Калий – өсімдіктер мен жануарлар тіндеріндегі маңызды ион. Денеде сұйықтық тепе-теңдігін сақтап, өсімдік өнімін арттырады. Ауылшаруашылықта тыңайтқыш ретінде қолданылады.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Организмдердің калийді пайдалануы
Use of Potassium by organisms
Калий – барлық түрдегі жасушалар үшін негізгі ішкі жасушалық ион, сонымен қатар сұйықтық және электролиттер тепе-теңдігін сақтауда маңызды рөл атқарады. Калий барлық тірі жасушалардың жұмыс істеуі үшін қажет, сондықтан ол барлық өсімдік және жануар тіндерінде кездеседі. Ол әсіресе өсімдік жасушаларында жоғары концентрацияда болады, ал қосымша диетада жемістерде ең жоғары концентрацияланады. Өсімдіктердегі калийдің жоғары концентрациясы, салыстырмалы түрде натрийдің өте аз мөлшерімен байланысты, тарихи тұрғыдан калийдің алғаш рет өсімдіктердің күлінен (поташ) бөлінуіне әкелді, бұл элементке қазіргі атауын берді. Өсімдіктердегі калийдің жоғары концентрациясы ауыр егін өндірісі топырақтың калийін тез қырып тастайды, ал ауыл шаруашылығы тыңайтқыштары қазіргі әлемдік экономиканың калий химиялық өндірісінің 93% -ын пайдаланады. Тірі организмдерде калий мен натрийдің атқаратын қызметтері мүлдем өзгеше. Жануарлар, әсіресе, жануар жасушаларында, әсіресе жүйке тіндерінде электрлік потенциалды жасау үшін натрий мен калийді әртүрлі пайдаланады. Адамдарды қоса алғанда, жануарларда калийдің жетіспеушілігі түрлі неврологиялық дисфункцияларға алып келеді. Үлгі организмдердегі калийдің ерекше концентрациясы: E. coli-де 30–300 мМ, қамыр дрожжиде 300 мМ, сүтқоректілер жасушасында 100 мМ және қан плазмасында 4 мМ.
Potassium is the main intracellular ion for all types of cells, while having a major role in maintenance of fluid and electrolyte balance. Potassium is necessary for the function of all living cells, and is thus present in all plant and animal tissues. It is found in especially high concentrations within plant cells, and in a mixed diet, it is most highly concentrated in fruits. The high concentration of potassium in plants, associated with comparatively very low amounts of sodium there, historically resulted in potassium first being isolated from the ashes of plants (potash), which in turn gave the element its modern name. The high concentration of potassium in plants means that heavy crop production rapidly depletes soils of potassium, and agricultural fertilizers consume 93% of the potassium chemical production of the modern world economy. The functions of potassium and sodium in living organisms are quite different. Animals, in particular, employ sodium and potassium differentially to generate electrical potentials in animal cells, especially in nervous tissue. Potassium depletion in animals, including humans, results in various neurological dysfunctions. Characteristic concentrations of potassium in model organisms are: 30–300mM in E. coli, 300mM in budding yeast, 100mM in mammalian cell and 4mM in blood plasma.
Өсімдіктердегі қызметі
Өсімдіктерде калийдің басты қызметі – цитозолдағы метаболизм процестері үшін иондық ортаны жасау, сондай-ақ өсуді реттеу сияқты түрлі процестердің реттеушісі болу. Өсімдіктерге ақуыз синтезі үшін және қосымша жапырақшалардың ашылуы мен жабылуы үшін калий иондары (K+) қажет, бұл процестер протондық сорғылар арқылы реттеледі, олар қоршаған күзетші жасушаларын кернеулі немесе салбыраған күйге келтіреді. Калий иондарының жетіспеушілігі өсімдіктің осы процестерді тиімді жүргізу мүмкіндігін нашарлатады. Калий сонымен қатар фотосинтез, ақуыз синтезі, кейбір ферменттерді белсендіру, фотоассимиляттардың флоэма арқылы тасымалдануы және цитозол мен вакуольдегі катиондар мен аниондар арасындағы тепе-теңдікті сақтау сияқты басқа да физиологиялық процестерде де маңызды рөл атқарады.
The main role of potassium in plants is to provide the ionic environment for metabolic processes in the cytosol, and as such functions as a regulator of various processes including growth regulation. Plants require potassium ions (K+) for protein synthesis and for the opening and closing of stomata, which is regulated by proton pumps to make surrounding guard cells either turgid or flaccid. A deficiency of potassium ions can impair a plant's ability to maintain these processes. Potassium also functions in other physiological processes such as photosynthesis, protein synthesis, activation of some enzymes, phloem solute transport of photoassimilates into source organs, and maintenance of cation:anion balance in the cytosol and vacuole.
Жануарлардағы қызметі
Калий – жануарлар жасушаларының ішіндегі басты катион (K+, оң зарядты ион), ал натрий (Na+) – жануарлар жасушаларының сыртындағы басты катион. Осы зарядталған бөлшектердің концентрациясы арасындағы айырмашылық жасушалардың ішкі және сыртқы жағындағы электр потенциалының өзгешелігін тудырады, ол мембраналық потенциал деп аталады. Калий мен натрий арасындағы тепе-теңдікті жасуша мембранасындағы иондық тасымалдаушылар сақтайды. Барлық калий иондық каналдар бірнеше сақталған екіншілік құрылымдық элементтері бар тетрамерлер болып табылады. Прокариоттар мен эукариоттардан ізделген бірнеше калий каналдарының құрылымы анықталды, оның ішінде кернеуге сезімтал, лигандқа сезімтал, екі еселенген тесікті және ішкі түзету каналдары бар. Калий мен натрий иондарының жасуша мембранасындағы потенциалы жасушаға электрлік разрядтың – "құбылыстың" әрекет потенциалын тудыруға мүмкіндік береді. Жасушалардың электрлік разряд шығару қабілеті нейротрансмиссия, бұлшықет жиырылуы және жүрек жұмысы сияқты дене функциялары үшін маңызды.
Potassium is the major cation (K+, a positive ion) inside animal cells, while sodium (Na+) is the major cation outside animal cells. The difference between the concentrations of these charged particles causes a difference in electric potential between the inside and outside of cells, known as the membrane potential. The balance between potassium and sodium is maintained by ion transporters in the cell membrane. All potassium ion channels are tetramers with several conserved secondary structural elements. A number of potassium channel structures have been solved including voltage gated, ligand gated, tandem pore, and inwardly rectifying channels, from prokaryotes and eukaryotes. The cell membrane potential created by potassium and sodium ions allows the cell to generate an action potential—a "spike" of electrical discharge. The ability of cells to produce electrical discharge is critical for body functions such as neurotransmission, muscle contraction, and heart function.
Тамақ ұсыныстары
АҚШ Ұлттық медицина академиясы (NAM) АҚШ және Канада атынан диеталық анықтамалық мөлшерлерді белгілейді, оның ішінде шамамен қажеттіліктерді (EAR) және ұсынылатын диеталық мөлшерлерді (RDA) немесе, EAR және RDA белгілеу үшін жеткілікті ақпарат болмаған жағдайда, жеткілікті мөлшерлерді (AIs). 9 жасқа дейінгі еркектер мен әйелдер үшін калийдің АI-лары: 0-ден 6 айлық сәбилерге 400 мг калий, 7-ден 12 айлық сәбилерге 860 мг калий, 1-ден 3 жасқа дейінгі балаларға 2000 мг калий және 4-ден 8 жасқа дейінгі балаларға 2300 мг калий. 9 жастан асқан еркектер үшін калийдің АI-лары: 9-13 жастағы еркектерге 2500 мг, 14-18 жастағы еркектерге 3000 мг, ал 19 жастан асқан еркектерге 3400 мг. 9 жастан асқан әйелдер үшін калийдің АI-лары: 9-18 жастағы әйелдерге 2300 мг калий, ал 19 жастан асқан әйелдерге 2600 мг калий. Жүкті және бала емізетін әйелдер үшін калийдің АI-лары: 14-18 жастағы жүкті әйелдерге 2600 мг, 19 жастан асқан жүкті әйелдерге 2900 мг; сондай-ақ, 14-18 жастағы бала емізетін әйелдерге 2500 мг, ал 19 жастан асқан бала емізетін әйелдерге 2800 мг. Қауіпсіздік тұрғысынан, NAM витаминдер мен минералдар үшін де қауіпсіз жоғарғы шекті мөлшерді (UL) белгілейді, бірақ калий үшін жеткілікті дәлелдер болмағандықтан, UL белгіленбеді. 2019 жылы Ұлттық ғылым, инженерлік және медицина академиясы жүкті немесе бала емізетін емес 19 жастан асқан әйелдер үшін калийдің жеткілікті мөлшерін 2600 мг/күнге, ал 19 жастан асқан ерлер үшін 3400 мг/күнге өзгертті. Еуропалық тамақ қауіпсіздігі агенттігі (EFSA) ақпараттың жиынтығын диеталық анықтамалық мәндер деп атайды, онда RDA орнына халыққа арналған анықтамалық мөлшер (PRI), ал EAR орнына орташа қажеттілік қолданылады. AI және UL АҚШ-тағы сияқты анықталған. 15 және одан үлкен жастағы адамдар үшін АI 3500 мг/күнге белгіленеді. Жүктілік кезінде АI 3500 мг/күн, ал емізу кезінде 4000 мг/күн. 1-14 жастағы балалар үшін АI жасқа байланысты 800-ден 2700 мг/күнге дейін артады. Бұл АI АҚШ-тың RDA-сынан төмен. EFSA осы қауіпсіздік мәселесін қарастырып, калий үшін UL белгілеу үшін жеткілікті мәліметтер жоқ деген шешімге келді.
The U. S. National Academy of Medicine (NAM), on behalf of both the U. S. and Canada, sets Dietary Reference Intakes, including Estimated Average Requirements (EARs) and Recommended Dietary Allowances (RDAs), or Adequate Intakes (AIs) for when there is not sufficient information to set EARs and RDAs. For both males and females under 9 years of age, the AIs for potassium are: 400mg of potassium for 0 to 6 month old infants, 860mg of potassium for 7 to 12 month old infants, 2,000mg of potassium for 1 to 3 year old children, and 2,300mg of potassium for 4 to 8 year old children. For males 9 years of age and older, the AIs for potassium are: 2,500mg of potassium for 9 to 13 year old males, 3,000mg of potassium for 14 to 18 year old males, and 3,400mg for males that are 19 years of age and older. For females 9 years of age and older, the AIs for potassium are: 2,300mg of potassium for 9 to 18 year old females, and 2,600mg of potassium for females that are 19 years of age and older. For pregnant and lactating females, the AIs for potassium are: 2,600mg of potassium for 14 to 18 year old pregnant females, 2,900mg for pregnant females that are 19 years of age and older; furthermore, 2,500mg of potassium for 14 to 18 year old lactating females, and 2,800mg for lactating females that are 19 years of age and older. As for safety, the NAM also sets tolerable upper intake levels (ULs) for vitamins and minerals, but for potassium the evidence was insufficient, so no UL was established. In 2019, the National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine revised the Adequate Intake for potassium to 2,600 mg/day for females 19 years of age and older who are not pregnant or lactating, and 3,400 mg/day for males 19 years of age and older. The European Food Safety Authority (EFSA) refers to the collective set of information as Dietary Reference Values, with Population Reference Intake (PRI) instead of RDA, and Average Requirement instead of EAR. AI and UL defined the same as in United States. For people ages 15 and older the AI is set at 3,500 mg/day. AIs for pregnancy is 3,500 mg/day, for lactation 4,000 mg/day. For children ages 1–14 years the AIs increase with age from 800 to 2,700 mg/day. These AIs are lower than the U. S. RDAs. The EFSA reviewed the same safety question and decided that there was insufficient data to establish a UL for potassium.
Таңбалау
АҚШ-та тағамдық өнімдер мен диеталық қосымшаларды таңбалау үшін бір порциядағы мөлшер Күнделікті қабылдау мөлшерінің пайызы (%DV) ретінде көрсетіледі. Калийді таңбалау үшін Күнделікті қабылдау мөлшерінің 100% 3500 мг құрады, бірақ 2016 жылдың мамыр айынан бастап ол 4700 мг-ға өзгертілді. Ескі және жаңа ересектерге арналған Күнделікті қабылдау мөлшерінің тізімі «Күнделікті қабылдау мөлшері» бөлімінде келтірілген.
For U. S. food and dietary supplement labeling purposes the amount in a serving is expressed as a percent of Daily Value (%DV). For potassium labeling purposes 100% of the Daily Value was 3500 mg, but as of May 2016, it has been revised to 4700 mg. A table of the old and new adult Daily Values is provided at Reference Daily Intake.
Қосымшалар
Күнделікті қолдануға болады, 20 мЕк (781 мг) калийді калий глюконатынан (4680 мг) немесе калий цитратынан (2040 мг) жарты стакан (1,12 дл) суға араластырып, күніне екі-төрт рет қабылдауға болады.
20 mEq (781 mg) potassium from potassium gluconate (4680 mg), or potassium citrate (2040 mg), mixed a half cup (1.12 dL) water, taken two to four times a day, may be used on daily basis.
Таңбалау
Кіші ішек зақымдануы қаупі болғандықтан, АҚШ-тың FDA кейбір калий тұздарының (мысалы, калий хлориді) құрамында 99 мг-дан көп (шамамен 1,3 мЕк) мөлшерде болса, ескерту белгісімен таңбалануын талап етеді.
Because of the risk of small bowel lesions, the US FDA requires some potassium salts (for example potassium chloride) containing more than 99 mg (about 1.3 mEq) to be labeled with a warning.
Жоғары қан қысымы / Гипертензия
Қалийға азырақ диета гипертония, инсульт және жүрек-қантамыр аурулары қаупін жоғарылатады.
Diets low in potassium increase risk of hypertension, stroke and cardiovascular disease.
Гипокалемия
Организмдегі сұйықтықтардағы калийдің күрт жетіспеушілігі гипокалемия деп аталатын, қатерлі болуы мүмкін жағдайға әкелуі мүмкін. Гипокалемия көбінесе диарея, диурез немесе құсу арқылы калийдің жоғалуынан туындайды. Симптомдар мембраналық потенциал мен жасушалық метаболизмдегі өзгерістермен байланысты. Симптомдарға бұлшық әлсіздігі мен құрысу, паралиттік илеус, ЭКГ аномалиялары, ішек парализі, рефлекстердің әлсіреуі және (ауыр жағдайларда) тыныс алу парализі, алкалоз және аритмия кіреді. Сирек жағдайларда, қара құрақты көп мөлшерде тұрақты түрде пайдалану гипокалемияға алып келуі мүмкін. Құрақта калийдің зәрмен шығарылуын күшейтетін (глицирризин) деген зат бар.
A severe shortage of potassium in body fluids may cause a potentially fatal condition known as hypokalemia. Hypokalemia typically results from loss of potassium through diarrhea, diuresis, or vomiting. Symptoms are related to alterations in membrane potential and cellular metabolism. Symptoms include muscle weakness and cramps, paralytic ileus, ECG abnormalities, intestinal paralysis, decreased reflex response and (in severe cases) respiratory paralysis, alkalosis and arrhythmia. In rare cases, habitual consumption of large amounts of black licorice has resulted in hypokalemia. Licorice contains a compound (Glycyrrhizin) that increases urinary excretion of potassium.
Жетіспейтін қабылдау
Америка Құрама Штаттарында ересек әйелдер күндік қажетті мөлшердің (AI) жартысын, ал ерлер екі үшін бірін тұтынады. Барлық ересектердің 5% -дан азы күндік қажетті мөлшерден (AI) асып түседі. Ұқсас жағдай Еуропалық Одақта да байқалады, онда калийдің жеткіліксіз мөлшерде қабылдануы кең таралған.
Adult women in the United States consume on average half the AI, for men two thirds. For all adults, fewer than 5% exceed the AI. Similarly, in the European Union, insufficient potassium intake is widespread.
Жағымсыз әсерлері мен уыттылығы
Асқазан-ішек жолының симптомдары калий қоспаларының ең көп кездесетін жанама әсерлері болып табылады, оларға құлайғандық, құсу, іштің дискомфорты және диарея жатады. Калийді тамақпен бірге қабылдау немесе микрокапсулаланған калий түрін пайдалану асқазан-ішек жолының жанама әсерлерін азайтуға көмектеседі. Гиперкалиемия – калийге байланысты ең қауіпті жағымсыз реакция. Гиперкалиемия бүйректер шығара алмайтындай жылдам калий жиналғанда пайда болады. Бұл бүйрек жеткіліксіздігі бар адамдарда ең көп кездеседі. Гиперкалиемияның белгілері қол-аяқтың қышынуы, бұлшық әлсіздігі және уақытша сал болуы мүмкін. Гиперкалиемияның ең ауыр салдары – жүрек ырғағының бұзылуы (аритмия), ол жүрек тоқтауына алып келуі мүмкін. Гиперкалиемия сау адамдарда сирек болса да, бір ретте 18 грамнан артық калийді қабылдаған, оған денені үйретпеген адамдарда гиперкалиемияға әкелуі мүмкін.
Gastrointestinal symptoms are the most common side effects of potassium supplements, including nausea, vomiting, abdominal discomfort, and diarrhea. Taking potassium with meals or taking a microencapsulated form of potassium may reduce gastrointestinal side effects. Hyperkalemia is the most serious adverse reaction to potassium. Hyperkalemia occurs when potassium builds up faster than the kidneys can remove it. It is most common in individuals with renal failure. Symptoms of hyperkalemia may include tingling of the hands and feet, muscular weakness, and temporary paralysis. The most serious complication of hyperkalemia is the development of an abnormal heart rhythm (arrhythmia), which can lead to cardiac arrest. Although hyperkalemia is rare in healthy individuals, oral doses greater than 18 grams taken at one time in individuals not accustomed to high intakes can lead to hyperkalemia.