аккумуляторах и при сушке газов.
  • Карбонат калия (поташ) — используется как удобрение, при варке стекла.
  • Хлорид калия (сильвин, «калийная соль») — используется как удобрение.
  • Нитрат калия (калийная селитра) — удобрение, компонент чёрного пороха.
  • Перхлорат и хлорат (бертолетова соль) используются в производстве спичек, ракетных порохов, осветительных зарядов, взрывчатых веществ, в гальванотехнике.
  • Бихромат (хромпик) — сильный окислитель, используется для приготовления «хромовой смеси» для мытья химической посуды и при обработке кожи (дубление). Также используется для очистки ацетилена на ацетиленовых заводах от аммиака, сероводорода и фосфина.
  • Перманганат калия — сильный окислитель, используется как антисептическое средство в медицине и для лабораторного получения кислорода.
  • Тартрат натрия-калия (сегнетова соль) в качестве пьезоэлектрика.
  • Дигидрофосфат и дидейтерофосфат в виде монокристаллов в лазерной технике.
  • Пероксид калия и супероксид калия используются для регенерации воздуха на подводных лодках и в изолирующих противогазах (поглощает углекислый газ с выделением кислорода).
  • Фтороборат калия — важный флюс для пайки сталей и цветных металлов.
  • Цианид калия применяется в гальванотехнике (серебрение, золочение), при добыче золота и при нитроцементации стали.
  • Калий совместно с перекисью калия применяется при термохимическом разложении воды на водород и кислород (калиевый цикл «Газ де Франс», Франция).

Биологическая роль

Калий — важнейший биогенный элемент, особенно в растительном мире. При недостатке калия в почве растения развиваются очень плохо, уменьшается урожай, поэтому около 90 % добываемых солей калия используют в качестве удобрений.

Калий в организме человека

Калий содержится большей частью в клетках, до 40 раз больше чем в межклеточном пространстве. В процессе функционирования клеток избыточный калий покидает цитоплазму, поэтому для сохранения концентрации он должен нагнетаться обратно при помощи натрий-калиевого насоса. Калий и натрий между собой функционально связаны и выполняют следующие функции:

  • Создание условий для возникновения мембранного потенциала и мышечных сокращений
  • Поддержание осмотической концентрации крови
  • Поддержание кислотно-щелочного баланса
  • Нормализация водного баланса
  • Обеспечение мембранного транспорта
  • Активация многих энзимов
  • Нормализация ритма сердца

Рекомендуемая суточная доля калия составляет для детей от 600 до 1700 миллиграмм, для взрослых от 1800 до 5000 миллиграмм. Необходимость в калии зависит от общего веса тела, физической активности, физиологического состояния, и климата места проживания. Рвота, продолжительные поносы, обильное потение, использование мочегонных повышают потребность организма в калии.

Основными пищевыми источниками являются сушёные абрикосы, дыня, бобы, киви, картофель, авокадо, бананы, брокколи, печень, молоко, ореховое масло, цитрусовые, виноград. Калия достаточно много в рыбе и молочных продуктах.

Всасывание происходит в тонком кишечнике. Усвоение калия облегчает витамин В6, затрудняет — алкоголь.

При недостатке калия развивается гипокалиемия. Возникают нарушения работы сердечной и скелетной мускулатуры. Продолжительный дефицит калия может быть причиной острой невралгии.

При переизбытке калия развивается гиперкалиемия, для которой основным симптомом является язва тонкого кишечника. Настоящая гиперкалиемия может вызвать остановку сердца.

Изотопы

Природный калий состоит из трёх изотопов. Два из них стабильны: 39 K (изотопная распространённость 93,258 %) и 41 K (6,730 %). Третий изотоп 40 K (0,0117 %) является бета-активным с периодом полураспада 1,251×10 9 лет. В каждом грамме природного калия в секунду распадается в среднем 32 ядра 40 K, благодаря чему, например, в организме человека весом 70 кг ежесекундно происходит около 4000 радиоактивных распадов. 40 K считается одним из основных источников геотермальной энергии, выделяемой в недрах Земли (мощность оценивается в 44 ТВт). В минералах, содержащих калий, постепенно накапливается 40 Ar, один из продуктов распада калия-40, что позволяет измерять возраст горных пород; калий-аргоновый метод является одним из основных методов ядерной геохронологии.

Ссылка на основную публикацию
Защемление нерва грудного отдела
Защемление нерва в грудном отделе сопровождается пронизывающей, стреляющей болью по ходу одного или нескольких ребер. Такое состояние называется торакалгией, или...
Зарядка перед бегом
Бег – важная составляющая тренировочной программы любого кроссфит атлета. Занятия бегом носят комплексный характер и позволяют прорабатывать практически всю нижнюю...
Зарядка по утрам для женщин видео
Мало, кто может проснуться и тут же похвастаться бодростью, пока не сделает хотя бы несколько глотков ароматного кофе или чая...
Звезды wwe девушки
Ведущая компания, организующая рестлерские шоу (WWE), запустила в 2008 году WWE Divas Championship – вариант рестлерских боев с симпатичными девушками....
Adblock detector