Ke Kūlana o nā Electrolytes i ka Hoʻoili Uila o ke Kelepona
ʻO ke alakaʻi uila kahi ʻano nui o ke ola. ʻO ka hapa nui o nā kaʻina hana olaola koʻikoʻi—mai ka ʻūlū ʻana o nā ʻiʻo a me ka hoʻoili ʻana o nā impulses nerve a hiki i ka hoʻokuʻu ʻana o ka hormone—e hilinaʻi ana i ka hiki o nā cell ke hana a hoʻoponopono i ke au uila. Ma kēia ʻano, he kuleana koʻikoʻi nā electrolytes. ʻO nā electrolytes nā mea e hoʻokaʻawale i nā ions i hoʻopiʻi ʻia ke hoʻoheheʻe ʻia i ka wai, e like me ka sodium (Na⁺), potassium (K⁺), chloride (Cl⁻), calcium (Ca²⁺), magnesium (Mg²⁺), a me ka bicarbonate (HCO₃⁻). ʻO kēia mau ions nā "mea lawe ukana" mua i nā ʻōnaehana olaola, e hiki ai i nā cell ke hana i nā ʻokoʻa hiki a alakaʻi i nā hōʻailona uila. Kūkākūkā kēia ʻatikala pehea e hana ai nā electrolytes i ke alakaʻi uila o ke kelepona, nā ʻano hana i pili, a me nā hopena physiological ke hoʻopilikia ʻia ko lākou kaulike.
ʻO nā electrolytes ma ke ʻano he mea lawe ukana i loko o nā wai olaola
ʻAʻole e like me nā uea metala, ka mea e alakaʻi i ka uila ma o ka neʻe ʻana o nā electrons, alakaʻi ke kino i ka uila ma o ka neʻe ʻana o nā ions i loko o nā wai. Loaʻa i nā wai intracellular (nā cell i loko) a me extracellular (nā cell i waho) nā electrolytes, akā ʻokoʻa ko lākou ʻano. Ma keʻano laulā, ʻo ka wai extracellular ka Na⁺ a me Cl⁻ nui, ʻoiai ʻo ka wai intracellular ka waiwai i ka K⁺, phosphate, a me nā protein i hoʻopiʻi maikaʻi ʻole ʻia. ʻAʻole kēia ʻokoʻa i ka haku mele ʻana he mea ulia pōpilikia: mālama pono ʻia e nā cell e hana i nā gradients concentration a me ka charge e pili ana i ka "uila cellular."
Ma muli o ka hiki i nā ion i hoʻopiʻi ʻia ke neʻe, ʻo kēlā me kēia loli i ka hoʻolaha ʻana o ka ion—no ka laʻana, ka neʻe ʻana o K⁺ i waho o ke kelepona a i ʻole ka neʻe ʻana o Na⁺ i loko—e hoʻololi i nā uku pili i loko a ma waho o ka membrane. Hoʻokumu kēia i kahi ʻokoʻa hiki ke uila e hiki ai i ke kelepona ke hoʻohana e kamaʻilio a pane i kona kaiapuni.
ʻO ka membrane cell: ka mea hoʻokaʻawale e hiki ai ke hana i nā "batteries" olaola
ʻAʻole hana hewa ka hoʻoili uila i loko o nā cell ma o nā wai o ke kino. ʻO nā membrane cell, i haku ʻia me kahi bilayer lipid, he mea pale iki ia i nā ion. Pale nā lipids i nā ion i hoʻopiʻi ʻia mai ka hele manuahi ʻana ma o ka membrane. Eia nō naʻe, aia pū kekahi i loko o ka membrane nā protein kūikawā i kapa ʻia ʻo nā kahawai ion, nā mea lawe, a me nā pamu e hoʻoponopono i ka neʻe ʻana o ka ion. ʻO ka hui pū ʻana o kahi membrane pale a me nā ala koho no nā ion e hana i kahi ʻōnaehana e like me ka pila: aia kahi kaʻawale o nā uku a me ka ikehu hiki ke uila e hiki ke hoʻokuʻu ʻia i ka wā e pono ai.
I ke kūlana hoʻomaha, he nui nā cell i loaʻa kahi membrane potential maikaʻi ʻole i loko (no ka laʻana, ma kahi o -70 mV i loko o nā neurons). Kū mai kēia potential mai nā ʻokoʻa o ka nui o ka ion a me ka permeability o ka membrane i kekahi mau ion—ʻoi aku hoʻi ʻo K⁺.
Ka hiki ke hoʻomaha ʻana o ka membrane a me ke kuleana nui o ka potassium
Hoʻopilikia nui ʻia ka hiki ke hoʻomaha ʻia e ka membrane hoʻi e K⁺. He nui nā membrane cell i ʻoi aku ka permeable i ka K⁺ ma mua o Na⁺ ma muli o ke alo o nā kahawai "leak" K⁺. No ka mea, ʻoi aku ke kiʻekiʻe o ka nui o K⁺ i loko o ke kelepona, e pālahalaha ana ia i waho. I ka haʻalele ʻana o K⁺, haʻalele nā uku maikaʻi i ke kelepona, e hoʻolilo ana i loko i mea maikaʻi ʻole. Eia naʻe, ʻaʻole e hoʻomau mau ka hoʻolaha ʻana o K⁺: ʻo ka hoʻonui ʻana o ka uku maikaʻi ʻole i loko o ke kelepona e huki iā K⁺ i hope. ʻO ke kaulike ma waena o kēia ikaika hoʻolaha a me nā ikaika uila ka mea e hana ai i ka hiki ke hoʻopili ʻia.
ʻOiai ʻo K⁺ ka mea nui, hāʻawi pū ʻo Na⁺ a me Cl⁻. ʻO kahi liʻiliʻi o Na⁺ e komo ana ma o ka leakage e hoʻopau i kekahi o ka uku maikaʻi ʻole, ʻoiai ʻo ka hoʻolaha ʻana o Cl⁻ e pili ana i ke kūlana o ke kelepona a me ke ʻano o nā ʻiʻo.
ʻO ka pamu sodium-potassium: mālama i ka gradient electrolyte
ʻAʻole e mālama ʻia ka gradient ion no ka manawa lōʻihi me ka ʻole o kahi ʻano mālama. Maanei kahi e komo ai ka pamu sodium-potassium (Na⁺/K⁺-ATPase). Hoʻohana kēia pamu i ka ikehu mai ATP e hoʻoneʻe i 3 Na⁺ i waho o ke kelepona a lawe mai i 2 K⁺ i loko o ke kelepona. Ma waho aʻe o ka mālama ʻana i kahi kiʻekiʻe o Na⁺ i waho a me kahi kiʻekiʻe o K⁺ i loko, he electrogenic nō hoʻi kēia pamu no ka mea e hoʻoneʻe ana i ka uku maikaʻi i waho ma mua o loko, no laila e kōkua ana i ka mālama ʻana i kahi hiki ke hoʻopili maikaʻi ʻole.
Me ka ʻole o kēia pamu, ʻaʻole hiki i nā neurons ke mālama i ko lākou hiki ke hoʻomaha a ʻaʻole hiki ke hoʻoulu i nā impulses hou. ʻO ke ʻano kēia, ua hilinaʻi piha ka hana uila o ke kelepona i ka metabolism ikehu e hoʻolako ana i ka ATP.
Ka hiki ke hana: pehea e hoʻopuka ai nā electrolytes i nā hōʻailona uila
ʻIke maopopo ʻia ka hoʻoili uila i loko o nā neurons a me nā cell muscle ma o ka hanana o nā potentials hana. ʻO nā potentials hana he mau loli wikiwiki i ka membrane potential, e pālahalaha ana ma ka membrane e like me nā nalu. Hilinaʻi kā lākou ʻano hana i nā kahawai ion i hoʻopaʻa ʻia e ka voltage.
1. Depolarization: wehe ka hoʻoulu ʻana i nā kahawai Na⁺ i hoʻopaʻa ʻia e ka voltage, komo koke ʻo Na⁺ ma muli o ke gradient concentration a me nā impulses uila. ʻO ke kahe ʻana o ka hoʻouka maikaʻi e hoʻolilo i ka membrane i emi iki ka maikaʻi ʻole, a hiki ke lilo i maikaʻi.
2. Repolarization: ma hope o ka depolarization kiʻekiʻe, pani/hoʻopau nā kahawai Na⁺, a laila wehe nā kahawai K⁺ i hoʻopaʻa ʻia e ka voltage. Puka ʻo K⁺ i waho o ke kelepona, e hoʻihoʻi ana i ka uku i loko o ke kelepona i ka maikaʻi ʻole.
3. Hyperpolarization a me ka hoʻōla ʻana: i kekahi manawa ua hoʻokuʻu ʻia ka nui o K⁺, e hoʻolilo ana i ka hiki ke lilo i mea maikaʻi ʻole ma mua o ke kūlana hoʻomaha. A laila hoʻihoʻi ka pamu Na⁺/K⁺ a me nā kahawai leak i ke kūlana paʻa.
He pololei loa ke kuleana o nā electrolytes ma ʻaneʻi: ʻo Na⁺ a me K⁺ nā au nui e hoʻopili ana i ka piʻi ʻana a me ka hāʻule ʻana o nā hana hana. Hiki i nā haunaele ma nā pae Na⁺ a i ʻole K⁺ ke hoʻololi i ka paepae hoʻoulu, ka wikiwiki o ke alakaʻi ʻana, a me ka hiki o ke kelepona ke hoʻokuʻu i nā impulses.
Kalipuna: mea hoʻohui uila a me ka pane ʻana o ke kelepona
ʻOiai ʻo Na⁺ lāua ʻo K⁺ e hoʻoholo i nā "nalu uila" wikiwiki, he kuleana pinepine ʻo Ca²⁺ i ka hoʻololi ʻana i nā hōʻailona uila i nā hana biochemical. Ma ka neuronal synapse, wehe kahi hiki ke hana i ka hopena axon i nā kahawai Ca²⁺ i hoʻopaʻa ʻia e ka voltage. Hoʻoulu ka hoʻokomo ʻana o Ca²⁺ i ka hoʻokuʻu ʻana o nā neurotransmitters i loko o ka synaptic cleft. I loko o nā ʻiʻo, hoʻopili pū ʻo Ca²⁺ i ka hoʻonāukiuki uila me ka ʻūlū ʻana ma o kahi ʻano hoʻonāukiuki-ʻūlū. No laila, ʻo Ca²⁺ kahi electrolyte koʻikoʻi e unuhi i ka hoʻokele uila i nā hana physiological hiki ke ʻike ʻia.
ʻO Chloride a me bicarbonate: ke kūpaʻa o ka hoʻouka a me ke kaulike waikawa-kumu
Hana pinepine ʻo Cl⁻ ma ke ʻano he mea hoʻohālikelike hoʻouka a he kuleana koʻikoʻi kāna i ka hoʻoponopono ʻana i ka nui o ke kelepona. I loko o nā neurons, hiki i nā kahawai Cl⁻ (me nā mea i hoʻāla ʻia e GABA) ke hoʻokō i kahi hopena pale, ʻoiai ʻo ka neʻe ʻana o Cl⁻ e paʻakikī ai i ka membrane ke depolarize. Eia kekahi, he mea nui ka hui HCO₃⁻ a me CO₂ no ka buffering acid-base. Hiki i nā loli i ka pH ke hoʻopilikia i ka hana o nā kahawai ion a me nā protein membrane, no laila e hoʻopilikia pololei ʻole ana i ka hoʻoili uila. I nā huaʻōlelo ʻē aʻe, pono pū ka paʻa uila o nā kelepona i ke kūpaʻa kemika o ke kaiapuni.
Ka hopena o ke kaulike ʻole o ka electrolyte ma ka hoʻoili uila
Hiki i ka hemahema electrolyte ke hoʻopilikia i ka hoʻoili uila o nā cell a hoʻoulu i nā hōʻailona koʻikoʻi:
– Hiki i ka Hypokalemia (K⁺ haʻahaʻa) ke hoʻonāwaliwali i nā ʻiʻo, nā ʻūmiʻi, a me nā haunaele o ka puʻuwai ma muli o ka hemahema o ka repolarization.
– Hiki i ka Hyperkalemia (K⁺ kiʻekiʻe) ke hōʻemi i ka ʻokoʻa potential membrane i maʻalahi ai ka depolarized o nā cell akā i ka hopena ʻaʻole hiki ke hana i nā impulses maʻamau; i loko o ka puʻuwai he mea make kēia.
– Hoʻopilikia ka Hyponatremia (Na⁺ haʻahaʻa) i ka osmolality wai a hiki ke hana i nā hōʻailona neurological e like me ka huikau a me nā hopu ʻana.
– Hiki i nā haunaele o Ca²⁺ ke hoʻololi i ka hoʻokuʻu ʻana o nā neurotransmitter a me ka ʻūlū ʻana o nā ʻiʻo; hoʻonui pinepine ka hypocalcemia i ka huhū neuromuscular.
Hōʻike kēia laʻana ʻaʻole wale ka alakaʻi uila he hanana kūloko ma ka membrane, akā pili pū ia i ka homeostasis o ke kino holoʻokoʻa.
Pani
ʻO nā electrolytes ke kumu o ke alakaʻi uila o ke kelepona. Ma o ka hoʻokaʻawale like ʻole o nā ions ma waena o loko a me waho o ke kelepona, hoʻokumu ka membrane kelepona i kahi hiki ke uila paʻa. Mālama a hoʻololi nā pamu Ion a me nā kahawai i kēia gradient, e hiki ai i nā hiki ke hana a me ka hoʻoili ʻana i nā hōʻailona. ʻO Na⁺ a me K⁺ nā mea pāʻani koʻikoʻi i nā loli wikiwiki i ka voltage membrane, unuhi ʻo Ca²⁺ i nā hōʻailona uila i nā pane hana e like me ka hoʻokuʻu ʻana o ka neurotransmitter a me ka ʻūlū ʻana, ʻoiai ʻo Cl⁻ a me HCO₃⁻ e kōkua i ka hoʻopaʻa ʻana i ka hoʻouka ʻana o ke kelepona, ka nui, a me ke kaiapuni kemika. No laila, ʻo ka mālama ʻana i ke kaulike electrolyte ʻaʻole wale ia he mea nui no ka "hydration," akā he mea nui hoʻi no ke kamaʻilio uila e hiki ai i ke kino ke noʻonoʻo, neʻe, a ola.
