الصوديوم في فهم الأحياء

أيونات الصوديوم (Na+ ) ضرورية بكميات صغيرة في بعض أنواع النباتات،^[] لكن الصوديوم كمادة غذائية مطلوب بشكل أكثر شمولاً بكميات كبيرة للحيوانات، لاستخدامها إياه لتوليد النبضات العصبية وللحفاظ على التوازن الكهربائي وتوازن السوائل. في الحيوانات، أيونات الصوديوم ضرورية للوظائف المذكورة أعلاه ولنشاط القلب] وبعض وظائف الأيض. تعكس الآثار الصحية للملح ما يحدث عندما يحصل الجسم على الكثير أوالقليل من الصوديوم. الهجريزات المميزة للصوديوم في العضيات النموذجية هي:عشرة mM في الإشيريشيا المعوية، 30mM في الخميرة البادئة، 10mM في خلايا الثدييات، 100mM في پلازما الدم.

الصوديوم في الكائنات الحية

النباتات

في التمثيل الضوئي رباعي الكربون، يعتبر الصوديوم مغذي أصغر يساعد في عملية الأيض، وخاصة في اعادة توليد فوسفوإينول البيروڤيك (تشارك في التخليق الحيوي للعديد من المركبات الحلقية، وفي تثبيت الكربون) وتخليق الكلوروفيل. في أنواع أخرى، يعتبر بديلاً للپوتاسيوم في وظائف مختلفة، مثل الحفاظ على ضغط الامتلاء والمساعدة في فتح وغلق المسام. الصوديوم الزائد في التربة يحد من امتصاص الماء بسبب انخفاض جهد الماء، مما يؤدي إلى ذبول النباتات؛ الهجريزات المماثلة في السيتوپلازم قد تؤدي إلى تثبيت الإنزيم، مما يؤدي بدوره إلى النخر وشحوب الأوراق. تستخدم النباتات آليات للحد من امتصاص الصوديوم بواسطة الجذور، وتخزينها في الفجوات العصارية للخلايا، والتحكم فيها على مسافات طويلة؛ كما قد يخزن الصوديوم الزائد في الأنسجة النباتية القديمة، مما يحد من الضرر الواقع على الأنسجة الجديدة.

الحيوانات

بما حتى بعض النباتات فقط بحاجة إلى الصوديوم وبينما تحتاجه الأنواع الأخرى بكميات صغيرة، فإن النظام الغذائي المعتمد على النباتات بشكل عام سيكون منخفضاً جداً في الصوديوم.^[] يدفع هذا آكلات العشب إلى الحصول على كميات الصوديوم المطلوبة بواسطة لعق الملح ومصادر معدنية أخرى. وقد يحدث احتياج الحيوانات للصوديوم هوالسبب في قدرتها العالية على تذوق "ملوحة" أيون الصوديوم. تستجيب مستقبلات المذاق المالح النقي بشكل أفضل للصوديوم، وبصورة مختلفة لعدد قليل من الكاتيونات الأحادية التكافؤ الصغيرة الأخرى (Li⁺, NH₄⁺، وإلى حد ما إلى K⁺). كما تشعر الحيوانات بالمذاق المالح لأيون الكالسيوم (Ca²⁺) وفي بعض الأحيانقد يكون مراً بالنسبة لبعضها، مثل الپوتاسيوم، الذي يحفز حاسة تذوق المعادن الأخرى.

تلعب أيونات الصوديوم دوراً هاماً في الكثير من العمليات الفسيولوجية، حيث يعمل على تنظيم حجم الدم، [[ضغط الدمي]، التوازن الاسموزي والأس الهيدروجيني.

البشر

الحد الأدنى من المتطلبات الفسيولوجية للصوديوم يتراوح بين 115 و500 ملليگرام في يومياً اعتماداً على التعرق بسبب النشاط البدني، وقدرة الشخص على التتكيف مع المناخ.كلوريد الصوديوم هوالمصدر الرئيسي للصوديوم في النظام الغذائي، ويستخدم للتبيل وحفظ الطعام، مثل التخليل والتقديد؛ ويأتي معظمه من الأغذية المصنعة. تتراوح الكمية المرجعية للصوديوم بين 1.2 إلى 1.5 گرام يومياً، لكن الشخص المتوسط في الولايات المتحدة يستهلك 3.4 گرام يومياً، الحد الأدنى لتعزيز ازدياد ضغط الدم. (لاحظ حتى الملح يحتوي على حوالي 39.3% من الصوديومنطقب:--أما الكمية الباقية فتحتوي على الكلور ومواد كيميائية أخرى؛ لذلك فإن UL لـ2.3 گرام من الصوديوم تكافئ حوالي 5.9 گرام من الملح نطقب:--حوالي 1 ملعقة شاي)

تتراوح مستويات الصوديوم الطبيعية في الدم بين 135 و145 mEq/لتر(135 - 145 mmol/L). عندما يقل مستوى الصوديوم في الدم عن 135 يعاني الشخص من نقص الصوديوم في الدم، الذي يعتبر سقماً خطيراً عندما تنخفض مستويات الصوديوم في الدم عن 125 mEq/L.

وظيفة أيونات الصوديوم

توازن الماء والملح لدى البشر

على الرغم من حتى نظام الحفاظ على التوازن المثالي للملح والماء في الجسم هونظام معقد، إلا حتى إحدى الطرق الرئيسية التي يحفاظ بها الجسم البشري على توازن السوائل هي مستقبلات التناضح في الوطاء التي تحافظ على التوازن بين هجريز الصوديوم والماء في السوائل خارج الخلية. يتسبب فقدان الجسم لكميات كبيرة من المياه في هجريز الصوديوم بكميات أعلى من الطبيعي، الحالة التي تُعهد بفرط صوديوم الدم. هذا عادة ما يؤدي إلى العطش. وعلى العكس، فإن فائض المياه الناتج عن استهلك كميات كبيرة من السوائل يؤدي إلى انخفاض مستويات الصوديوم في الدم (نقص صوديوم الدم)، الحالة التي يستشعرها الوطاء، مما يؤدي إلى تخفيض إفراز هرمون الڤاسوپرسين من النخامية الأمامية، وفقدان المياه في البول، مما يعمل على عودة هجريزات الصوديوم في الدم إلى وضعها الطبيعي.

الأشخاص الذين يعانون من الجفاف الشديد، مثل الأشخاص الذين يتم إنقاذهم من المحيطات أوالناجون في الصحراء، عادة ماقد يكون لديهم هجريز عالي جداً من الصوديوم في الدم. يجب معالجة هذه الحالات بدقة شديدة وأن تعود مستويات الصوديوم في الدم إلى وضعها الطبيعي ببطيء، حيث حتى العلاج السريع لفرط صوديوم الدم قد يؤدي إلى تلف في المخ بسبب التورم الخلوي، حيث حتى المياه تخرج فجأة من الخلايا حاملة معها المحتوى الأسمولي.

في البشر، تناول كميات كبيرة من الملح يؤدي إلى نقص إنتاج أكسيد النيتريك. يساهم أكسيد النيتريك في استباب الأوعية الدموية بتثبيط تقلص العضلات الوعائية الملساء والنمو، وتجمع الصفائح الدموية، والتصاق كرات الدم البيضاء في البطانة الغشائية.

الصوديوم البولي

في حالة عمل نظام الوطاء/المستقبلات التناضحية بشكل جيد عادة ما يتسبب استهلك السوائل أوالتبول في عودة هجريزات الصوديوم لمستوياتها الطبيعية، فيمكن استعمال هذا النظام في العلاج الطبي لتنظيم محتوى السوائل الكلي للجسم، من خلال التحكم أولاً في محتوى الصوديوم في الجسم. لذلك، فإن تناول مدرات البول القوية يؤدي إلى دفع الكلى لإفراز الصوديوم، ويرافق ذلك إفراز الماء في الجسم (فقدان المياه يصاحبه فقدان الصوديوم). يحدث هذا لأن الكلى غير قادرة على الاحتفاظ بالماء بكفاءة أثناء إخراج كميات كبيرة من الصوديوم. بالإضافة إلى ذلك، بعد إفراز الصوديوم، فإن نظام المستقبلات التناضحية قد يشعر بإنخفاض هجريز الصوديوم في الدم فيوجه فقدان السوائل عن طريق البول كإجراء للقاءة حالة نقص صوديوم الدم.

انظر أيضاً

الكالسيوم في فهم الأحياء
كمون العمل
الكمون الغشائي

المصادر

^ Pohl, Hanna R.; Wheeler, John S.; Murray, H. Edward (2013). "Chapter 2. Sodium and Potassium in Health and Disease". In Astrid Sigel, Helmut Sigel and Roland K. O. Sigel (ed.). Interrelations between Essential Metal Ions and Human Diseases. Metal Ions in Life Sciences. 13. Springer. pp. 29–47. doi:10.1007/978-94-007-7500-8_2.
^ Milo, Ron; Philips, Rob. "Cell Biology by the Numbers: What are the concentrations of different ions in cells?". book.bionumbers.org. Retrieved 8 March 2017.
^ Kering, M. K. (2008). "Manganese Nutrition and Photosynthesis in NAD-malic enzyme C4 plants Ph.D. dissertation" (PDF). University of Missouri-Columbia. Retrieved 2011-11-09.
^ Subbarao, G. V.; Ito, O.; Berry, W. L.; Wheeler, R. M. (2003). "Sodium—A Functional Plant Nutrient". Critical Reviews in Plant Sciences. 22 (5): 391–416. doi:10.1080/07352680390243495.
^ Zhu, J. K. (2001). "Plant salt tolerance". Trends in Plant Science. 6 (2): 66–71. doi:10.1016/S1360-1385(00)01838-0. PMID 11173290.
^ "Plants and salt ion toxicity". Plant Biology. Retrieved 2010-11-02.
^ "How much sodium should I eat per day?". American Heart Association. 2016. Retrieved 21 October 2016.
^ National Research Council (US) Subcommittee on the Tenth Edition of the Recommended Dietary Allowances (1989). "10". In National Academies Press (US) (ed.). Recommended Dietary Allowances. National Academies Press (US). doi:10.17226/1349. Thus, a minimum average requirement for adults can be estimated under conditions of maximal adaptation and without active sweating as no more thanخمسة mEq/day, which corresponds to 115 mg of sodium or approximately 300 mg of sodium chloride per day. In consideration of the wide variation of patterns of physical activity and climatic exposure, a safe minimum intake might be set at 500 mg/day. [Note: Table 11-1 seems to clarify that 500mg refers to sodium, not sodium chloride]
^ "Sodium and Potassium Quick Health Facts". Retrieved 7 November 2011.
^ "Dietary Reference Intakes: Water, Potassium, Sodium, Chloride, and Sulfate". Food and Nutrition Board, Institute of Medicine, United States National Academies. 2005. Retrieved 21 October 2016.
^ U.S. Department of Agriculture; U.S. Department of Health and Human Services (December 2010). (PDF) (7th ed.). p. 22. ISBN . OCLC 738512922. Archived from the original (PDF) on 2011-02-06. Retrieved 2011-11-23.
^ Geleijnse, J. M.; Kok, F. J.; Grobbee, D. E. (2004). "Impact of dietary and lifestyle factors on the prevalence of hypertension in Western populations". European Journal of Public Health. 14 (3): 235–239. doi:10.1093/eurpub/14.3.235. PMID 15369026.
^ General, Organic, and Biochemistry: An Applied Approach
^ Table Salt Conversion
^ "Hyponatremia". MayoClinic.com. Retrieved 2010-09-01.
^ "Hyponatremia". Medscape. Retrieved 2013-06-30.
^ Clausen, Michael Jakob Voldsgaard; Poulsen, Hanne (2013). "Chapter ثلاثة Sodium/Potassium Homeostasis in the Cell". In Banci, Lucia (Ed.) (ed.). Metallomics and the Cell. Metal Ions in Life Sciences. 12. Springer. doi:10.1007/978-94-007-5561-1_3. ISBN .CS1 maint: extra text: editors list (link) electronic-book ISBN 978-94-007-5561-1 نطقب:Issn electronic-نطقب:Issn
^ Tomohiro Osanai; Naoto Fujiwara; Masayuki Saitoh; Satoko Sasaki; Hirofumi Tomita; Masayuki Nakamura; Hiroshi Osawa; Hideaki Yamabe; Ken Okumura (2002). "Relationship between Salt Intake, Nitric Oxide and Asymmetric Dimethylarginine and Its Relevance to Patients with End-Stage Renal Disease −". Blood Purif. 20: 466–468. doi:10.1159/000063555. PMID 12207094.