Məlumat

41.1B: Hüceyrə membranları vasitəsilə elektrolitlərin daşınması - Biologiya

41.1B: Hüceyrə membranları vasitəsilə elektrolitlərin daşınması - Biologiya


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

İonlar membranlar vasitəsilə passiv şəkildə yayıla bilməz; əvəzinə, onların konsentrasiyası asanlaşdırılmış diffuziya və aktiv daşınma ilə tənzimlənir.

Öyrənmə Məqsədləri

  • Osmotik təzyiq və elektrolitlərin hüceyrə membranları vasitəsilə daşınması arasındakı əlaqəni izah edin

Əsas Nöqtələr

  • Vacib ionlar passiv diffuziya ilə membranlardan keçə bilməz; edə bilsəydilər, ionların xüsusi konsentrasiyalarını saxlamaq mümkün olmazdı.
  • Osmotik təzyiq məhlulun atom və ya molekullarının sayı ilə düz mütənasibdir; ionlar qeyri-elektrolitlərə nisbətən vahid kütləyə daha çox təzyiq göstərir.
  • Yarımkeçirici membranlardan keçmək üçün elektrolit ionları asanlaşdırılmış diffuziya və aktiv nəqliyyat tələb edir.
  • Asanlaşdırılmış diffuziya məhlulun konsentrasiya qradiyenti boyunca keçməsinə imkan verən zülal əsaslı kanallar vasitəsilə baş verir.
  • Aktiv nəqliyyatda ATP-dən gələn enerji ionları konsentrasiya gradientinə qarşı hərəkət etdirən membran zülallarının formasını dəyişir.

Əsas Şərtlər

  • diffuziyanı asanlaşdırır: Molekulların və ya ionların spesifik transmembran inteqral zülallarından keçərək bioloji membrandan kortəbii keçidi.
  • passiv diffuziya: konsentrasiya qradiyenti boyunca suyun və digər molekulların membranlar arasında hərəkəti
  • aktiv nəqliyyat: maddənin hüceyrə membranı boyunca konsentrasiya qradiyenti (aşağı konsentrasiyadan yüksək konsentrasiyaya) qarşı ATP çevrilməsi ilə asanlaşdırılan hərəkəti

Hüceyrə membranları vasitəsilə elektrolitlərin daşınması

Bir çay qaşığı süfrə duzu suda asanlıqla həll olunur. Natrium xloridin həll olması onun suda ionlaşma qabiliyyətindən irəli gəlir. Duz və komponent ionlarına ayrılan digər birləşmələrə elektrolitlər deyilir. Suda natrium xlorid (NaCl) natrium ionuna (Na) ayrılır.+) və xlorid ionu (Cl). Bədən mayelərində konsentrasiyası çox yaxından tənzimlənən ən mühüm ionlar natrium (Na+), kalium (K+), kalsium (Ca+2) və maqnezium (Mg+2) kationlarıdır; və anionlar xlorid (Cl-), karbonat (CO3-2), bikarbonat (HCO3-) və fosfat (PO3-). İdrar və tərləmə zamanı bədəndən elektrolitlər itirilir. Bu səbəbdən, idmançılar artan fəaliyyət və tərləmə dövrlərində elektrolitləri və mayeləri dəyişdirməyə təşviq edilir.

Osmotik təzyiqə məhluldakı məhlulların konsentrasiyası təsir edir. Bu, həll olunan atomların və ya molekulların sayı ilə birbaşa mütənasibdir və həll olunan molekulların ölçüsündən asılı deyil. Elektrolitlər ionlara parçalanaraq məhlula nisbətən daha çox həll olunan molekul əlavə etdikləri üçün qlükoza kimi qeyri-elektrolitlərə nisbətən vahid kütləyə daha böyük osmotik təzyiq göstərirlər.

Su yarımkeçirici membranlardan passiv diffuziya yolu ilə keçir, konsentrasiya qradiyenti boyunca hərəkət edir və membranın hər iki tərəfindəki konsentrasiyanı bərabərləşdirir. Elektrolit ionları membran boyunca passiv şəkildə yayıla bilməz, lakin bunun əvəzinə yarıkeçirici membrandan keçmək üçün xüsusi mexanizmlər tələb oluna bilər. Membranlar vasitəsilə ionları daşıyan mexanizmlər diffuziya və aktiv nəqli asanlaşdırır. Məhlulların asanlaşdırılmış diffuziyası protein əsaslı kanallar vasitəsilə baş verir. Aktiv nəqliyyat ionları konsentrasiya gradientinə qarşı hərəkət etdirmək üçün ATP çevrilməsi, daşıyıcı zülallar və ya nasoslar şəklində enerji tələb edir.

Hüceyrə membranları vasitəsilə daşınma: Paul Andersen hüceyrələrin hüceyrə membranı boyunca materialları necə hərəkət etdirdiyini təsvir edir. Bütün hərəkətlər passiv və aktiv olaraq təsnif edilə bilər. Diffuziya kimi passiv daşınma enerji tələb etmir, çünki hissəciklər qradiyenti boyunca hərəkət edirlər. Aktiv nəqliyyat hissəciklər qradiyentinə qarşı hərəkət etdikcə əlavə enerji tələb edir. GLUT və Na/K nasos kimi xüsusi nümunələr daxil edilmişdir.


Hüceyrə membranı vasitəsilə ionların daşınması

Canlı orqanizmlər orqanlara, bezlərə, toxumalara, hüceyrələrə və orqanoidlərə bölünə bilər. Məhlulların və suyun hüceyrələrə və orqanoidlərə necə daxil olub çıxdığını bilmək biologiyada çox maraqlıdır. Ən çox diqqət eritrositlərə və mitoxon və shidriona yönəldilməlidir. Hüceyrə membranı mürəkkəb lipoprotein quruluşudur.

Bəzi kanallar davamlı olaraq açıqdır, digərləri isə qapılıdır, yəni açılan və ya bağlanan qapıları var. Bəziləri membran potensialındakı dəyişikliklərlə (gərginlik qapalı) bağlanır, digərləri isə bir liqand bağladıqda açılır və ya bağlanır (liqand qapalı).

Liqand çox vaxt xarici (neyrotransmitter və ya hormon) və ya daxili (hüceyrədaxili Ca++, cAMP) olur. Digər nəqliyyat zülalları ionları və digər molekulları bağlayan və sonra onların konfiqurasiyasını dəyişən, bağlanmış molekulu hüceyrə membranının bir tərəfindən digər tərəfinə keçirən daşıyıcılardır.

Molekullar yüksək konsentrasiya və şitrasiya zonalarından aşağı konsentrasiyalı ərazilərə keçir (kimyəvi qradiyenti aşağı). Kationlar mənfi yüklü sahələrə, anionlar isə müsbət yüklü sahələrə (elektrik qradiyentindən aşağı), liqand qapılı chan&shinel hərəkət edir.

Bəzi daşıyıcı zülallar yalnız bir maddəni daşıdıqları üçün uniport adlanır. Digərləri simportlar adlanır, çünki daşınma birdən çox maddənin trans­port zülalına bağlanmasını tələb edir və maddələr membran vasitəsilə birlikdə daşınır.

Bağırsağın selikli qişasında Na+ və qlu&şikozun bağırsaq lümenindən selikli qişa hüceyrələrinə asan diffuziyası ilə birgə daşınmasına cavabdehdir. Digər daşıyıcılar bir maddəni digərinə dəyişdirdikləri üçün anti-port adlanırlar. Misal: Na + – K + ATPaz.

O, ATP-nin ADP-yə hidrolizini kataliz edir və enerjini hüceyrədən 3Na + çıxarmaq və hidrolizə edilmiş hər bir ATP mol üçün hüceyrəyə 2K + almaq üçün istifadə edir. Nasosun birləşmə nisbətinin 3/2 olduğu deyilir. Onun fəaliyyəti ouabain tərəfindən inhibə edilir və ürək çatışmazlığının müalicəsində istifadə olunan rəqəmsal qlikozidlərlə bağlıdır.

Na + -K + ATPase α və β subunitindən ibarət heterodimerdir.

Na + və K + nəqli bir alt bölmə vasitəsilə baş verir.

β alt bölməsi qlikoproteindir.

Sadə diffuziya yolu ilə hüceyrə membranının lipid iki qatından keçən maddələr:

1. Bütün yağda həll olunan maddələr.

2. Lipiddə həll olunan qazlar əsasən CO2, O2 və N2.

3. Su, lipiddə həll olmasa da, kiçik molekulyar ölçülərə və yüksək kinetik enerjiyə görə keçir.

Sadə diffuziya yolu ilə hüceyrə membranının zülal kanallarından keçən maddələr:

1. İonlar əsasən Na + , K + və Ca ++ .

A. Passiv diffuziya:

1. Bəzi məhlullar konsentrasiya və şitasiya qradiyenti ilə sadə diffuziya yolu ilə hüceyrə membranından keçir.

Bu, Fick qanununun dəyişdirilməsi ilə ifadə edilə bilər:

burada, P = keçiricilik əmsalı.

C0 və Ci = membranın xaricində və içərisində məhlulun konsentrasiyası, müvafiq olaraq.

ds/dt = məhlulun hərəkət sürəti.

2. Lipiddə həll olunan məhlullar lipiddə həll olunmayan məhlullara nisbətən hüceyrə membranlarından daha asan keçir. Çünki hüceyrə membranı təxminən 0,4 nm olan ra­diusun su ilə dolu kiçik məsamələrindən ibarətdir. uyğun molekulyar ölçüdə suda həll olunan məhlulun keçdiyi, lipiddə həll olunan məhlulların nüfuz etdiyi lipid sahələri ilə əhatə olunmuşdur.

3. Su hüceyrə məsamələri vasitəsilə aşağı konsentrasiyalı məhluldan yüksək konsentrasiyalı məhlula doğru yayılır və mayenin membran üzərindən bu “kütləvi axını” axının istiqamətinə yayılan molekulları sürətləndirəcək və onların hərəkətini yavaşlatacaq. əks istiqamətdə. Bu “drag” effekti passiv diffuziyada fəaliyyət göstərən ikinci qüvvədir.

4. Fəaliyyət göstərə bilən üçüncü qüvvə membrandan keçən elektrik potensialıdır. Bir çox hüceyrə membranları daxili və xarici arasında po­tential fərq saxlaya bilər və potensial gradient hüceyrə arasında passiv daşınma üçün hərəkətverici qüvvə kimi çıxış edir. Membran passiv maneə rolunu oynayır.

B. Asanlaşdırılan köçürmə:

1. Bəzi birləşmələr, məsələn, şəkər, amin turşuları, gözləniləndən daha yüksək sürətlə membranlardan keçir. Bu, daşıyıcının təsiri ilə bağlıdır.

2. Membrandakı daşıyıcı daşınacaq maddə ilə birləşir və bir şəkildə membrandan keçərək digər tərəfdən buraxılır.

3. Ferment reaksiyaları zamanı “doyma effekti”. Daşıyıcı ferment doyduqda məhlulun daşınma sürəti artır. Bu tip bəzi vaxtlar “katalizləşdirilmiş diffuziya” adlanır.

4. Başqa bir mexanizm, köçürüləcək maddənin membrana daha asan nüfuz edəcək digərinə çevrilməsidir, məsələn, mitoxondrial membran asil koenzim A törəmələri və şitivləri üçün keçirməzdir. Asil qrupu, membrandan keçə bilən asil karnitin törəməsi yaratmaq üçün avtomobil və şinitinə köçürülür. Asil koenzim A törəməsi daha sonra membranın digər tərəfində islah edilir.

Yağ turşuları da mitoxondriyaya və xaricə köçürülə bilər.

Mitoxondriyada olan asetil-KoA, mitoxondrial membranın və şibranın keçirici olduğu sitrat əldə etmək üçün oksaloasetata köçürülə bilər. Sitrat yenidən asetil-KoA vermək üçün enzimatik olaraq parçalandığı sitoplazmaya keçir.

1. Hüceyrə pərdəsi xaricdən materialları hüceyrənin içərisinə çəkə bilən ciblər və ya invaginasiyalar əmələ gətirir.

2. Veziküllər sıxıldıqları hüceyrəyə uzanır və nəhayət, bəzi və utancaq bir şəkildə məzmunlarını hüceyrəyə buraxırlar.

3. Bu proses döl və yeni doğulmuş və utancaq heyvanlarda baş verir və bağırsaqdan bütöv zülalın sorulmasına kömək edir.

D. İonların nəqli:

1. Membran özü qütb qruplarını ehtiva edir və buna görə də elektrik yüklüdür.

2. Əksər ionların daşınması qeyri-elektrolitlərə nisbətən daha yavaş baş verir. Lakin H + , OH - bütün hüceyrə membranlarına asanlıqla nüfuz edir. Qırmızı hüceyrəyə Cl - və HCO - asanlıqla nüfuz edir 3.

3. İonların, xüsusən Na + və K + nın keçiriciliyi çox kiçikdir. Hüceyrələrdə tez-tez rast gəlinən yüksək K+ konsentrasiyası və Na+-nın aşağı konsentrasiyası enerji sərfini nəzərdə tutan xüsusi mexanizmlə saxlanılır.

E. Aktiv Nəqliyyat:

1. Məhlulların konsentrasiya və konsentrasiya qradientinə qarşı membranlardan çox vaxt keçə bilməsi prosesi enerji tələb edir. Bu proses aktiv nəqliyyat adlanır.

2. Aktiv nəqliyyat nazik bağırsaqdan qlükoza və qalaktozanın, amin turşularının və orqanizm üçün vacib olan digər maddələrin udulmasında və udulmasında iştirak edir.

3. Na + xaricə və K + daxil etməyə məcbur edən aktiv nəqliyyat qurğusu “Natrium Pompası” adlanır.

4. Mexanizm Na + və K + üçün müxtəlif af­finities ilə iki formada mövcud ola bilən bir daşıyıcı tələb edir. ATPaz burada iştirak edir (bax qlükoza aktiv nəqli).


3. Osmos

Osmos (yunan dilindən osmos = itələmək) suyun daha az konsentrasiyalı məhluldan (hipotonik məhlul) daha yüksək konsentrasiyası olan məhlula (hipertonik məhlul) hüceyrə membranları boyunca hərəkətidir. Osmoz orqanizmdə suyun əsas paylanması mexanizmidir [1] .

Su və meyvə şirələri kimi adi içkilər içdiyiniz zaman bağırsaqlarınızdakı maye qan plazmasına nisbətən daha az konsentrasiyaya (hipotonik) çevriləcək, beləliklə osmoz prinsipi ilə bağırsaq divarından qana keçəcək.

Osmoz da problemlər yarada bilər:

Laktoza dözümsüzlüyü olan bir şəxs çoxlu süd içdikdə, sorulmamış laktoza bağırsaq mayesində yığılacaq və bu, bağırsaq divarındakı maye ilə əlaqədar olaraq hipertonik hala gələcək və buna görə də maye bağırsaq divarından bağırsaqlara keçməyə başlayacaq. bağırsaq və beləliklə ishala səbəb olur.

İnsan qısa müddətdə çoxlu su içdikdə və duz qəbul etmədikdə və ya çox az istifadə etdikdə, bağırsaqdan qan plazmasına sorulan su beyindəki maye ilə müqayisədə qan plazmasını daha az konsentrasiyalı (hipotonik) edər, ona görə də su qandan beyin hüceyrələrinə keçəcək və nəticədə beyin şişəcək. Buna su intoksikasiyası deyilir.


Hüceyrə membranları arasında nəql

Hüceyrənin həyatının əsas və davamlı hissələri qida maddələrinin qəbulu və tullantıların xaric edilməsidir. Bütün bunlar hüceyrə membranından keçməlidir.

Nəqliyyat membran boyunca diffuziya və osmoz yolu ilə baş verə bilər. Bu, bir vesikül hüceyrə membranına içəridən yapışdıqda və sonra cib əmələ gətirmək üçün açıldıqda, içindəkiləri xaricə çıxardıqda da baş verə bilər. Bunu ekzositoz adlandırmaq olar. Hüceyrə pərdəsi də xaricdən bir şeyi əhatə edə və onu əhatə edərək hüceyrəyə daxil edə bilər. Bu endositoz və ya faqositoz adlandırıla bilər.

Molekulların aşağı konsentrasiyalı bölgədən yüksək konsentrasiyalı bir bölgəyə membrandan keçdiyi nümunələr də var və bu, molekulları konsentrasiyada yoxuşa "nasos etmək" üçün enerji mənbəyi tələb edir. Belə proseslər aktiv nəqliyyat adlanır.


Hüceyrə membranının quruluşu və tərkibi

Şəkil 1. Fosfolipid strukturu. Fosfolipid molekulu hidrofilik olan qütb fosfat "baş" və hidrofobik olan qeyri-qütblü lipid "quyruq"dan ibarətdir. Doymamış yağ turşuları hidrofobik quyruqlarda bükülmələrə səbəb olur.

The hüceyrə membranı əsasən arxa-arxa fosfolipidlərdən (“ikiqat”) ibarət olduqca elastik strukturdur. Xolesterol da mövcuddur, bu da membranın axıcılığına kömək edir və membranın içərisində müxtəlif funksiyaları yerinə yetirən müxtəlif zülallar var. Tək bir fosfolipid molekulunun bir ucunda “baş” adlanan fosfat qrupu və lipid quyruqlarını təşkil edən iki yan-yana yağ turşuları zəncirləri vardır (Şəkil 1). Fosfat qrupu mənfi yüklüdür, başı qütblü və hidrofilik edir - ya da "suyu sevən".

A hidrofilik molekul (və ya molekulun bölgəsi) suya cəlb olunandır. Beləliklə, fosfat başları həm hüceyrədənkənar, həm də hüceyrədaxili mühitin su molekullarına cəlb olunur. Digər tərəfdən, lipid quyruqları yüksüz və ya qeyri-qütblüdür və hidrofobikdir - ya da "sudan qorxan".

A hidrofobik molekul (və ya molekulun bölgəsi) su ilə itələyir və itələyir. Bəzi lipid quyruqları doymuş yağ turşularından, bəzilərində isə doymamış yağ turşularından ibarətdir. Bu birləşmə daim hərəkətdə olan quyruqların axıcılığını artırır. Beləliklə, fosfolipidlər amfipatik molekullardır.

An amfipatik molekul həm hidrofilik, həm də hidrofobik bölgəni ehtiva edən bir molekuldur. Əslində, sabun amfipatik xüsusiyyətlərə malik olduğundan yağ və yağ ləkələrini çıxarmaq üçün işləyir. Hidrofilik hissə suda həll oluna bilər, hidrofobik hissə isə yağları misellərdə saxlaya bilir və sonra yuyula bilər.

Şəkil 2. Fospolipid ikiqatlı. Fosfolipid ikiqatlı quyruqdan quyruğa düzülmüş iki bitişik fosfolipid təbəqəsindən ibarətdir. Hidrofobik quyruqlar bir-biri ilə birləşərək membranın daxili hissəsini əmələ gətirir. Qütb başları hüceyrənin içərisində və xaricində olan maye ilə təmasda olur.

Hüceyrə membranı iki bitişik fosfolipid təbəqəsindən ibarətdir. Bir təbəqənin lipid quyruğu digər təbəqənin lipid quyruğuna baxaraq iki təbəqənin interfeysində birləşir. Fosfolipid başları xaricə baxır, bir təbəqə hüceyrənin daxili hissəsinə, bir təbəqə isə xarici tərəfə məruz qalır (Şəkil 2).

Fosfat qrupları qütblü və hidrofilik olduğundan hüceyrədaxili mayedə suya cəlb olunurlar. Hüceyrədaxili maye (ICF) hüceyrənin maye daxili hissəsidir. Fosfat qrupları da hüceyrədənkənar mayeyə cəlb olunur. Hüceyrədənkənar maye (ECF) hüceyrə membranının qapağından kənarda olan maye mühitdir. İnterstisial maye (IF) qan damarlarında olmayan hüceyrədənkənar mayeyə verilən termindir. Lipid quyruqları hidrofobik olduğundan, bu boşluqdan sulu hüceyrədaxili və hüceyrədənkənar maye istisna olmaqla, membranın daxili bölgəsində birləşirlər. Hüceyrə membranında çoxlu zülallar, həmçinin fosfolipid ikiqatlı ilə əlaqəli digər lipidlər (xolesterol kimi) var. Membranın mühüm xüsusiyyəti onun maye olaraq qalmasıdır ki, hüceyrə membranındakı lipidlər və zülallar möhkəm bir şəkildə bağlanmır.

Membran zülalları

Lipid ikiqatlı hüceyrə membranının əsasını təşkil edir, lakin müxtəlif zülallarla zəngindir. Hüceyrə membranı ilə ümumi şəkildə əlaqəli olan iki fərqli zülal növü ayrılmaz zülallar və periferik proteindir (Şəkil 3). Adından da göründüyü kimi, an inteqral protein membrana daxil olan bir zülaldır. A kanal proteini müəyyən ionlar kimi xüsusi materialların hüceyrəyə və ya hüceyrədən çıxmasına seçici şəkildə imkan verən ayrılmaz bir zülal nümunəsidir.

Şəkil 3. Hüceyrə membranı. Hüceyrənin hüceyrə membranı zülallar və xolesterol daxil olmaqla, bəziləri karbohidrat qrupları ilə birləşmiş çoxlu müxtəlif molekulyar komponentləri ehtiva edən bir fosfolipid ikiqatlıdır.

İnteqral zülalların digər mühüm qrupu hüceyrə tanıma zülallarıdır ki, onlar hüceyrənin şəxsiyyətini qeyd etməyə xidmət edir ki, digər hüceyrələr tərəfindən də tanınsın. A reseptor hüceyrənin xaricində müəyyən bir molekulu seçici şəkildə bağlaya bilən bir tanınma zülalının bir növüdür və bu bağlanma hüceyrə daxilində kimyəvi reaksiyaya səbəb olur. A liqand reseptoru bağlayan və aktivləşdirən xüsusi molekuldur. Bəzi inteqral zülallar həm reseptor, həm də ion kanalı kimi ikili rol oynayır. Reseptor-liqand qarşılıqlı təsirinin bir nümunəsi, dopamin kimi nörotransmitterləri bağlayan sinir hüceyrələrindəki reseptorlardır. Bir dopamin molekulu bir dopamin reseptor zülalına bağlandıqda, transmembran zülalının içərisindəki bir kanal müəyyən ionların hüceyrəyə axmasına icazə vermək üçün açılır.

Bəzi inteqral membran zülalları qlikoproteinlərdir. A qlikoprotein hüceyrədənkənar matrisə uzanan karbohidrat molekulları olan bir zülaldır. Qlikoproteinlərə əlavə edilmiş karbohidrat etiketləri hüceyrənin tanınmasına kömək edir. Membran zülallarından və hətta bəzi membran lipidlərindən uzanan karbohidratlar birlikdə qlikokaliksi əmələ gətirirlər.

The qlikokaliks hüceyrə membranına yapışmış qlikoproteinlərdən və digər karbohidratlardan əmələ gələn hüceyrə ətrafında qeyri-səlis görünən örtükdür. Glikokaliks müxtəlif rollara malik ola bilər. Məsələn, hüceyrənin başqa bir hüceyrəyə bağlanmasına imkan verən molekullara, hormonlar üçün reseptorlara və ya qida maddələrini parçalayan fermentlərə malik ola bilər. Bir insanın bədənində tapılan qlikokalislər, həmin şəxsin genetik quruluşunun məhsullarıdır. Onlar fərdin trilyonlarla hüceyrəsinin hər birinə insanın bədəninə aid olan “şəxsiyyət” verir. Bu şəxsiyyət, insanın immun müdafiə hüceyrələrinin insanın öz bədən hüceyrələrinə hücum etməməyi "bilməsinin" əsas yoludur, eyni zamanda başqa bir şəxs tərəfindən bağışlanan orqanların rədd edilməsinin səbəbi də budur.

Periferik zülallar adətən lipid ikiqatının daxili və ya xarici səthində olur, lakin eyni zamanda inteqral zülalın daxili və ya xarici səthinə də yapışa bilər. Bu zülallar adətən hüceyrə üçün xüsusi funksiyanı yerinə yetirirlər. Bağırsaq hüceyrələrinin səthindəki bəzi periferik zülallar, məsələn, qida maddələrini hüceyrələrdən keçib qana keçə bilən ölçülərə qədər parçalamaq üçün həzm fermenti kimi fəaliyyət göstərir.

Hüceyrə membranı vasitəsilə daşınma

Hüceyrə pərdəsinin ən böyük möcüzələrindən biri onun hüceyrə daxilindəki maddələrin konsentrasiyasını tənzimləmək qabiliyyətidir. Bu maddələrə Ca++, Na+, K+ və Cl kimi ionlar daxildir – qida maddələri, o cümlədən şəkərlər, yağ turşuları, amin turşuları və tullantı məhsulları, xüsusilə karbon dioksid (CO)2), hüceyrəni tərk etməlidir. Membranın lipid ikiqat quruluşu birinci səviyyəli nəzarəti təmin edir. Fosfolipidlər bir-birinə sıx şəkildə yığılmışdır və membran hidrofobik bir daxili hissəyə malikdir. Bu quruluş membranın seçici keçirici olmasına səbəb olur. Var olan membran seçici keçiricilik yalnız müəyyən meyarlara cavab verən maddələrin ondan köməksiz keçməsinə imkan verir. Hüceyrə membranı vəziyyətində, yalnız nisbətən kiçik, qeyri-qütblü materiallar lipid iki qatından keçə bilər (unutmayın ki, membranın lipid quyruqları qeyri-polyardır). Bunların bəzi nümunələri digər lipidlər, oksigen və karbon qazı qazları və spirtdir. Bununla belə, suda həll olunan materiallar, məsələn, qlükoza, amin turşuları və elektrolitlər, membranı keçmək üçün bəzi yardıma ehtiyac duyurlar, çünki onlar fosfolipid iki qatının hidrofobik quyruqları tərəfindən itilirlər. Membrandan keçən bütün maddələr bunu enerjinin tələb olunub-olunmamasına görə təsnif edilən iki ümumi üsuldan biri ilə edir. Passiv nəqliyyat maddələrin hüceyrə enerjisi sərf etmədən membran boyunca hərəkətidir. Əksinə, aktiv nəqliyyat adenozin trifosfat (ATP) enerjisindən istifadə edərək maddələrin membran boyunca hərəkətidir.

Passiv Nəqliyyat

Anlamaq üçün Necə maddələr hüceyrə membranı boyunca passiv hərəkət edir, konsentrasiya qradiyenti və diffuziyanı başa düşmək lazımdır. A konsentrasiya qradiyenti kosmosda maddənin konsentrasiyasındakı fərqdir. Molekullar (və ya ionlar) daha çox cəmləşdikləri yerdən həmin məkanda bərabər paylanana qədər daha az cəmləşdikləri yerə yayılacaqlar/diffuziya edəcəklər. (Molekullar bu şəkildə hərəkət etdikdə, hərəkət etdikləri deyilir aşağı onların konsentrasiya qradiyenti.) Diffuziya hissəciklərin yüksək konsentrasiyalı ərazidən aşağı konsentrasiyalı sahəyə hərəkətidir. Bir neçə ümumi nümunə bu konsepsiyanı izah etməyə kömək edəcəkdir. Təsəvvür edin ki, qapalı vanna otağındasınız. Bir şüşə ətir səpilsəydi, qoxu molekulları təbii olaraq şüşəni buraxdıqları yerdən vanna otağının bütün künclərinə yayılacaq və bu diffuziya konsentrasiya gradienti qalmayana qədər davam edəcək. Başqa bir misal, bir stəkan çaya qoyulmuş bir qaşıq şəkərdir. Nəhayət, şəkər konsentrasiya gradienti qalmayana qədər çay boyunca yayılacaq. Hər iki halda, otaq daha isti və ya çay daha isti olarsa, diffuziya daha da sürətlə baş verir, çünki molekullar bir-birinə çırpılır və soyuq temperaturdan daha sürətli yayılır. 98,6 ° F ətrafında daxili bədən istiliyinə sahib olmaq, bədən daxilində hissəciklərin yayılmasına da kömək edir.

Yarımkeçirici membranın bir tərəfində, məsələn, hüceyrə membranlarında bir maddə daha çox konsentrasiyada olduqda, membran boyunca konsentrasiya qradiyenti ilə aşağı hərəkət edə bilən hər hansı bir maddə bunu edəcəkdir. Hüceyrə membranının lipid qatından asanlıqla yayıla bilən maddələri, məsələn, oksigen qazları (O2) və CO2. O2 ümumiyyətlə hüceyrələrə yayılır, çünki onların xaricində daha çox cəmləşmişdir və CO2 adətən hüceyrələrdən yayılır, çünki onların içərisində daha çox cəmləşmişdir. Bu nümunələrin heç biri hüceyrə tərəfindən heç bir enerji tələb etmir və buna görə də membran boyunca hərəkət etmək üçün passiv nəqliyyatdan istifadə edirlər. Davam etməzdən əvvəl hüceyrə membranı boyunca yayıla bilən qazları nəzərdən keçirməlisiniz. Hüceyrələr metabolizm zamanı oksigeni sürətlə istifadə etdiyinə görə, adətən daha az O konsentrasiyası olur2 xaricdən daha çox hüceyrə daxilində. Nəticədə, oksigen interstisial mayedən birbaşa membranın lipid qatından keçərək hüceyrə daxilində sitoplazmaya diffuzasiya ediləcək. Digər tərəfdən, çünki hüceyrələr CO istehsal edir2 maddələr mübadiləsinin əlavə məhsulu kimi, CO2 konsentrasiyası sitoplazmada yüksəlir, buna görə də CO2 hüceyrədən lipid ikiqat təbəqəsi vasitəsilə və onun konsentrasiyasının aşağı olduğu interstisial mayeyə keçəcək. Molekulların daha çox cəmləşdikləri yerdən daha az konsentrasiya olduqları yerə yayılmasının bu mexanizmi sadə diffuziya adlanan passiv daşıma formasıdır (Şəkil 4).

Şəkil 4. Hüceyrə (plazma) membranı üzrə sadə diffuziya. Lipid ikiqatının quruluşu sadə diffuziya yolu ilə yalnız kiçik, qeyri-qütblü maddələrin, məsələn, oksigen və karbon qazı kimi hüceyrə membranından konsentrasiya qradiyenti ilə aşağı keçməsinə imkan verir.

Hüceyrə membranının hər iki tərəfində suda həll olunan məhlullar konsentrasiya qradiyenti ilə aşağı diffuziyaya meylli olacaqlar, lakin əksər maddələr hüceyrə membranının lipid qatından sərbəst keçə bilmədiklərinə görə onların hərəkəti zülal kanalları və membranda xüsusi nəqliyyat mexanizmləri ilə məhdudlaşır. . Asanlaşdırılmış diffuziya ölçülərinə və/və ya qütblərinə görə lipid ikiqatını keçə bilməyən maddələr üçün istifadə olunan diffuziya prosesidir (Şəkil 5). Asanlaşdırılmış diffuziyanın ümumi nümunəsi, qlükozanın ATP yaratmaq üçün istifadə edildiyi hüceyrəyə hərəkətidir. Qlükoza hüceyrənin xaricində daha çox konsentrə ola bilsə də, həm böyük, həm də qütb olduğu üçün sadə diffuziya yolu ilə lipid ikiqatını keçə bilməz. Bunu həll etmək üçün qlükoza daşıyıcısı adlanan xüsusi daşıyıcı zülal qlükoza molekullarını hüceyrəyə köçürərək onun daxilə yayılmasını asanlaşdıracaq.

Şəkil 5. Asanlaşdırılmış diffuziya. (a) Hüceyrə (plazma) membranından keçən maddələrin asanlaşdırılmış diffuziyası kanal zülalları və daşıyıcı zülallar kimi zülalların köməyi ilə baş verir. Kanal zülalları daşıyıcı zülallara nisbətən daha az seçicidir və adətən yükləri ölçüsünə və yükünə görə yüngül şəkildə fərqləndirirlər. (b) Daşıyıcı zülallar daha seçicidir, çox vaxt yalnız müəyyən bir molekulun keçməsinə imkan verir.

Bəzi hallarda, asanlaşdırılmış diffuziya iki maddəni membran boyunca eyni istiqamətdə hərəkət etdirə bilər, buna "simport" deyilir. Məsələn, bağırsaq hüceyrələrində natrium ionları və qlükoza molekulları hüceyrələrə birgə daşınır. Digər hallarda, asanlaşdırılmış diffuziya yalnız elektrolitlər (kiçik yüklü ionlar) kimi xüsusi məhlullar üçün membrandan keçmək üçün tunelə bənzər kanal tələb edə bilər (buna “uniport” deyilir). Nümunə olaraq, natrium ionları (Na +) hüceyrələrdən kənarda yüksək konsentrasiyaya malik olsalar da, bu elektrolitlər qütbləşir və membranın qeyri-polyar lipid qatından keçə bilmirlər. Onların yayılması natrium kanallarını (və ya "məsamələri") meydana gətirən membran zülalları tərəfindən asanlaşdırılır, beləliklə Na + ionları konsentrasiya qradiyenti ilə hüceyrələrin xaricindən hüceyrələrin içərisinə doğru hərəkət edə bilər. Amin turşuları kimi hüceyrəyə daxil olmaq və ya tullantılar kimi hüceyrədən çıxmaq üçün asanlaşdırılmış diffuziyaya məruz qalmalı olan bir çox başqa məhlullar var. Asanlaşdırılmış diffuziya passiv bir proses olduğundan, hüceyrənin enerji xərcləməsini tələb etmir. Su həm də zülal kanalları vasitəsilə və ya membranın özünün lipid quyruqları arasında sürüşərək bütün hüceyrələrin hüceyrə membranı boyunca sərbəst hərəkət edə bilər. Osmos suyun yarımkeçirici membran vasitəsilə yayılmasıdır (Şəkil 6).

Şəkil 6. Osmos. Osmoz suyun konsentrasiya qradiyenti ilə yarıkeçirici membran vasitəsilə yayılmasıdır. Əgər membran məhlul üçün olmasa da, suya keçiricidirsə, su daha az su konsentrasiyası olan tərəfə (və beləliklə, daha yüksək məhlulun konsentrasiyası tərəfinə) diffuziya edərək öz konsentrasiyasını bərabərləşdirəcəkdir. Sol tərəfdəki şüşədə, membranın sağ tərəfindəki məhlul hipertonikdir.

Su molekullarının hərəkəti özü hüceyrələr tərəfindən tənzimlənmir, buna görə də hüceyrələrin hüceyrələrdən kənarda (hüceyrədənkənar mayedə) həll olunan maddələrin konsentrasiyasının hüceyrə daxilində həll olunan maddələrin konsentrasiyasına bərabər olduğu bir mühitə məruz qalması vacibdir ( sitoplazmada). Məhlulların konsentrasiyası eyni olan iki məhlul deyilir izotonik (bərabər gərginlik). Hüceyrələr və onların hüceyrədənkənar mühitləri izotonik olduqda, su molekullarının konsentrasiyası hüceyrələrin xaricində və daxilində eyni olur və hüceyrələr öz normal formasını (və funksiyasını) saxlayırlar. Osmoz hüceyrənin xaricində və hüceyrə daxilində həll olunan maddələr arasında balanssızlıq olduqda baş verir. Başqa bir məhluldan daha çox məhlul konsentrasiyası olan məhlul deyilir hipertonik, və su molekulları hipertonik məhlula diffuziyaya meyllidirlər (Şəkil 7). Hipertonik məhluldakı hüceyrələr su osmos vasitəsilə hüceyrəni tərk etdikcə büzülür. Bunun əksinə olaraq, digər məhluldan daha az məhlul konsentrasiyası olan məhlul deyilir hipotonikvə su molekulları hipotonik məhluldan yayılmağa meyllidirlər. Hipotonik məhluldakı hüceyrələr çox su götürəcək və nəticədə partlama riski ilə şişəcək. Canlılarda homeostazın kritik cəhəti bədənin bütün hüceyrələrinin izotonik məhlulda olduğu daxili mühit yaratmaqdır. Müxtəlif orqan sistemləri, xüsusən də böyrəklər, bu homeostazı qorumaq üçün çalışır.

Şəkil 7. Məhlulların konsentrasiyası. Hipertonik məhlulda məhlulun konsentrasiyası digər məhluldan daha yüksəkdir. İzotonik məhlulun digər məhluluna bərabər məhlul konsentrasiyası var. Hipotonik məhlulda məhlulun konsentrasiyası digər məhluldan daha aşağıdır.

Materialları bölmələr arasında passiv şəkildə daşımaq üçün diffuziyadan başqa başqa bir mexanizm filtrasiyadır. Maddənin daha çox konsentrasiya olunduğu yerdən daha az konsentrasiyaya doğru diffuziyasından fərqli olaraq, filtrasiya mayeni və onun içindəki məhlulları daha yüksək təzyiq sahəsindən daha aşağı təzyiq sahəsinə itələyən hidrostatik təzyiq qradiyentindən istifadə edir. Filtrasiya orqanizmdə son dərəcə vacib bir prosesdir. Məsələn, qan dövranı sistemi plazma və maddələri kapilyarların endotel membranı boyunca və ətrafdakı toxumalara köçürmək üçün filtrasiyadan istifadə edərək hüceyrələri qida maddələri ilə təmin edir. Böyrəklərdə filtrasiya təzyiqi qan dövranından tullantıların çıxarılması mexanizmini təmin edir.

Aktiv Nəqliyyat

Yuxarıda təsvir edilən bütün nəql üsulları üçün hüceyrə heç bir enerji sərf etmir. Maddələrin passiv daşınmasına kömək edən membran zülalları bunu ATP istifadə etmədən edir. Aktiv daşınma zamanı ATP bir maddənin membrandan keçməsi tələb olunur, çox vaxt protein daşıyıcılarının köməyi ilə və adətən qarşı onun konsentrasiyası qradiyenti. Aktiv nəqliyyatın ən çox yayılmış növlərindən biri nasos kimi xidmət edən zülalları əhatə edir. “Nasos” sözü, yəqin ki, velosiped və ya basketbol topunun təkərini vurmaq üçün enerjidən istifadə etmək düşüncələrini özündə cəmləşdirir. Eynilə, bu membran zülallarına maddələrin - molekulların və ya ionların - membran boyunca, adətən onların konsentrasiya qradiyenti ilə (aşağı konsentrasiyalı ərazidən yüksək konsentrasiya sahəsinə) daşınması üçün ATP enerjisi tələb olunur. The natrium-kalium nasosu, N + /K + ATPase də adlanır, kalium hüceyrəyə hərəkət edərkən natriumu hüceyrədən çıxarır. Na + / K + nasosu bir çox hüceyrə növünün membranlarında olan vacib bir ion nasosudur. Bu nasoslar daim natrium ionlarını çıxaran və hüceyrə membranlarında elektrik gradientini saxlamaq üçün kalium ionlarını çəkən sinir hüceyrələrində xüsusilə boldur. An elektrik gradienti fəzada elektrik yükünün fərqidir. Məsələn, sinir hüceyrələrinə gəldikdə, elektrik gradienti hüceyrənin daxili və xarici hissələri arasında mövcuddur, içərisi xaricə nisbətən mənfi yüklüdür (təxminən -70 mV). Mənfi elektrik qradiyenti saxlanılır, çünki hər bir Na + /K + nasosu istifadə olunan hər bir ATP molekulu üçün hüceyrədən üç Na + ionunu və iki K + ionunu hüceyrəyə köçürür (Şəkil 8). Bu proses sinir hüceyrələri üçün o qədər vacibdir ki, onların ATP istifadəsinin çox hissəsini təşkil edir.

Şəkil 8. Natrium-Kalium Pompası. Natrium-kalium pompası bir çox hüceyrə (plazma) membranlarında olur. ATP ilə təchiz edilmiş nasos natrium və kalium ionlarını hər biri konsentrasiya qradiyenti ilə əks istiqamətə hərəkət etdirir. Nasosun bir dövrəsində üç natrium ionu çıxarılır və iki kalium ionu hüceyrəyə idxal olunur.

Aktiv nəqliyyatın digər formaları membran daşıyıcılarını əhatə etmir. Endositoz ("hüceyrəyə" gətirmə) hüceyrənin hüceyrə membranının bir hissəsinə daxil olan materialı udması və sonra membranın həmin hissəsini sıxaraq çıxarması prosesidir (Şəkil 9). Sıxıldıqdan sonra membranın hissəsi və onun tərkibi müstəqil, hüceyrədaxili vezikülə çevrilir. A vezikül membranlı kisədir - lipid ikiqatlı membranla məhdudlaşan sferik və içi boş orqanoid. Endositoz tez-tez parçalanmalı və ya həzm edilməli olan materialları hüceyrəyə gətirir. Faqositoz (“hüceyrə yemək”) böyük hissəciklərin endositozudur. Bir çox immun hüceyrələri işğalçı patogenlərin faqositozunda iştirak edir. Kiçik Pac-men kimi, onların işi bakterial hüceyrələri işğal etmək, onları faqositləşdirmək və həzm etmək kimi arzuolunmaz maddələr üçün bədən toxumalarını patrul etməkdir. Faqositozdan fərqli olaraq, pinositoz (“hüceyrə içmək”) tərkibində həll olunmuş maddələr olan mayeni membran vezikülləri vasitəsilə hüceyrəyə gətirir.

Şəkil 9. Endositozun üç forması. Endositoz hüceyrə membranından istifadə edərək hüceyrədənkənar materialları əhatə edən aktiv nəqliyyat formasıdır. (a) Nisbətən qeyri-selektiv olan faqositozda hüceyrə böyük bir hissəciyi qəbul edir. (b) Pinositozda hüceyrə mayedəki kiçik hissəcikləri qəbul edir. (c) Əksinə, reseptor vasitəçiliyi ilə endositoz olduqca seçicidir. Xarici reseptorlar xüsusi bir ligand bağladıqda, hüceyrə liqandın endositozlanması ilə cavab verir.

Şəkil 10. Ekzositoz. Ekzositoz, əksinə, endositoza bənzəyir. İxrac üçün nəzərdə tutulan material hüceyrənin içərisindəki vezikülə qablaşdırılır. Vezikülün membranı hüceyrə membranı ilə birləşir və məzmunu hüceyrədənkənar boşluğa buraxılır.

Faqositoz və pinositoz hüceyrədənkənar materialın böyük hissələrini alır və onlar adətən gətirdikləri maddələrdə yüksək selektiv deyillər. Hüceyrələr reseptor vasitəçiliyi ilə endositoz vasitəsilə xüsusi maddələrin endositozunu tənzimləyir. Reseptor vasitəçiliyi ilə endositoz hüceyrə membranının müəyyən bir maddə üçün spesifik olan çoxlu reseptorları ehtiva edən bir hissəsi tərəfindən endositozdur. Səth reseptorları kifayət qədər miqdarda xüsusi maddəni (reseptorun liqandını) bağladıqdan sonra hüceyrə hüceyrə membranının reseptor-liqand komplekslərini ehtiva edən hissəsini endositozlayacaq. Hemoqlobinin zəruri komponenti olan dəmir bu şəkildə qırmızı qan hüceyrələri tərəfindən endositozlanır. Dəmir qanda transferrin adlı zülalla bağlanır. Qırmızı qan hüceyrələrinin səthindəki xüsusi transferrin reseptorları dəmir-transferrin molekullarını, hüceyrə isə reseptor-liqand komplekslərini endositozlaşdırır. Endositozdan fərqli olaraq, ekzositoz (“hüceyrədən çıxarmaq”) vezikulyar nəqliyyatdan istifadə edərək hüceyrənin material ixrac etməsi prosesidir (Şəkil 10).

Bir çox hüceyrə, ixrac üçün məhsul istehsal edən bir fabrik kimi ifraz edilməli olan maddələr istehsal edir. Bu maddələr adətən hüceyrə daxilində membrana bağlı veziküllərə qablaşdırılır. Vezikül membranı hüceyrə membranı ilə birləşdikdə, vezikül tərkibini interstisial mayeyə buraxır. Sonra vezikül membranı hüceyrə membranının bir hissəsinə çevrilir. Mədə və mədəaltı vəzinin hüceyrələri ekzositoz yolu ilə həzm fermentləri istehsal edir və ifraz edir (Şəkil 11). Endokrin hüceyrələr bütün bədənə göndərilən hormonları istehsal edir və ifraz edir, bəzi immun hüceyrələr isə immun reaksiyaları üçün vacib olan çoxlu miqdarda histamin istehsal edir və ifraz edir.

Şəkil 11. Pankreas Hüceyrələrinin Ferment Məhsulları. Pankreas acinar hüceyrələri qida həzm edən bir çox ferment istehsal edir və ifraz edir. Bu elektron mikroqrafiyada kiçik qara qranullar ekzositoz yolu ilə hüceyrələrdən xaric ediləcək fermentlərlə dolu ifrazat vezikülləridir. LM × 2900. (Mikroqrafik Miçiqan Universiteti Tibb Məktəbinin Regentləri tərəfindən təmin edilmişdir © 2012)

Hüceyrə xəstəlikləri: Kistik fibroz

Kistik fibroz (KF) ABŞ-da təxminən 30.000 insanı təsir edir və hər il təxminən 1000 yeni hal qeydə alınır. Genetik xəstəlik ən çox tənəffüs çətinliyinə və xroniki ağciyər infeksiyalarına səbəb olan ağciyərlərə ziyan vurması ilə tanınır, lakin qaraciyər, mədəaltı vəzi və bağırsaqları da təsir edir. Təxminən 50 il əvvəl CF ilə doğulan uşaqlar üçün proqnoz çox acınacaqlı idi - gözlənilən ömür uzunluğu nadir hallarda 10 ildən çox idi. Bu gün, tibbi müalicədə irəliləyişlərlə, bir çox CF xəstələri 30 yaşlarını yaşayır.

CF simptomları kistik fibroz transmembran keçiricilik tənzimləyicisi və ya CFTR adlanan arızalı membran ion kanalının nəticəsidir. Sağlam insanlarda CFTR proteini hüceyrədən Cl - ionlarını daşıyan ayrılmaz membran zülalıdır. CF olan bir insanda CFTR geni mutasiyaya uğrayır, beləliklə, hüceyrə adətən membrana daxil edilməyən, əksinə hüceyrə tərəfindən parçalanan qüsurlu kanal zülalı istehsal edir. CFTR işləmək üçün ATP tələb edir və onun Cl-nəqliyyatını aktiv nəqliyyat formasına çevirir. Bu xüsusiyyət tədqiqatçıları uzun müddət çaşdırdı, çünki Cl - ionları həqiqətən axır aşağı hüceyrələrdən daşındıqda onların konsentrasiya qradiyenti. Aktiv nəqliyyat ümumiyyətlə ionları pompalayır qarşı onların konsentrasiya qradiyenti, lakin CFTR bu qayda üçün bir istisna təqdim edir. Normal ağciyər toxumasında Cl-nin hüceyrədən kənarda hərəkəti hüceyrədən dərhal kənarda Cl--zəngin, mənfi yüklü bir mühit saxlayır. Bu, tənəffüs sisteminin epiteliya astarında xüsusilə vacibdir.

Tənəffüs epiteliya hüceyrələri toz, bakteriya və digər zibilləri tutmağa xidmət edən selik ifraz edir. Kirpik (cəm = kirpiklər) müəyyən hüceyrələrdə olan tük kimi əlavələrdən biridir. Epitel hüceyrələrindəki kirpiklər selik və onun sıxılmış hissəciklərini tənəffüs yollarından yuxarı, ağciyərlərdən kənara doğru hərəkət etdirir. Effektiv şəkildə yuxarıya doğru hərəkət etmək üçün selik çox viskoz ola bilməz, əksinə nazik, sulu bir tutarlılığa sahib olmalıdır. Cl-nin daşınması və hüceyrədən kənarda elektronmənfi mühitin saxlanması Na + kimi müsbət ionları hüceyrədənkənar boşluğa cəlb edir. Hüceyrədənkənar boşluqda həm Cl, həm də Na + ionlarının toplanması su molekullarının az konsentrasiyası olan məhlulla zəngin mucus yaradır. Nəticədə, osmoz vasitəsilə su hüceyrələrdən və hüceyrədənkənar matrisdən selikə keçir və onu "nazikləşdirir". Normal bir tənəffüs sistemində selik tənəffüs sistemindən kənara atılmaq üçün kifayət qədər sulanmış şəkildə saxlanılır.

CFTR kanalı yoxdursa, Cl – ionları adekvat sayda hüceyrədən xaricə daşınmır və beləliklə onların müsbət ionlar çəkməsinə mane olur. ifraz olunan mucusda ionların olmaması normal su konsentrasiyası gradientinin olmaması ilə nəticələnir. Beləliklə, suyu mukusa çəkən osmotik təzyiq yoxdur. Yaranan mucus qalın və yapışqandır və kirpikli epiteliya onu tənəffüs sistemindən effektiv şəkildə çıxara bilməz. Ağciyərlərdəki keçid yolları daşıdığı zibillə birlikdə seliklə tıxanır. Bakterial infeksiyalar daha asan baş verir, çünki bakterial hüceyrələr ağciyərlərdən effektiv şəkildə daşınmır.


Osmoregulyasiya

Osmorequlyasiya bədəndəki membranlar arasında duz və su balansının (osmotik tarazlığın) qorunması prosesidir. Hüceyrələrin içərisində və ətrafdakı mayelər su, elektrolitlər və qeyri-elektrolitlərdən ibarətdir. Elektrolit suda həll edildikdə ionlara ayrılan bir birləşmədir. Qeyri-elektrolit, əksinə, suda ionlara parçalanmır. Bədənin mayelərinə qan plazması, hüceyrələrdə olan maye və bədənin hüceyrə və toxumaları arasındakı boşluqlarda mövcud olan interstisial maye daxildir. Bədənin membranları (hüceyrələri əhatə edən membranlar, həm də bədən boşluqlarını əhatə edən hüceyrələrdən ibarət &ldquomembranlar&rdquo) yarımkeçirici membranlardır. Yarımkeçirici membranlar müəyyən növ məhlullara və suya keçiricidir, lakin adətən hüceyrə membranları məhlulları keçirmir.

Bədən ayrılıqda mövcud deyil. Sistemə daimi su və elektrolitlər daxil olur. Həddindən artıq su, elektrolitlər və tullantılar böyrəklərə daşınır və xaric olur, osmotik tarazlığı qorumağa kömək edir. Qeyri-kafi maye qəbulu böyrəklər tərəfindən mayenin saxlanmasına səbəb olur. Bioloji sistemlər qida və su istehlakı və tər, sidik və nəcis şəklində ifrazat yolu ilə ətraf mühitlə su və qida maddələri ilə daim qarşılıqlı əlaqədə olur və mübadiləsi aparır. Osmotik təzyiqi tənzimləyən mexanizm olmadıqda və ya xəstəlik bu mexanizmə zərər vurduqda zəhərli tullantıların və suyun yığılması tendensiyası var ki, bu da dəhşətli nəticələrə səbəb ola bilər.

Məməli sistemləri təkcə membranlar arasında ümumi osmotik təzyiqi deyil, həm də üç əsas maye bölməsində mühüm elektrolitlərin xüsusi konsentrasiyalarını tənzimləmək üçün təkamül etmişdir: qan plazması, interstisial maye və hüceyrədaxili maye. Osmotik təzyiq suyun membranlar arasında hərəkəti ilə tənzimləndiyi üçün maye bölmələrinin həcmi də müvəqqəti olaraq dəyişə bilər. Qan plazması maye komponentlərdən biri olduğundan, osmotik təzyiqlər qan təzyiqinə birbaşa təsir göstərir.

İfrazat sistemi

İnsanın ifrazat sistemi bədəndən tullantıları tər şəklində, ağciyərlər vasitəsilə çıxarılan karbon qazı şəklində və sidik sistemi vasitəsilə sidiklə çıxarmaq funksiyasını yerinə yetirir. Bu sistemlərin hər üçü osmorequlyasiyada və tullantıların çıxarılmasında iştirak edir. Burada biz qoşalaşmış böyrəklərdən, sidik axarından, sidik kisəsindən və uretradan ibarət olan sidik sisteminə diqqət yetiririk (Şəkil 4.1). Böyrəklər bədən boşluğunda qaraciyərin altında yerləşən bir cüt lobya formalı strukturlardır. Böyrəklərin hər birində hüceyrələrdən metabolik tullantıları olan qanı süzən nefron adlanan bir milyondan çox kiçik bölmə var. İnsan bədənindəki bütün qan böyrəklər tərəfindən gündə təxminən 60 dəfə süzülür. Nefronlar tullantıları çıxarır, onları cəmləşdirir və sidik kisəsində yığılan sidik əmələ gətirir.

Daxili olaraq, böyrəyin üç bölgəsi və mdashan xarici korteksi, ortada bir medulla və ureterin genişlənmiş ucu olan böyrək çanağı var. Böyrək qabığı nefronları və böyrəyin funksional bölməsini ehtiva edir. Böyrək çanağı sidiyi toplayır və böyrəyin kənarındakı sidik kanalına aparır. Sidik kanalları böyrəkdən çıxan və sidik kisəsinə boşaldılan sidik daşıyan borulardır.

Şəkil 4.1. İnsanın ifrazat sistemi böyrəklər, sidik kanalı, sidik kisəsi və sidik kanalından ibarətdir. Böyrəklər qanı süzür və sidik əmələ gətirir, sidik kisəsində uretra vasitəsilə xaric olunana qədər saxlanılır. Sağda böyrəyin daxili quruluşu göstərilir. (kredit: NCI, NIH tərəfindən işin dəyişdirilməsi)

Qan hər bir böyrəyə böyrək arteriyası vasitəsilə ürəyin altındakı bədəni qidalandıran əsas arteriya olan aortadan daxil olur. Kapilyarlarda hər bir nefrona çatana qədər daha kiçik damarlarda paylanır. Nefron daxilində qan glomerulus adlanan strukturda tullantıları toplayan borucuqlarla sıx təmasda olur. Su və qanda olan bir çox məhlullar, o cümlədən natrium, kalsium, maqnezium və başqalarının ionları, eləcə də tullantılar və amin turşuları, qlükoza və vitaminlər kimi qiymətli maddələr qanı tərk edərək nefronun boru sisteminə daxil olur. Materiallar boru kəmərindən keçdikcə suyun çox hissəsi, tələb olunan ionlar və faydalı birləşmələr boruları əhatə edən kapilyarlara geri sorulur və tullantıları geridə qoyur. Bu reabsorbsiyanın bəziləri aktiv nəqliyyat tələb edir və ATP istehlak edir. Bəzi tullantılar, o cümlədən ionlar və qanda qalan bəzi dərmanlar, kapilyarlardan interstisial mayeyə yayılır və boru hüceyrələri tərəfindən qəbul edilir. Bu tullantılar daha sonra borulara aktiv şəkildə ifraz olunur. Daha sonra qan daha böyük və daha böyük damarlarda toplanır və böyrək venasında böyrəyi tərk edir. Böyrək venası aşağı gövdədən qanı ürəyə qaytaran əsas vena olan aşağı vena kava ilə birləşir. Qan dövranı sisteminə reabsorbsiya olunan su və ionların miqdarı diqqətlə tənzimlənir və bu, orqanizmin su tərkibini və ion səviyyələrini tənzimləməsinin vacib bir yoludur. Tullantılar daha böyük borularda toplanır və sonra böyrəyi sidik axarında tərk edir, bu da sidiyi, tullantı materialların və suyun birləşməsinin saxlandığı sidik kisəsinə aparır.

Sidik kisəsində hissiyyat sinirləri, boşaldılması lazım olduqda siqnal verən uzanan reseptorlar var. Bu siqnallar sidiyə getmə istəklərini yaradır ki, bu da könüllü olaraq müəyyən həddə qədər basdırıla bilər. Sidik ifraz etmək üçün şüurlu qərar, sfinkterləri, açılışı bağlayan hamar əzələ halqalarını, sidiyin sidik kisəsindən və bədəndən axmasına imkan verən uretraya açan siqnallar verir.

Osmos, cavab olaraq suyun bir membrandan yayılmasıdır osmotik təzyiq membranın hər iki tərəfindəki molekulların balanssızlığı nəticəsində yaranır. Osmoregulyasiya duz-su balansının saxlanması prosesidir ( osmotik tarazlıq) bədənin su, üstəgəl elektrolitlər və qeyri-elektrolitlərdən ibarət olan mayeləri içərisində membranlar arasında. An elektrolit suda həll olunduqda ionlara ayrılan məhluldur. A qeyri-elektrolit, əksinə, suyun həlli zamanı ionlara parçalanmır. Həm elektrolitlər, həm də qeyri-elektrolitlər osmotik tarazlığa kömək edir. Bədənin mayelərinə qan plazması, hüceyrələrdəki sitozol və interstisial maye, bədənin hüceyrələr və toxumaları arasındakı boşluqlarda mövcud olan maye daxildir. Bədənin membranları (məsələn, plevra, seroz və hüceyrə membranları) var yarımkeçirici membranlar. Yarımkeçirici membranlar müəyyən növ məhlullara və suya keçiricidir (və ya icazəlidir). Solutions on two sides of a semi-permeable membrane tend to equalize in solute concentration by movement of solutes and/or water across the membrane. As seen in Figure 4.2, a cell placed in water tends to swell due to gain of water from the hypotonic or &ldquolow salt&rdquo environment. A cell placed in a solution with higher salt concentration, on the other hand, tends to make the membrane shrivel up due to loss of water into the hypertonic or &ldquohigh salt&rdquo environment. Isotonic cells have an equal concentration of solutes inside and outside the cell this equalizes the osmotic pressure on either side of the cell membrane which is a semi-permeable membrane.

Şəkil 4.2. Cells placed in a hypertonic environment tend to shrink due to loss of water. In a hypotonic environment, cells tend to swell due to the intake of water. The blood maintains an isotonic environment so that cells neither shrink nor swell. (Kredit: Mariana Ruiz Villareal)

The body does not exist in isolation. There is a constant input of water and electrolytes into the system. While osmoregulation is achieved across membranes within the body, excess electrolytes and wastes are transported to the kidneys and excreted, helping to maintain osmotic balance.

Need for osmoregulation

Biological systems constantly interact and exchange water and nutrients with the environment by way of consumption of food and water and through excretion in the form of sweat, urine, and feces. Without a mechanism to regulate osmotic pressure, or when a disease damages this mechanism, there is a tendency to accumulate toxic waste and water, which can have dire consequences.

Mammalian systems have evolved to regulate not only the overall osmotic pressure across membranes, but also specific concentrations of important electrolytes in the three major fluid compartments: blood plasma, extracellular fluid, and intracellular fluid. Since osmotic pressure is regulated by the movement of water across membranes, the volume of the fluid compartments can also change temporarily. Because blood plasma is one of the fluid components, osmotic pressures have a direct bearing on blood pressure.

Transport of electrolytes across cell membranes

Electrolytes, such as sodium chloride, ionize in water, meaning that they dissociate into their component ions. In water, sodium chloride (NaCl), dissociates into the sodium ion (Na+) and the chloride ion (Cl&ndash). The most important ions, whose concentrations are very closely regulated in body fluids, are the cations sodium (Na+), potassium (K+), calcium (Ca+2),
magnesium (Mg+2), and the anions chloride (Cl&ndash), carbonate (CO3-2), bicarbonate (HCO3&ndash), and phosphate(PO3&ndash). Electrolytes are lost from the body during urination and perspiration. For this reason, athletes are encouraged to replace electrolytes and fluids during periods of increased activity and perspiration.

Osmotic pressure is influenced by the concentration of solutes in a solution. It is directly proportional to
the number of solute atoms or molecules and not dependent on the size of the solute molecules. Because electrolytes dissociate into their component ions, they, in essence, add more solute particles into the solution and have a greater effect on osmotic pressure, per mass than compounds that do not dissociate in water, such as glucose.

Water can pass through membranes by passive diffusion. If electrolyte ions could passively diffuse across membranes, it would be impossible to maintain specific concentrations of ions in each fluid compartment, therefore, they require special mechanisms to cross the semi-permeable membranes in the body. This movement can be accomplished by facilitated diffusion and active transport. Facilitated diffusion requires protein-based channels for moving the solute. Active transport requires energy in the form of ATP conversion, carrier proteins, or pumps in order to move ions against the concentration gradient.

Concept of osmolality and milliequivalent

In order to calculate osmotic pressure, it is necessary to understand how solute concentrations are measured. The unit for measuring solutes is the köstəbək. One mole is defined as the gram molecular weight of the solute. For example, the molecular weight of sodium chloride is 58.44. Thus, one mole of sodium chloride weighs 58.44 grams. The molyarlıq of a solution is the number of moles of solute per liter of solution. The molality of a solution is the number of moles of solute per kilogram of solvent. If the solvent is water, one kilogram of water is equal to one liter of water. While molarity and molality are used to express the concentration of solutions, electrolyte concentrations are usually expressed in terms of milliequivalents per liter (mEq/L): the mEq/L is equal to the ion concentration (in millimoles) multiplied by the number of electrical charges on the ion. The unit of milliequivalent takes into consideration the ions present in the solution (since electrolytes form ions in aqueous solutions) and the charge on the ions.

Thus, for ions that have a charge of one, one milliequivalent is equal to one millimole. For ions that have a charge of two (like calcium), one milliequivalent is equal to 0.5 millimoles. Another unit for the expression of electrolyte concentration is the milliosmole (mOsm), which is the number of milliequivalents of solute per kilogram of solvent. Body fluids are usually maintained within the range of 280 to 300 mOsm.

Osmoregulators and osmoconformers

Persons lost at sea without any fresh water to drink, are at risk of severe dehydration because the human body cannot adapt to drinking seawater, which is hypertonic in comparison to body fluids. Organisms such as goldfish that can tolerate only a relatively narrow range of salinity are referred to as stenohaline. About 90 percent of all bony fish are restricted to either freshwater or seawater. They are incapable of osmotic regulation in the opposite environment. It is possible, however, for a few fishes like salmon to spend part of their life in freshwater and part in sea water. Organisms like the salmon and molly that can tolerate a relatively wide range of salinity are referred to as euryhaline organisms. This is possible because some fish have evolved osmoregulatory mechanisms to survive in all kinds of aquatic environments. When they live in fresh water, their bodies tend to take up water because the environment is relatively hypotonic, as illustrated in Figure 4.3a. In such hypotonic environments, these fish do not drink much water. Instead, they pass a lot of very dilute urine, and they achieve electrolyte balance by active transport of salts through the gills. When they move to a hypertonic marine environment, these fish start drinking sea water they excrete the excess salts through their gills and their urine, as illustrated in Figure 4.3b. Most marine invertebrates, on the other hand, maybe isotonic with sea water (osmoconformers). Their body fluid concentrations conform to changes in seawater concentration. Cartilaginous fishes&rsquo salt composition of the blood is similar to bony fishes however, the blood of sharks contains the organic compounds urea and trimethylamine oxide (TMAO). This does not mean that their electrolyte composition is similar to that of seawater. They achieve isotonicity with the sea by storing large concentrations of urea. These animals that secrete urea are called ureotelic animals. TMAO stabilizes proteins in the presence of high urea levels, preventing the disruption of peptide bonds that would occur in other animals exposed to similar levels of urea. Sharks are cartilaginous fish with a rectal gland to secrete salt and assist in osmoregulation.

Şəkil 4.3. Fish are osmoregulators, but must use different mechanisms to survive in (a) freshwater or (b) saltwater environments. (credit: modification of work by Duane Raver, NOAA)


İon Qradientləri və Elektrik Potensialı Plazma Membranında Saxlanılır

Sitozolun spesifik ion tərkibi adətən ətrafdakı mayenin tərkibindən çox fərqlənir. Mikrob, bitki və heyvan hüceyrələri daxil olmaqla, demək olar ki, bütün hüceyrələrdə sitozolik pH 7,2-yə yaxın saxlanılır və K+-nın sitozolik konsentrasiyası Na+-dan xeyli yüksəkdir. Bundan əlavə, həm onurğasızlarda, həm də onurğalılarda hüceyrələrdə K + konsentrasiyası qandan 20 dəfə yüksək, Na + isə hüceyrələrdə 8 dəfə azdır. qanda (Cədvəl 15-1). Sitozolda sərbəst Ca 2+ konsentrasiyası ümumiyyətlə 0,2 mikromolyardan (2 'm) azdır, qandan min və ya daha çox dəfə aşağıdır. Bitki hüceyrələri və bir çox mikroorqanizmlər, hüceyrələr çox seyreltilmiş duz məhlullarında yetişdirilsə belə, K+-nın eyni dərəcədə yüksək sitozolik konsentrasiyalarını və aşağı Ca 2+ və Na+ konsentrasiyalarını saxlayır. Bu ion qradiyentlərini yaradan və saxlayan ATP idarəedici ion nasosları daha sonra müzakirə ediləcək.

Cədvəl 15-1

Onurğasızlarda və Onurğalılarda Tipik İon Konsentrasiyaları.

İonları konsentrasiya gradientlərinə qarşı daşıyan ion nasoslarına əlavə olaraq, plazma membranında əsas hüceyrə ionlarının (Na +, K +, Ca 2+ və Cl ) müxtəlif sürətlə hərəkət etməsinə imkan verən kanal zülalları var. onların konsentrasiya gradientlərini aşağı salırlar. İon konsentrasiyası gradientləri və ionların kanallar vasitəsilə seçici hərəkətləri plazma membranında gərginlik fərqi yaradır. Bu elektrik potensialının böyüklüyü � millivolt (mV) təşkil edir, hüceyrənin daxili hissəsi xaricə nisbətən həmişə mənfi olur. Plazma membranının cəmi 3,5 nm qalınlığında olduğunu dərk edənə qədər bu dəyər çox görünmür. Beləliklə, plazma membranında gərginlik qradiyenti 3,5  ×� 𢄧 sm üçün 0,07 V və ya santimetrə 200,000 voltdur! (Bunun nə demək olduğunu başa düşmək üçün nəzərə alın ki, elektrik enerjisi üçün yüksək gərginlikli ötürmə xətləri hər kilometrə təxminən 200.000 volt qradiyentdən istifadə edir!) Aşağıda izah edildiyi kimi, plazma membranı, bütün bioloji membranlar kimi, kondansatör —𠁚, hər iki tərəfdən elektrik keçirici material (qütb baş qrupları və ətrafdakı sulu mühitdəki ionlar) ilə əhatə olunmuş nazik keçirməyən material təbəqəsindən (hidrofob daxili hissə) ibarət cihaz. bir tərəfində müsbət yükləri, digər tərəfində isə mənfi yükləri saxlaya bilir.

Plazma membranı boyunca ion qradiyenti və elektrik potensialı bir çox bioloji prosesləri idarə edir. Na +, K + və Ca 2+ kanallarının açılması və bağlanması sinir hüceyrəsinin aksonuna elektrik impulsunun keçirilməsi üçün vacibdir (Fəsil 21). Bir çox heyvan hüceyrələrində, Na + konsentrasiyası qradiyenti və membranın elektrik potensialı amin turşularının və digər molekulların konsentrasiya qradientinə qarşı udulmasını təmin edir. Əksər hüceyrələrdə sitozolik Ca 2+ konsentrasiyasının yüksəlməsi əzələ hüceyrələrində daralmaya və ekzokrin pankreas hüceyrələrində həzm fermentlərinin ifrazına səbəb olan mühüm tənzimləyici siqnaldır.

Burada biz membranın elektrik potensialının yaradılmasında ion kanallarının rolunu müzakirə edirik. Daha sonra ion konsentrasiyası qradiyenti yaradan ATP ilə işləyən ion nasoslarını və ionla əlaqəli kotransport zülallarını araşdırırıq.


Transport of Electrolytes across Cell Membranes

A teaspoon of table salt readily dissolves in water. The solubility of sodium chloride results from its capacity to ionize in water. Salt and other compounds that dissociate into their component ions are called electrolytes. In water, sodium chloride (NaCl) dissociates into the sodium ion (Na + ) and the chloride ion (Cl – ). The most important ions, whose concentrations are very closely regulated in body fluids, are the cations sodium (Na+), potassium (K+), calcium (Ca+2),and magnesium (Mg+2) and the anions chloride (Cl-), carbonate (CO3-2), bicarbonate (HCO3-), and phosphate(PO3-). Electrolytes are lost from the body during urination and perspiration. For this reason, athletes are encouraged to replace electrolytes and fluids during periods of increased activity and perspiration.

Osmotic pressure is influenced by the concentration of solutes in a solution. It is directly proportional to the number of solute atoms or molecules and not dependent on the size of the solute molecules. Because electrolytes dissociate into ions, adding relatively more solute molecules to a solution, they exert a greater osmotic pressure per unit mass than non-electrolytes such as glucose.

Water passes through semi-permeable membranes by passive diffusion, moving along a concentration gradient and equalizing the concentration on either side of the membrane. Electrolyte ions may not be able to passively diffuse across a membrane, but may instead require special mechanisms to cross the semi-permeable membrane. The mechanisms that transport ions across membranes are facilitated diffusion and active transport. Facilitated diffusion of solutes occurs through protein-based channels. Active transport requires energy in the form of ATP conversion, carrier proteins, or pumps in order to move ions against the concentration gradient.


41.1B: Transport of Electrolytes across Cell Membranes - Biology

The small intestine must absorb massive quantities of water. A normal person or animal of similar size takes in roughly 1 to 2 liters of dietary fluid every day. On top of that, another 6 to 7 liters of fluid is received by the small intestine daily as secretions from salivary glands, stomach, pancreas, liver and the small intestine itself.

By the time the ingesta enters the large intestine, approximately 80% of this fluid has been absorbed. Net movement of water across cell membranes always occurs by osmosis, and the fundamental concept needed to understand absorption in the small gut is that there is a tight coupling between water and solute absorption. Another way of saying this is that absorption of water is absolutely dependent on absorption of solutes, particularly sodium:

  • Sodium is absorbed from the intestinal lumen by several mechanisms, most prominently by cotransport with glucose and amino acids, and by Na+/H+ exchange, both of which move sodium from the lumen into the enterocyte.
  • Absorbed sodium is rapidly exported from the cell via sodium pumps - when a lot of sodium is entering the cell, a lot of sodium is pumped out of the cell, which establishes a high osmolarity in the small intercellular spaces between adjacent enterocytes.
  • Water diffuses in response to the osmotic gradient established by sodium - in this case into the intercellular space. It seems that the bulk of the water absorption is transcellular, but some also diffuses through the tight junctions.
  • Water, as well as sodium, then diffuses into capillary blood within the villus.

As sodium is rapidly pumped out of the cell, it achieves very high concentration in the narrow space between enterocytes. A potent osmotic gradient is thus formed across apical cell membranes and their connecting junctional complexes that osmotically drives movement of water across the epithelium.

Water is thus absorbed into the intercellular space by diffusion down an osmotic gradient. However, looking at the process as a whole, transport of water from lumen to blood is often against an osmotic gradient - this is important because it means that the intestine can absorb water into blood even when the osmolarity in the lumen is higher than osmolarity of blood.

Absorption in the Small Intestine

Absorption of Monosaccharides


What Do Electrolytes Do, How Much Do You Need, and Where Do You Find Them?

Natrium

Main functions in the body: Along with potassium, regulates the fluid volume in cells, interstitial fluid, and blood plasma. Needed for muscle contraction and generating nerve impulses.

Dietary sources: Most sodium in our diet comes from the salt we add to food. Much smaller amounts naturally occur in foods like beets, carrots, celery, and dairy products, and in drinking water. Someone eating a typical modern diet gets the bulk of their sodium from processed, packaged foods.

Recommended intake: In recent decades, doctors and the folks behind our governmental dietary standards have told us to limit sodium intake, mostly in the name of heart health. However, experts are increasingly challenging that advice. Multiple studies point to a greater risk of negative health outcomes with too little sodium 1 2 3 Many believe that the current recommended daily intake of 1,500 mg per day for adults is woefully inadequate.

Instead, the sweet spot seems to be between 4 and 6 grams per day. That’s about 2 teaspoons of fine sea salt like Redmond Real Salt or a heaping tablespoon of kosher salt. (Remember, the salt we eat is not pure sodium, it’s sodium plus chloride—NaCl.) However, individuals with salt-sensitive hypertension or kidney disease will want to consult their doctors, as these populations probably do need to restrict sodium.

Kalium

Main functions in the body: Along with sodium, potassium regulates fluid volume and allows for muscle contraction and nerve impulses. Regulates heartbeat.

Dietary sources: Fruits and vegetables. Bananas have become synonymous with potassium, but a medium potato actually contains twice as much potassium as a medium banana. Avocado is a better source as well. If your diet includes a variety of vegetables and perhaps some fruit, you are probably getting enough potassium.

Recommended intake: Adequate intake (AI) is 2,600 mg per day for adult females and 3,400 mg per day for males. The FDA’s recommended daily intake (RDI) is 4,700 mg per day.

While sodium gets most of the attention when it comes to heart health, potassium is at least as essential, if not more so. People with higher (but not excessive) potassium intake have lower blood pressure, less risk for cardiovascular disease, 4 and lower all-cause mortality. 5

Research also suggests that the relative amounts of sodium and potassium you eat—the sodium:potassium ratio—is as important as the absolute amounts of each. You want to avoid high levels of sodium with low potassium. On the other hand, increasing potassium intake seems to offset the supposed dangers of higher levels of sodium intake (within reason). 6 7 8

Xlorid

Main functions in the body: Maintaining fluid balance, which is vital for regulating blood pressure and pH of body fluids. Also a primary component of gastric juice in the form of hydrochloric acid.

Dietary sources: Mostly from added salt—sodium chloride and, to a lesser extent, potassium chloride. Seaweed and many vegetables also contain some chloride. You can also get chloride through the skin if you use a magnesium spray, which is usually magnesium chloride.

Recommended intake: 2.3 grams per day for adults up to 50, 2.0 grams per day up to age 70, 1.8 grams per day thereafter.

Kalsium

Main functions in the body: In addition to structural roles (bones and teeth), calcium helps muscles contract and nerves fire. Calcium also has a role in blood clotting.

Dietary sources: Leafy greens, broccoli, nuts and seeds, fish like sardines and anchovies where you eat the bones. Dairy products, if you consume them, are good sources as well despite any controversy about bioavailability.

Recommended intake: For adult females, 1,000 mg per day up to age 50, 1,200 mg per day thereafter. For males, 1,000 mg per day up to age 70, 1,200 mg per day thereafter.

Fosfat

Main functions in the body: Like calcium, most phosphate is stored in bones and teeth, acting as a mineral reserve. The rest is used by cells for energy production and in cell membranes and DNA.

Dietary sources: Derived from phosphorous, which is found most abundantly in animal products—meat, dairy, eggs.

Recommended intake: 700 mg per day for all adults

Bikarbonat

Main functions in the body: Crucial for maintaining extracellular acid-base balance. Moves carbon dioxide through the bloodstream.

Dietary sources: We get bicarbonate from baking soda (sodium bicarbonate), but the body also produces bicarbonate endogenously (on its own), so it’s not necessary to target it in the diet.

Recommended intake: Has not been established

Maqnezium

Main functions in the body: Magnesium is involved in over 300 enzymatic reactions, including ones that allow nerves to fire and muscles to contract. Maintains regular heartbeat.

Dietary sources: Leafy greens, dark chocolate, nuts and seeds, fish, avocado

Recommended intake: For adult females, 310 mg per day up to age 30, then increases to 320 per day. For males, 400 mg per day up to age 30, increasing to 420 mg per day.

Natural Electrolyte Supplements

When people talk about supplementing electrolytes, they generally mean sodium, potassium, and magnesium. For the average healthy person, you can meet your electrolyte needs by eating a varied diet rich in different vegetables, perhaps some fruit, and animal products, especially fish.

However, you may need to supplement if you eat a restricted diet or have certain health conditions such as gastrointestinal issues that interfere with your ability to absorb nutrients, or kidney or liver disease. Because supplements can interact with medications, talk to your doctor before starting any kind of supplement regimen.

Obviously, if you get an electrolyte panel done by your doctor, and it shows a deficiency, that’s another good reason to supplement. Likewise, if you’ve had a bout of vomiting or diarrhea, or if you’re having issues such as brain fog or muscle cramping. Don’t go overboard it is certainly possible to have too much of any electrolyte. Drinking some salty bone broth or trying a standard dose of a potassium or magnesium supplement should be safe.

I should note, though, that dietary deficiencies in potassium are uncommon. It’s never a bad idea to track your food for a few days using an app like Cronometer. See how much you’re getting from diet so you can tailor your supplementing appropriately. It’s probably much more likely that you’re getting less sodium than you need if you’re eating mostly close-to-nature foods, especially if you’re hewing to conventional wisdom about restricting salt.

What Are the Best Forms of Electrolytes?

For sodium, all you need is good old salt. Different forms of salt contain varying amounts of sodium, so look at the label.

For potassium, I like potassium citrate. You can also use LoSalt or Nu-Salt, which contain potassium chloride. They are found with the table salt at your local grocery store. Some folks make their own electrolyte blend with cream of tartar (yes, the same stuff you bake with), which is potassium bitartrate. Any of these will work, but I think potassium citrate is the superior option.

For magnesium, the most bioavailable are the chelated forms that end in -ate. Different forms of magnesium are thought to have specific benefits, but magnesium malate or glycinate (also called bis-glycinate) are good all-around options. Magnesium L-threonate is particularly touted for cognitive benefits because it crosses the blood-brain barrier.

Is Potassium Supplementation Safe?

Because potassium is closely linked to heart function, there is a concern that supplementing potassium could lead to arrhythmias or even heart attacks. However, a 2016 meta-analysis of randomized controlled trials found no risk associated with supplementing within normal guidelines in healthy individuals. 9 People with heart or kidney problems should definitely talk to their doctors, though.

Although I think supplementing potassium is generally safe, it’s also reasonably easy to meet your potassium requirements through diet alone. Potassium supplements are limited to 100 mg per dose by the FDA anyway, which is a fraction of what you need.

Considerations for Keto Folks

If you’re following a keto diet, you probably do need to supplement. When you drop your carbs low enough for the liver to start making ketones, this also triggers a (normal) hormonal response that leads the kidneys to dump water. Along with water goes sodium and potassium especially. This can lead to low blood pressure, and it’s the reason why some people feel so crappy when they first go keto—-the dreaded “keto flu.”

If you’re eating a keto diet and your workouts are suffering, or you have low energy, headaches, or brain fog, low sodium and/or potassium is the likely culprit. Some people find that they need to supplement when transitioning into keto but not once they are keto-adapted. Others feel better if they continue supplementing.

In particular, many keto folks feel better when they increase their sodium considerably—3 to 5 grams above what they get from food, or perhaps even more.

Considerations for Athletes

Electrolytes, especially sodium and chloride, are lost through sweat, so many athletes use electrolyte supplements as a part of their training nutrition. This probably isn’t crucial for the average person working up a sweat at the gym. For hard-charging endurance athletes pounding away for hours, especially in intense heat, it might be the difference between making it to the finish line or not.

If you’re taking in a lot of water during a training session, it’s a good idea to add a pinch of salt, and perhaps a bit of carbohydrate, to your water. For one thing, this increases absorption. Drinking too much water without adequately replacing sodium losses can also lead to the dangerous, even fatal, condition of hyponatremia. 10 I’m not a huge fan of most commercial electrolyte drinks due to their high sugar content, but it’s easy to make your own using one of the many online recipes. You can also use salt pills. It might take some tinkering to dial in the amount you need.

Some athletes also take sodium bicarbonate supplements in an attempt to offset exercise-induced acidosis. (Recall that bicarbonate helps maintain acid-base homeostasis.) Research shows that doses of 200 to 500 mg/kg may reduce lactate concentration and improve aerobic exercise performance and hand-eye coordination. 11 Doses at the higher end of the spectrum seem to be more effective, but they can also cause undesirable gastrointestinal symptoms. If you experiment with this, make sure to take into account both the sodium and the bicarbonate you are adding and, if necessary, adjust your additional sodium supplementation accordingly.



Şərhlər:

  1. Brigham

    What did this tell you?

  2. Jaymes

    Agree, your idea is simply excellent

  3. Goltishicage

    Cool!!! I liked everything !!!))))

  4. Demodocus

    Nə istedadlı düşüncə

  5. Sanbourne

    Düşünürəm ki, kimsə burada yapışdırılıb



Mesaj yazmaq