Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Калий является основным внутриклеточным ионом для всех типов клеток и играет важную роль в поддержании баланса жидкости и электролитов . [1] [2] Калий необходим для функционирования всех живых клеток и, таким образом, присутствует во всех тканях растений и животных. Он содержится в особенно высоких концентрациях в клетках растений, а в смешанном рационе он наиболее высок во фруктах. Высокая концентрация калия в растениях, связанная со сравнительно очень низким содержанием натрия там, исторически привела к тому, что калий сначала был выделен из золы растений ( поташ), что, в свою очередь, дало элементу современное название. Высокая концентрация калия в растениях означает, что при производстве высоких культур быстро истощается калий в почвах, а на сельскохозяйственные удобрения расходуется 93% химического производства калия в современной мировой экономике.

Функции калия и натрия в живых организмах совершенно разные. В частности, животные по-разному используют натрий и калий для создания электрических потенциалов в клетках животных, особенно в нервной ткани . Истощение запасов калия у животных, включая человека, приводит к различным неврологическим дисфункциям. Характерные концентрации калия в модельных организмах: 30–300 мМ в E. coli , 300 мМ в почкующихся дрожжах, 100 мМ в клетках млекопитающих и 4 мМ в плазме крови. [3]

Функция в растениях [ править ]

См. Также: Дефицит калия (растения)

Функция у животных [ править ]

Калий является основным катионом (положительными ионами) внутри клеток животных , в то время как натрий является основным катионом вне клеток животных. Разница между концентрациями этих заряженных частиц вызывает разницу в электрическом потенциале внутри и снаружи клеток, известную как мембранный потенциал . Баланс между калием и натрием поддерживается переносчиками ионов в клеточной мембране . Все ионные каналы калия представляют собой тетрамеры с несколькими консервативными вторичными структурными элементами. Был решен ряд структур калиевых каналов, в том числестробированные по напряжению , [4] [5] [6] лигандные , [7] [8] [9] [10] [11] тандемно-поровые , [12] [13] [14] и внутренние выпрямляющие каналы, [15 ] [16] [17] [18] [19] от прокариот и эукариот . Потенциал клеточной мембраны, создаваемый ионами калия и натрия, позволяет клетке генерировать потенциал действия - «всплеск» электрического разряда. Способность клеток производить электрический разряд имеет решающее значение для таких функций организма, как нейротрансмиссия., сокращение мышц и сердечная деятельность. [20]

Диетические рекомендации [ править ]

Институт медицины США (IOM) устанавливает ориентировочные средние потребности (EAR) и рекомендуемые диетические нормы (RDA) или адекватное потребление (AI) на случай, когда нет достаточной информации для установки EAR и RDA. В совокупности EAR, RDA, AI и UL называются рекомендуемыми диетическими потребностями . Текущий AI для калия для женщин и мужчин в возрасте от 14 лет и старше составляет 4700 мг. ИА при беременности составляет 4700 мг / сут. ИА в период лактации составляет 5100 мг / сут. Для младенцев 0–6 месяцев 400 мг, 6–12 месяцев 700 мг, 1–13 лет, увеличивая с 3000 до 4500 мг / день. Что касается безопасности, IOM также устанавливает допустимые верхние уровни потребления (UL) для витаминов и минералов, но для калия доказательств было недостаточно, поэтому UL не установлен. [21]

Европейское управление по безопасности пищевых продуктов (EFSA) ссылается на совокупный набор информации как на контрольные значения рациона питания с эталонным потреблением населения (PRI) вместо RDA и средним потреблением вместо EAR. AI и UL определены так же, как в США. Для людей в возрасте 15 лет и старше AI установлен на уровне 3500 мг / день. ИА при беременности составляет 3500 мг / сут, при кормлении грудью 4000 мг / сут. Для детей в возрасте от 1 до 14 лет ИА увеличиваются с 800 до 2700 мг / день. Эти AI ниже, чем RDA США. [22] EFSA рассмотрело тот же вопрос о безопасности и решило, что данных для установления UL для калия недостаточно. [23]

Для целей маркировки пищевых продуктов и пищевых добавок в США количество в порции выражается в процентах от дневной нормы (% DV). Для целей маркировки калия 100% дневной нормы составляло 3500 мг, но по состоянию на май 2016 года она была пересмотрена до 4700 мг. [24] [25] Соответствие обновленным правилам маркировки требовалось к 1 января 2020 года для производителей с годовым объемом продаж продуктов питания 10 миллионов долларов США и более и к 1 января 2021 года для производителей с годовым объемом продаж продуктов питания менее 10 миллионов долларов США. [26] [27] [28]В течение первых шести месяцев после даты соответствия 1 января 2020 года FDA планирует сотрудничать с производителями, чтобы соответствовать новым требованиям к этикеткам Nutrition Facts, и в течение этого времени не будет сосредоточиваться на принудительных действиях в отношении этих требований. [26] Таблица старых и новых суточных значений для взрослых приведена в Справочном дневном потреблении .

Источники питания [ править ]

Употребление разнообразных продуктов, содержащих калий, - лучший способ получить его достаточное количество. Продукты с высоким содержанием калия включают киви , апельсиновый сок , картофель , бананы , кокос , авокадо , абрикосы , пастернак и репу , хотя многие другие фрукты , овощи , бобовые и мясо содержат калий.

Обычные продукты с высоким содержанием калия: [29]

  • фасоль (белая фасоль и другие), темная листовая зелень (шпинат, мангольд и другие), печеный картофель, сушеные фрукты (абрикосы, персики, чернослив, изюм; инжир и финики), запеченные кабачки, йогурт, рыба (лосось), авокадо и банан;
  • орехи (фисташки, миндаль, грецкие орехи и т. д.) и семена (кабачки, тыква, подсолнечник)

Наиболее концентрированными продуктами (на 100 грамм) являются: [29]

  • сушеные травы, вяленые помидоры, темный шоколад, сухая сыворотка, перец, дрожжевой экстракт, рисовые отруби, патока и жареные соевые бобы

Дефицит [ править ]

Высокое кровяное давление / гипертония [ править ]

Диета с низким содержанием калия увеличивает риск гипертонии, инсульта и сердечно-сосудистых заболеваний. [30] [31]

Гипокалиемия [ править ]

Острая нехватка калия в жидкостях организма может вызвать потенциально смертельное состояние, известное как гипокалиемия . Гипокалиемия обычно возникает в результате потери калия из-за диареи , диуреза или рвоты. Симптомы связаны с изменениями мембранного потенциала и клеточного метаболизма. Симптомы включают мышечную слабость и судороги, паралитическую непроходимость кишечника , отклонения ЭКГ, паралич кишечника, снижение рефлекторной реакции и (в тяжелых случаях) паралич дыхания, алкалоз и аритмию .

В редких случаях привычное употребление большого количества черной солодки приводит к гипокалиемии. Солодка содержит соединение ( глицирризин ), которое увеличивает выведение калия с мочой. [32]

Недостаточное потребление [ править ]

Взрослые женщины в США потребляют в среднем половину ИИ, а мужчины - две трети. Для всех взрослых менее чем на 5% превышают ИИ. [33] Точно так же в Европейском Союзе широко распространено недостаточное потребление калия. [34]

Побочные эффекты и токсичность [ править ]

Желудочно-кишечные симптомы являются наиболее частыми побочными эффектами добавок калия, включая тошноту, рвоту, дискомфорт в животе и диарею. Прием калия во время еды или прием микрокапсулированной формы калия может уменьшить побочные эффекты со стороны желудочно-кишечного тракта.

Гиперкалиемия - самая серьезная побочная реакция на калий. Гиперкалиемия возникает, когда калий накапливается быстрее, чем почки могут его удалить. Чаще всего встречается у людей с почечной недостаточностью . Симптомы гиперкалиемии могут включать покалывание в руках и ногах, мышечную слабость и временный паралич. Наиболее серьезным осложнением гиперкалиемии является нарушение сердечного ритма ( аритмия ), которое может привести к остановке сердца.

Хотя гиперкалиемия редко встречается у здоровых людей, пероральные дозы более 18 граммов, принятые за один раз у людей, не привыкших к высокому потреблению, могут привести к гиперкалиемии . Добавки, продаваемые в США, должны содержать не более 99 мг калия на порцию.

См. Также [ править ]

  • Электролит

Ссылки [ править ]

  1. ^ Pohl, Hanna R .; Уиллер, Джон С .; Мюррей, Х. Эдвард (2013). «Глава 2. Натрий и калий в здоровье и болезнях». В Астрид Сигель, Гельмут Сигель и Роланд К.О. Сигель (ред.). Взаимосвязь между ионами эссенциальных металлов и болезнями человека . Ионы металлов в науках о жизни. 13 . Springer. С. 29–47. DOI : 10.1007 / 978-94-007-7500-8_2 . PMID 24470088 . 
  2. ^ * Клаузен, Майкл Якоб Волдсгаард; Поульсен, Ханне (2013). «Глава 3 Гомеостаз натрия / калия в клетке». В Банчи, Лючия (ред.). Металломика и клетка . Ионы металлов в науках о жизни. 12 . Springer. С. 41–67. DOI : 10.1007 / 978-94-007-5561-1_3 . ISBN 978-94-007-5560-4. PMID  23595670 .электронная книга ISBN 978-94-007-5561-1 ISSN 1559-0836 электронная ISSN 1868-0402    
  3. ^ Майло, Рон; Филипс, Роб. «Клеточная биология в цифрах: каковы концентрации различных ионов в клетках?» . book.bionumbers.org . Архивировано 20 апреля 2017 года . Проверено 23 марта 2017 года .
  4. ^ Santoss JS, Asmar-Ровира Г.А., Хан ГВт, Лю Вт, Syeda R, Черезов В, Бейкер К., Стивенс RC, Монтал М (декабрь 2012). "Кристаллическая структура порового модуля потенциалзависимого K + канала в закрытом состоянии в липидных мембранах" . J Biol Chem . 287 (51): 43063–70. DOI : 10.1074 / jbc.M112.415091 . PMC 3522301 . PMID 23095758 .  
  5. Перейти ↑ Long SB, Campbell EB, Mackinnon R (август 2005 г.). "Кристаллическая структура зависимого от напряжения канала K + семейства шейкер" у млекопитающих ". Наука . 309 (5736): 897–903. Bibcode : 2005Sci ... 309..897L . DOI : 10.1126 / science.1116269 . PMID 16002581 . S2CID 6072007 .  
  6. ^ Jiang Y, Lee A, Chen J, et al. (Май 2003 г.). «Рентгеновская структура зависимого от напряжения К + канала». Природа . 423 (6935): 33–41. Bibcode : 2003Natur.423 ... 33J . DOI : 10,1038 / природа01580 . PMID 12721618 . S2CID 4347957 .  
  7. ^ Цзян У, Ли A, Chen J, M Cadene, Хаит BT, Маккиннон R (май 2002). «Кристаллическая структура и механизм кальциевого калиевого канала». Природа . 417 (6888): 515–22. Bibcode : 2002Natur.417..515J . DOI : 10.1038 / 417515a . PMID 12037559 . S2CID 205029269 .  
  8. ^ Юань P, Leonetti MD, Пико AR, Сюн Y, Маккиннон R (июль 2010). «Структура аппарата Ca2 + -активации BK-канала человека при разрешении 3,0 A» . Наука . 329 (5988): 182–6. DOI : 10.1126 / science.1190414 . PMC 3022345 . PMID 20508092 .  
  9. Перейти ↑ Wu Y, Yang Y, Ye S, Jiang Y (июль 2010 г.). "Структура стробирующего кольца из человеческого Ca (2 +) - закрытого K (+) канала большой проводимости" . Природа . 466 (7304): 393–7. DOI : 10,1038 / природа09252 . PMC 2910425 . PMID 20574420 .  
  10. ^ Leonetti MD, Юань P, Сюн Y, Mackinnon R (ноябрь 2012). «Функциональный и структурный анализ pH- и потенциал-зависимого K + канала SLO3 человека» . Proc Natl Acad Sci USA . 109 (47): 19274–9. Bibcode : 2012PNAS..10919274L . DOI : 10.1073 / pnas.1215078109 . PMC 3511096 . PMID 23129643 .  
  11. ^ Kong C, Цзэн W, Е. S, Chen L, Sauer DB, Lam Y, Derebe MG, Цзян Y (2012). «Отчетливые механизмы стробирования, выявленные структурами мультилигандного закрытого K (+) канала» . eLife . 1 : e00184. DOI : 10.7554 / eLife.00184 . PMC 3510474 . PMID 23240087 .  
  12. ^ Brohawn С.Г., дель Mármol J, Маккиннон R (январь 2012). «Кристаллическая структура человеческого K2P TRAAK, липид- и механо-чувствительный ионный канал K +» . Наука . 335 (6067): 4с36–41. Bibcode : 2012Sci ... 335..436B . DOI : 10.1126 / science.1213808 . PMC 3329120 . PMID 22282805 .  
  13. Перейти ↑ Miller AN, Long SB (январь 2012 г.). «Кристаллическая структура человеческого двухпорового калиевого канала K2P1». Наука . 335 (6067): 432–6. Bibcode : 2012Sci ... 335..432M . DOI : 10.1126 / science.1213274 . PMID 22282804 . S2CID 206537279 .  
  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 (март 2015 г.). «Механизмы стробирования канала K2P, выявленные структурами ТРЭК-2 и комплексом с Прозаком» . Наука . 347 (6227): 1256–9. Bibcode : 2015Sci ... 347.1256D . DOI : 10.1126 / science.1261512 . PMC 6034649 . PMID 25766236 .  
  15. ^ Кларк О.Б., Капуто AT, Hill AP, Ванденберг JI, Смит BJ, Гулбис JM (июнь 2010). «Переориентация домена и вращение внутриклеточной сборки регулируют проводимость в калиевых каналах Kir». Cell . 141 (6): 1018–29. DOI : 10.1016 / j.cell.2010.05.003 . PMID 20564790 . S2CID 14484301 .  
  16. ^ Го А, Гулбис Ю.М., Antcliff ДФ, Рахман Т, Лоу Д., Zimmer Дж, Кутбертсон Дж, Ashcroft FM, Езаки Т, Дойл Д. (июнь 2003). «Кристаллическая структура калиевого канала KirBac1.1 в закрытом состоянии» . Наука . 300 (5627): 1922–6. Bibcode : 2003Sci ... 300.1922K . DOI : 10.1126 / science.1085028 . PMID 12738871 . S2CID 2703162 .  
  17. ^ Whorton MR, Маккиннон R (сентябрь 2011). «Кристаллические структуры GIRK2 K + канала млекопитающих и регулирование стробирования G-белками, PIP2 и натрием» . Cell . 147 (1): 199–208. DOI : 10.1016 / j.cell.2011.07.046 . PMC 3243363 . PMID 21962516 .  
  18. Перейти ↑ Nishida M, MacKinnon R (декабрь 2002 г.). «Структурная основа внутренней ректификации: цитоплазматическая пора G-протеина, закрываемая внутренним выпрямителем GIRK1 при разрешении 1,8 A». Cell . 111 (7): 957–65. DOI : 10.1016 / S0092-8674 (02) 01227-8 . PMID 12507423 . S2CID 15788511 .  
  19. ↑ Tao X, Avalos JL, Chen J, MacKinnon R (декабрь 2009 г.). "Кристаллическая структура эукариотического сильного внутреннего выпрямителя K + канала Kir2.2 при разрешении 3,1 A" . Наука . 326 (5960): 1668–74. DOI : 10.1126 / science.1180310 . PMC 2819303 . PMID 20019282 .  
  20. ^ Микко Хеллгрен; Ларс Сандберг; Олле Эдхольм (2006). «Сравнение двух прокариотических калиевых каналов (K ir Bac1.1 и KcsA) в исследовании моделирования молекулярной динамики (МД)». Биофиз. Chem . 120 (1): 1–9. DOI : 10.1016 / j.bpc.2005.10.002 . PMID 16253415 . 
  21. ^ Калий. IN: Диетические справочные данные о потреблении воды, калия, натрия, хлоридов и сульфатов, заархивированные 9 сентября 2017 года в Wayback Machine . Национальная академия прессы. 2005, PP.186-268.
  22. ^ «Обзор диетических референсных значений для населения ЕС, полученный группой EFSA по диетическим продуктам, питанию и аллергии» (PDF) . 2017. Архивировано (PDF) из оригинала 28.08.2017.
  23. ^ Допустимые верхние уровни потребления витаминов и минералов (PDF) , Европейское управление по безопасности пищевых продуктов, 2006 г., архив (PDF) из оригинала 16 марта 2016 г.
  24. ^ «Федеральный регистр, 27 мая 2016 г. Маркировка пищевых продуктов: пересмотр этикеток с указанием пищевых продуктов и добавок. FR страница 33982» (PDF) . Архивировано 8 августа 2016 года (PDF) .
  25. ^ «Справочник дневной нормы базы данных этикеток диетических добавок (DSLD)» . База данных этикеток диетических добавок (DSLD) . Дата обращения 16 мая 2020 .
  26. ^ a b «FDA предоставляет информацию о двух столбцах на этикетке Nutrition Facts» . США пищевых продуктов и медикаментов (FDA) . 30 декабря 2019 . Дата обращения 16 мая 2020 . Эта статья включает текст из этого источника, который находится в общественном достоянии .
  27. ^ «Изменения в этикетке с данными о питании» . США пищевых продуктов и медикаментов (FDA) . 27 мая 2016 . Дата обращения 16 мая 2020 . Эта статья включает текст из этого источника, который находится в общественном достоянии .
  28. ^ «Отраслевые ресурсы об изменениях в этикетке с данными о питании» . США пищевых продуктов и медикаментов (FDA) . 21 декабря 2018 . Дата обращения 16 мая 2020 . Эта статья включает текст из этого источника, который находится в общественном достоянии .
  29. ^ a b «Топ-10 продуктов с самым высоким содержанием калия + одна страница для печати» . myfooddata . Архивировано 11 сентября 2014 года.
  30. ^ Aburto штат Нью - Джерси, Hanson S, Гутьеррес Н, Хупер л, Эллиот Р, Cappuccio ФП (2013). «Влияние повышенного потребления калия на факторы риска сердечно-сосудистых заболеваний и заболевания: систематический обзор и метаанализы» . BMJ . 346 : f1378. DOI : 10.1136 / bmj.f1378 . PMC 4816263 . PMID 23558164 .  
  31. ^ Д'Элиа L, Барба G, Cappuccio FP, Strazzullo P (2011). «Потребление калия, инсульт и сердечно-сосудистые заболевания - метаанализ проспективных исследований» . Варенье. Coll. Кардиол . 57 (10): 1210–9. DOI : 10.1016 / j.jacc.2010.09.070 . PMID 21371638 . 
  32. ^ Mumoli N, Cei M (2008). «Гипокалиемия, вызванная солодкой». Int. J. Cardiol . 124 (3): e42–4. DOI : 10.1016 / j.ijcard.2006.11.190 . PMID 17320224 . 
  33. ^ Что мы едим в Америке, NHANES 2013-2014 Archived 2017-02-24 на Wayback Machine .
  34. ^ «Архивная копия» (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 13.07.2011 . Проверено 30 января 2007 . CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка ) Потребление энергии и питательных веществ в Европейском союзе

Дальнейшее чтение [ править ]

  • «Информационный бюллетень специалистов по здоровью калия» . Управление диетических добавок NIH . 3 апреля 2020.

Внешние ссылки [ править ]

  • «Калий» . Информационный портал о наркотиках . Национальная медицинская библиотека США.
  • Brooks / Cole publishers - натриево-калиевый насос
  • Университет штата Орегон - Информационный центр по микронутриентам
  • Калий в лабораторных тестах онлайн
  • Калий: монография аналита - Ассоциация клинической биохимии и лабораторной медицины.