الپوتاسيوم في علم الأحياء

الپوتاسيوم هو مغذي أصغر معدني أساسي وهو الأيون الأساسي الداخلي في جميع أنواع الخلايا، ويلعب دوراً رئيسياً في الحفاظ على توازن السوائل والكهرل.[1][2] الپوتاسيوم هو مادة ضرورية لوظائف جميع أنواع الخلايا الحية، وبالتالي فهو موجود في جميع الأنسجة النباتية والحيوانية. يوجد بتركيزات مرتفعة في الخلايا النباتية، وفي الحمية المختلطة، يوجد بتركيزات كبيرة في الفواكه. التركيزات المرتفعة للپوتاسيوم في النباتات، ترتبط بكميات منخفضة نسبياً من الصوديوم، الأمر الذي نتج عنه أول عزل للپوتاسيوم من رماد النباتات (الپوتاس)، الذي أعطى بدوره للعنصر اسمه الحالي. وجود الكالسيوم بتركيزات مرتفعة في النباتات يعني أن إنتاج المحاصيل الثقيلة يستنزف الپوتاسيوم التربة بشكل سريع، وتستهلك الأسمدة الزراعية93% من الإنتاج الكيميائي للپوتاسيوم في الاقتصاد العالمي الحديث.

تختلف وظائف الپوتاسيوم والصوديوم في العضيات الحية بشكل كبير. الحيوانات، بشكل خاص، توظف الصوديوم والپوتاسيوم لتوليد الكمون الكهربائي في الخلايا الحيوانية، خاصة في النسيج العصبي. نضوب الپوتاسيوم في الحيونات، ومنها البشر، يؤدي إلى عدد من الاختلالات العصبية. التركيزات المميزة من الپوتاسيوم في الكائنات الحية النموذجية هي: 30-300mM في الإشيرشيا المعوية، 300mM في الخلية البادئة، 100mM في خلايا الثدييات، و4mM في پلازما الدم.[3]

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

وظيفة الپوتاسيوم في النباتات

ورقة نبات مصابة بعوز الپوتاسيوم.
انظر أيضاً: عوز الپوتاسيوم في النبات

عوز الپوتاسيوم هو اضطراب يصيب النبات إذا انخفضت نسبة الپوتاسيوم عن حد معين في أنسجة النبات. البوتاسيوم عنصر متحرك في النبات، لذلك تظهر أعراض عوزه على الأوراق الكبيرة أولاً ثم تظهر على الأوراق الغضة في حالة استمرار وتفاقم العوز.



وظيفة الپوتاسيوم في الحيوانات

الپوتاسيوم هو كاتيون (أيون موجب) رئيسي داخل الخلايا الحيوانية، بينما الصوديوم هو كاتيون رئيسي خارج الخلايا الحيوانية. الفرق بين تركيزات هذه الجزيئات المشحونة يتسبب في فرق في الكمون الكهربائي بين داخل الخليا الخارجية، والمعروفة بالكمون الغشائي. التوازن بين الپوتاسيوم والصوديوم يُنظم بواسطة ناقلات الأيون في الغشاء الخلوي. جميع قنوات أيون الپوتاسيوم tetramers مع العديد من العناصر الهيكلية الثانوية المحفوظة. جرى حل عدد كبير من هياكل قنوات الپوتاسيوم ومنها voltage gated،[4][5][6] ligand gated،[7][8][9][10][11] tandem-pore,[12][13][14] وقنوات inwardly rectifying،[15][16][17][18][19] من بدائيات النوى وحقيقيات النوى. كمون الأغشية الخلوية الناتج عن أيونات پوتاسيوم والصوديوم يسمح للخلية بتوليد كمون الحركة- "تصاعد" التفريغ الكهربي. قدرة الخلايا على القيام بالتفريغ الكهربي يعتبر أمراً حيوياً لوظائف الجسم مثل النقل العصبي، انقباض العضلات، ووظائف القلب.[20]

الجرعات الغذائية الموصى بها

الأغذية الغنية بالپوتاسيوم

تناول الأغذية الغنية بالپوتاسيوم هي أفضل وسيلة للحصول على الكميات الكافية منه. ومن المصادر الغنية بالپوتاسيوم الكيوي، عصير البرتقال، البطاطس، الموز، جوز الهند، الأڤوكادو، المشمش، الجزر الأبيض، اللفت، بالإضافة لعدد كبير من الفواكه والخضروات، البقوليات، واللحوم. ومن الأغذية الشائعة الغنية بالپوتاسيوم:[21]

  • الفاصولياء (البيضاء وغيرها)، الخضروات الليفية الداكنة (السبانخ، السلق، وغيرها)، البطاطس المخبوزة، الفواكه المجففة (المشمش، الخوخ، الزبيب، القراصية؛ التين والتمر)، القرع العسلي المخبوز، الزبادي، الأسماك (السلمون)، الأڤوكادو، والموز.
  • المكسرات (الفستق الحلبي، اللوز، الجوز وغيرها) والبذور (بذور القرع، عباد الشمس).


نقص الپوتاسيوم

ارتفاع ضغط الدم

الحميات الغذائية منخفضة الپوتاسيوم تزيد خطر الإصابة بارتفاع ضغط الدم، السكتة والأمراض الوعائية القلبية.[22][23]

نقص پوتاسيوم الدم

قد يؤدي النقص الحاد للپوتاسيوم في سوائل الجسم إلى مرض قاتل محتمل يُعرف بنقص پوتاسيوم الدم. عادة ما ينتج نقص پوتاسيوم الدم من فقدان الپوتاسيوم عن طريق الإسهال، الإبالة، والقيء. ترتبط أعراضه باختلالات في الجهد الغشائي والأيض الخلوي. وتشمل أعراضه الضعف والشد العضلي، الانسداد المعوي، انحرافات في تخطيط كهربائية القلب، شلل الأمعاء، انخفاض الاستجابة الانكعاسية (وفي الحالات الحادة) الشلل التنفسي، القلاء واضطراب النظم.

في حالات نادرة، يؤدي الاستهلاك الدوري لكميات كبيرة من العرق سوس الأسود إلى نقص پوتاسيوم الدم. يحتوي العرق سوس على مركب (گليسيريزين) يزيد من إفراز الپوتاسيوم عن طريق البول.[24]

الكميات الغير كافية

تستهلك النساء البالغات في الولايات المتحدة في المتوسط نصف الكمية الموصى بها من الپوتاسيوم، ويستهلك الرجال ثلثي الكمية الموصى بها. ويستهلك جميع البالغين أكثر من 5% من exceed the AI.[25] بالمثل، في الاتحاد الأوروپي، لا يتناول الأشخاص الكميات الموصى بها من الپوتاسيوم.[26]

الآثار الجانبية والسمية

الأعراض المعدية المعوية هي الآثار الجانبية الأكثر شيوعاً لمكملات الپوتاسيوم، وتشمل الغثيان، القيء، الانزعاج البطني والإسهال. تناول الپوتاسيوم مع وجبات الطعام أو أخذ الپوتاسيوم على شكل كبسولات قد يقلل من الآثار الجانبية المعدية المعوية.


فرط پوتاسيوم الدم هو رد الفعل الأكثر خطورة للپوتاسيوم. يحدث فرط پوتاسيوم الدم عندما يُخلق الپوتاسيوم بشكل أسرع من طرحه من الجسم عن طريق الكليتين. وينتشر بين الأفراد المصابين بالفشل الكلوي. قد تتضمن أعراض فرط پوتاسيوم الدم وخز في اليدين والقدمين والضعف العضلي والشلل المؤقت. أخطر مضاعفات فرط پوتاسيوم الدم هو تطور غير طبيعي في ضربات القلب (اضطراب النظم)، الذي قد يؤدي إلى السكتة القلبية.


على الرغم من أن فرط پوتاسيوم الدم نادر الحدوث بين الأصحاء، إلا أنه عند تناول الجرعات الفموية الأكثر من 18 گرام على جرعة واحدة قد يؤدي إلى حدوث فرط پوتاسيوم الدم. من المفترض أن مكملات الپوتاسيوم التي في الولايات المتحدة تحتوي على أقل من 99 ملگ من الپوتاسيوم.

انظر أيضاً

المصادر

  1. ^ Pohl, Hanna R.; Wheeler, John S.; Murray, H. Edward (2013). "Chapter 2. Sodium and Potassium in Health and Disease". In Astrid Sigel, Helmut Sigel and Roland K. O. Sigel (ed.). Interrelations between Essential Metal Ions and Human Diseases. Metal Ions in Life Sciences. Vol. 13. Springer. pp. 29–47. doi:10.1007/978-94-007-7500-8_2.
  2. ^ *Clausen, Michael Jakob Voldsgaard; Poulsen, Hanne (2013). "Chapter 3 Sodium/Potassium Homeostasis in the Cell". In Banci, Lucia (Ed.) (ed.). Metallomics and the Cell. Metal Ions in Life Sciences. Vol. 12. Springer. doi:10.1007/978-94-007-5561-1_3. ISBN 978-94-007-5560-4. electronic-book ISBN 978-94-007-5561-1 قالب:Issn electronic-قالب:Issn
  3. ^ Milo, Ron; Philips, Rob. "Cell Biology by the Numbers: What are the concentrations of different ions in cells?". book.bionumbers.org. Archived from the original on 20 April 2017. Retrieved 23 March 2017. {{cite web}}: Unknown parameter |deadurl= ignored (|url-status= suggested) (help)
  4. ^ Santos JS, Asmar-Rovira GA, Han GW, Liu W, Syeda R, Cherezov V, Baker KA, Stevens RC, Montal M (Dec 2012). "Crystal structure of a voltage-gated K+ channel pore module in a closed state in lipid membranes". J Biol Chem. 287: 43063–70. doi:10.1074/jbc.M112.415091. PMC 3522301. PMID 23095758.
  5. ^ Long SB, Campbell EB, Mackinnon R (August 2005). "Crystal structure of a mammalian voltage-dependent Shaker family K+ channel". Science. 309: 897–903. doi:10.1126/science.1116269. PMID 16002581.
  6. ^ Jiang Y, Lee A, Chen J, et al. (May 2003). "X-ray structure of a voltage-dependent K+ channel". Nature. 423: 33–41. doi:10.1038/nature01580. PMID 12721618.
  7. ^ Jiang Y, Lee A, Chen J, Cadene M, Chait BT, MacKinnon R (May 2002). "Crystal structure and mechanism of a calcium-gated potassium channel". Nature. 417: 515–22. doi:10.1038/417515a. PMID 12037559.
  8. ^ Yuan P, Leonetti MD, Pico AR, Hsiung Y, MacKinnon R (July 2010). "Structure of the human BK channel Ca2+-activation apparatus at 3.0 A resolution". Science. 329: 182–6. doi:10.1126/science.1190414. PMC 3022345. PMID 20508092.
  9. ^ Wu Y, Yang Y, Ye S, Jiang Y (July 2010). "Structure of the gating ring from the human large-conductance Ca(2+)-gated K(+) channel". Nature. 466: 393–7. doi:10.1038/nature09252. PMC 2910425. PMID 20574420.
  10. ^ Leonetti MD, Yuan P, Hsiung Y, Mackinnon R (Nov 2012). "Functional and structural analysis of the human SLO3 pH- and voltage-gated K+ channel". Proc Natl Acad Sci U S A. 109: 19274–9. doi:10.1073/pnas.1215078109. PMC 3511096. PMID 23129643.
  11. ^ Kong C, Zeng W, Ye S, Chen L, Sauer DB, Lam Y, Derebe MG, Jiang Y (2012). "Distinct gating mechanisms revealed by the structures of a multi-ligand gated K(+) channel". eLife. 1: e00184. doi:10.7554/eLife.00184. PMC 3510474. PMID 23240087.{{cite journal}}: CS1 maint: unflagged free DOI (link)
  12. ^ Brohawn SG, del Mármol J, MacKinnon R (January 2012). "Crystal structure of the human K2P TRAAK, a lipid- and mechano-sensitive K+ ion channel". Science. 335: 436–41. doi:10.1126/science.1213808. PMC 3329120. PMID 22282805.
  13. ^ Miller AN, Long SB (January 2012). "Crystal structure of the human two-pore domain potassium channel K2P1". Science. 335: 432–6. doi:10.1126/science.1213274. PMID 22282804.
  14. ^ Dong YY, Pike AC, Mackenzie A, McClenaghan C, Aryal P, Dong L, Quigley A, Grieben M, Goubin S, Mukhopadhyay S, Ruda GF, Clausen MV, Cao L, Brennan PE, Burgess-Brown NA, Sansom MS, Tucker SJ, Carpenter EP (Mar 2015). "K2P channel gating mechanisms revealed by structures of TREK-2 and a complex with Prozac". Science. 347: 1256–9. doi:10.1126/science.1261512. PMID 25766236.
  15. ^ Clarke OB, Caputo AT, Hill AP, Vandenberg JI, Smith BJ, Gulbis JM (Jun 2010). "Domain reorientation and rotation of an intracellular assembly regulate conduction in Kir potassium channels". Cell. 141: 1018–29. doi:10.1016/j.cell.2010.05.003. PMID 20564790.
  16. ^ Kuo A, Gulbis JM, Antcliff JF, Rahman T, Lowe ED, Zimmer J, Cuthbertson J, Ashcroft FM, Ezaki T, Doyle DA (Jun 2003). "Crystal structure of the potassium channel KirBac1.1 in the closed state". Science. 300: 1922–6. doi:10.1126/science.1085028. PMID 12738871.
  17. ^ Whorton MR, MacKinnon R (Sep 2011). "Crystal structure of the mammalian GIRK2 K+ channel and gating regulation by G proteins, PIP2, and sodium". Cell. 147: 199–208. doi:10.1016/j.cell.2011.07.046. PMC 3243363. PMID 21962516.
  18. ^ Nishida M, MacKinnon R (Dec 2002). "Structural basis of inward rectification: cytoplasmic pore of the G protein-gated inward rectifier GIRK1 at 1.8 A resolution". Cell. 111: 957–65. doi:10.1016/S0092-8674(02)01227-8. PMID 12507423.
  19. ^ Tao X, Avalos JL, Chen J, MacKinnon R (Dec 2009). "Crystal structure of the eukaryotic strong inward-rectifier K+ channel Kir2.2 at 3.1 A resolution". Science. 326: 1668–74. doi:10.1126/science.1180310. PMC 2819303. PMID 20019282.
  20. ^ Mikko Hellgren; Lars Sandberg; Olle Edholm (2006). "A comparison between two prokaryotic potassium channels (KirBac1.1 and KcsA) in a molecular dynamics (MD) simulation study". Biophys. Chem. 120 (1): 1–9. doi:10.1016/j.bpc.2005.10.002. PMID 16253415.
  21. ^ "Top 10 Foods Highest in Potassium + One Page Printable". myfooddata. Archived from the original on 2014-09-11. {{cite web}}: Unknown parameter |deadurl= ignored (|url-status= suggested) (help)
  22. ^ Aburto NJ, Hanson S, Gutierrez H, Hooper L, Elliott P, Cappuccio FP (2013). "Effect of increased potassium intake on cardiovascular risk factors and disease: systematic review and meta-analyses". BMJ. 346: f1378. doi:10.1136/bmj.f1378. PMC 4816263. PMID 23558164.
  23. ^ D'Elia L, Barba G, Cappuccio FP, Strazzullo P (2011). "Potassium intake, stroke, and cardiovascular disease a meta-analysis of prospective studies". J. Am. Coll. Cardiol. 57 (10): 1210–9. doi:10.1016/j.jacc.2010.09.070. PMID 21371638.
  24. ^ Mumoli N, Cei M (2008). "Licorice-induced hypokalemia". Int. J. Cardiol. 124 (3): e42–4. doi:10.1016/j.ijcard.2006.11.190. PMID 17320224.
  25. ^ What We Eat In America, NHANES 2013-2014 Archived 2017-02-24 at the Wayback Machine.
  26. ^ "Archived copy" (PDF). Archived from the original (PDF) on 2011-07-13. Retrieved 2007-01-30. {{cite web}}: Unknown parameter |deadurl= ignored (|url-status= suggested) (help)CS1 maint: archived copy as title (link) Energy and Nutrient Intake in the European Union

وصلات خارجية

تمّ الاسترجاع من "https://www.marefa.org/w/index.php?title=الپوتاسيوم_في_علم_الأحياء&oldid=2018392"