من توازن الماء بالكهرباء من الكائنات الحية أمر بالغ الأهمية للمسار الطبيعي لجميع العمليات البيوكيميائية. التفاعلات الكيميائية الضرورية للحياة تحدث فقط في بيئة مائية. يتم تنظيم توزيع السوائل في الجسم عن طريق الإلكتروليتات. يتضمن توازن الماء والكهارل الماء والإلكتروليتات المذابة فيه.
ما هو توازن الماء بالكهرباء؟
نشأت الحياة في البحر ، الذي كان يحتوي منذ البداية على تركيز وتركيب معين للشوارد. حتى بعد أن غادرت الكائنات الحية المحيط كجزء من التطور ، استمر الماء والأملاح الذائبة في لعب دور أساسي في العمليات الكيميائية الحيوية.
يتكون الكائن البشري من حوالي 60 بالمائة من الماء. يتم إذابة أملاح مختلفة في الماء ، والتي تعرف بالإلكتروليتات.
يتكون الجسم من خلايا. لذلك ، ينقسم الكائن الحي إلى غرف مختلفة. وأشهرها هو التقسيم إلى الفضاء الخلوي الداخلي والفضاء الخارجي. يتم فصل كلا الفراغين عن بعضهما البعض بواسطة أغشية الخلايا. هناك اختلافات مهمة في تكوين الإلكتروليتات بين الفضاء داخل الخلايا (الفضاء داخل الخلايا) والفضاء خارج الخلية (الفضاء خارج الخلية). يتم الحفاظ على هذه الاختلافات بشكل دائم من خلال عمليات النقل النشطة عبر أغشية الخلايا.
نظرًا لأن الماء يمكن أن ينتشر عبر أغشية الخلايا ، لكن أيونات الإلكتروليت لا تمر إلا من خلال الأغشية بواسطة المضخات النشطة ، يتم إنشاء ما يسمى بالضغط الاسموزي. على الرغم من اختلاف تركيبة السائل في الغرف (المقصورات) المختلفة ، فإن الضغط الاسموزي متوازٍ.
الوظيفة والمهمة
هناك تبادل مستمر بين الأقسام المختلفة. مع توازن الماء والكهارل المتوازن ، هناك اختلافات ثابتة في الجهد بين الفضاء الخلوي الداخلي والفضاء الخلوي الإضافي ، لأن تركيبة الإلكتروليت مختلفة في هذين الفراغين.
تشتمل الإلكتروليتات على الكاتيونات موجبة الشحنة للصوديوم أو البوتاسيوم أو الكالسيوم أو المغنيسيوم والأنيونات سالبة الشحنة للفوسفات أو البيكربونات أو الكلوريد. هناك أيونات سالبة الشحنة من المركبات العضوية مثل البروتينات.
تضمن التركيبة المختلفة للسائل داخل وخارج الخلايا أن التفاعلات المهمة تعمل بسلاسة ، والتي لا يمكن أن تحدث إلا في ظل ظروف معينة. من خلال ما يسمى بقناة الصوديوم داخل الغشاء ، يتم نقل أيونات الصوديوم والكلوريد بشكل أساسي إلى الفضاء خارج الخلية وأيونات البوتاسيوم والفوسفات أو البروتينات سالبة الشحنة في الفضاء الخلوي الداخلي. بهذه الطريقة فقط يمكن أن تحدث أهم العمليات الكيميائية الحيوية داخل الخلية. توجد عضيات خلوية في الخلية ، والتي بدورها تشكل مساحاتها الخاصة ويتم فصلها عن السيتوبلازم بواسطة الأغشية.
بشكل عام ، يظهر فرق محتمل بين الفضاء الخلوي الداخلي والفضاء خارج الخلية بسبب توزيع التركيز المختلف. تضمن التغييرات في التركيز تبادل المعلومات بين الخلايا. بهذه الطريقة يمكن نقل المعلومات التي تعتبر مهمة لتفاعل الخلايا.
بالإضافة إلى ذلك ، تضمن الإلكتروليتات كلاً من توزيع السوائل في الجسم والتدفق غير المضطرب للعمليات الكيميائية الحيوية على مستوى الخلية. بالإضافة إلى ذلك ، يلعبون أيضًا دورًا مهمًا في نقل المنبهات في الخلايا العصبية.
ينقسم الفضاء خارج الخلية إلى الفضاء الخلالي والفضاء داخل الأوعية. يحتوي الفضاء داخل الأوعية الدموية على السائل في الدم والأوعية الليمفاوية. المساحة الخلالية هي المسافة بين الخلايا الفردية. يوجد ثلثا مياه الجسم الكلية في الخلايا وبالتالي ثلثها خارج الخلايا. من هذا الثلث ، يوجد ثلاثة أرباع السائل في الفراغ الخلالي ، بينما يحتوي الفضاء داخل الأوعية الدموية على ربع الماء في الفضاء خارج الخلية.
يتم الحفاظ على توازن الماء والكهارل من خلال الاستهلاك اليومي للماء والكهارل من خلال الأطعمة والمشروبات. يجب أن يعطى الجسم حوالي 2.5 لتر من السوائل. يحدث إفراز السوائل والإلكتروليتات بشكل رئيسي من خلال الكلى. ومع ذلك ، يتم فقدان جزء كبير أيضًا من خلال التعرق والتنفس.
يجب أن يضمن التركيب الشخصي للعناصر الغذائية أن الكمية المطلوبة من الإلكتروليتات يتم امتصاصها من خلال الطعام.
الامراض والاعتلالات
يمكن أن تؤدي الاضطرابات في توازن الماء والكهارل إلى أمراض خطيرة. في حالة أمراض الكلى أو في بعض الحالات القصوى ، يمكن أن ينهار تنظيم الجسم لتوازن الماء والكهارل. بالإضافة إلى أمراض الكلى ، فإن هذا هو الحال مع الإسهال الشديد والقيء وفقدان الدم والتعرق الغزير أو الجفاف بسبب العطش.
يمكن أن تؤدي الأمراض المختلفة إلى الجفاف ، ولكن أيضًا إلى فرط السوائل ونقص أو فرط حجم الدم ونقص أو فرط صوديوم الدم ونقص أو فرط بوتاسيوم الدم ونقص أو فرط كالسيوم الدم. تتسبب كل هذه الحالات في انهيار الإمكانات الطبيعية بين الفضاء الخلوي الداخلي والفضاء خارج الخلية. يمكن أن تنشأ حالة مهددة للحياة والتي يجب معالجتها بالتسريب المناسب بالكهرباء.
يتم التحكم في نظام توازن الماء بالكهرباء بواسطة آليات مختلفة. وتشمل آلية العطش ، ونظام الرينين - أنجيوتنسين - الألدوستيرون ، أو الهرمون المضاد لإدرار البول أو الببتيدات التي تعمل على الكلى. يمكن أن يؤدي الاضطراب داخل هذه الآليات إلى اضطرابات خطيرة في توازن الماء بالكهرباء.
يعتبر أيون الصوديوم أحد أهم الأيونات التي تحافظ على توازن السوائل والكهارل بالكامل. مع نقص صوديوم الدم (تركيز الصوديوم منخفض جدًا) ، على سبيل المثال ، يمكن أن تحدث تقلصات العضلات أو الارتباك أو الخمول أو حتى الغيبوبة. اعتمادًا على السبب المحدد ، يجب استبدال الصوديوم في هذه الحالات. غالبًا ما تكون أعراض فرط صوديوم الدم (ارتفاع تركيز أيون الصوديوم) غير محددة وتتجلى في الشعور بالضعف والعجز العصبي. يتم العلاج ، على سبيل المثال ، عن طريق الترطيب منخفض الصوديوم.
