Sodio en biología - Sodium in biology

Los iones de sodio (Na + ) son necesarios en pequeñas cantidades para algunos tipos de plantas , pero el sodio como nutriente es más generalmente necesario en cantidades mayores por los animales , debido a su uso para la generación de impulsos nerviosos y para el mantenimiento del equilibrio electrolítico y Equilibrio de fluidos . En los animales, los iones de sodio son necesarios para las funciones antes mencionadas y para la actividad cardíaca y ciertas funciones metabólicas . Los efectos sobre la salud de la sal reflejan lo que sucede cuando el cuerpo tiene demasiado o muy poco sodio. Las concentraciones características de sodio en organismos modelo son: 10 mM en E. coli , 30 mM en levadura en gemación, 10 mM en células de mamífero y 100 mM en plasma sanguíneo.

Distribución de sodio en especies

Véase también: Halotolerance

Humanos

El requerimiento fisiológico mínimo de sodio está entre 115 y 500 miligramos por día dependiendo de la sudoración debido a la actividad física y si la persona está adaptada al clima. El cloruro de sodio es la principal fuente de sodio en la dieta y se usa como condimento y conservante, como para encurtidos y cecina ; la mayor parte proviene de alimentos procesados. La ingesta adecuada de sodio es de 1.2 a 1.5 gramos por día, pero en promedio las personas en los Estados Unidos consumen 3.4 gramos por día, la cantidad mínima que promueve la hipertensión. (Tenga en cuenta que la sal contiene aproximadamente 39,3% de sodio en masa; el resto son cloro y otras trazas químicas; por lo tanto, el nivel máximo de ingesta tolerable de 2,3 g de sodio sería aproximadamente 5,9 g de sal, aproximadamente 1 cucharadita )

Los niveles normales de sodio en suero se encuentran entre aproximadamente 135 y 145 mEq / litro (135-145 mmol / L). Un nivel de sodio sérico de menos de 135 mEq / L se califica como hiponatremia , que se considera grave cuando el nivel de sodio sérico es inferior a 125 mEq / L.

El sistema renina-angiotensina y el péptido natriurético auricular regulan indirectamente la cantidad de transducción de señales en el sistema nervioso central humano , que depende del movimiento del ión sodio a través de la membrana de las células nerviosas, en todos los nervios. Por tanto, el sodio es importante en la función neuronal y la osmorregulación entre las células y el líquido extracelular ; la distribución de iones de sodio está mediada en todos los animales por bombas de sodio-potasio , que son bombas transportadoras activas de solutos , que bombean iones contra el gradiente y canales de sodio-potasio. Se sabe que los canales de sodio son menos selectivos en comparación con los canales de potasio. El sodio es el catión más prominente en el líquido extracelular: en los 15 litros de líquido extracelular en un ser humano de 70 kg hay alrededor de 50 gramos de sodio, el 90% del contenido total de sodio del cuerpo.

Algunas neurotoxinas potentes , como la batracotoxina , aumentan la permeabilidad al ion sodio de las membranas celulares en nervios y músculos, provocando una despolarización masiva e irreversible de las membranas con consecuencias potencialmente fatales. Sin embargo, los fármacos con efectos menores sobre el movimiento de los iones de sodio en los nervios pueden tener diversos efectos farmacológicos que van desde acciones antidepresivas hasta acciones anticonvulsivas.

Otros animales

Dado que solo algunas plantas necesitan sodio y aquellas en pequeñas cantidades, una dieta completamente basada en plantas generalmente será muy baja en sodio. Esto requiere que algunos herbívoros obtengan su sodio de lamer sal y otras fuentes minerales. La necesidad animal de sodio es probablemente la razón de la capacidad altamente conservada de saborear el ion sodio como "salado". Los receptores del sabor salado puro responden mejor al sodio; de lo contrario, los receptores responden sólo a algunos otros pequeños cationes monovalentes (Li + , NH 4 + y algo a K + ). El ion calcio (Ca 2+ ) también tiene un sabor salado y, a veces, amargo para algunas personas, pero, como el potasio, puede desencadenar otros sabores.

Los iones de sodio juegan un papel diverso e importante en muchos procesos fisiológicos, actuando para regular el volumen sanguíneo , la presión arterial , el equilibrio osmótico y el pH .

Plantas

Ver también: control de la salinidad del suelo , tolerancia a la sal de los cultivos , halófitas y tolerancia de los cultivos al agua de mar

En las plantas C4 , el sodio es un micronutriente que ayuda en el metabolismo, específicamente en la regeneración del fosfoenolpiruvato (involucrado en la biosíntesis de varios compuestos aromáticos y en la fijación de carbono ) y la síntesis de clorofila. En otros, sustituye al potasio en varias funciones, como mantener la presión de turgencia y ayudar a abrir y cerrar los estomas. El exceso de sodio en el suelo limita la absorción de agua debido a la disminución del potencial hídrico , lo que puede provocar el marchitamiento; concentraciones similares en el citoplasma pueden conducir a la inhibición de la enzima, que a su vez causa necrosis y clorosis. Para evitar estos problemas, las plantas desarrollaron mecanismos que limitan la absorción de sodio por las raíces, los almacenan en vacuolas celulares y los controlan a largas distancias; El exceso de sodio también puede almacenarse en el tejido vegetal viejo, lo que limita el daño al nuevo crecimiento.

Función de los iones de sodio

El sodio es el catión principal (ion positivo) en los fluidos extracelulares en animales y humanos. Estos fluidos, como el plasma sanguíneo y los fluidos extracelulares de otros tejidos, bañan las células y realizan funciones de transporte de nutrientes y desechos. El sodio también es el catión principal en el agua de mar, aunque la concentración allí es aproximadamente 3,8 veces mayor que la que se encuentra normalmente en los fluidos corporales extracelulares.

Equilibrio humano de agua y sal

Artículos principales: hiponatremia , hipernatremia , diurético y vasopresina

Aunque el sistema para mantener un equilibrio óptimo de sal y agua en el cuerpo es complejo, una de las principales formas en que el cuerpo humano realiza un seguimiento de la pérdida de agua corporal es que los osmorreceptores en el hipotálamo detectan un equilibrio de la concentración de sodio y agua en fluidos extracelulares. La pérdida relativa de agua corporal hará que la concentración de sodio aumente más de lo normal, una condición conocida como hipernatremia . Esto normalmente resulta en sed. Por el contrario, un exceso de agua corporal causado por la bebida dará como resultado una escasez de sodio en la sangre ( hiponatremia ), una condición que nuevamente es detectada por el hipotálamo , lo que causa una disminución en la secreción de la hormona vasopresina de la hipófisis posterior y la consecuente pérdida de agua en la orina, que actúa para restaurar las concentraciones de sodio en sangre a la normalidad.

Las personas severamente deshidratadas, como las personas rescatadas de situaciones de supervivencia en el océano o en el desierto, generalmente tienen concentraciones de sodio en sangre muy altas. Estos deben volver a la normalidad con mucho cuidado y lentamente, ya que la corrección demasiado rápida de la hipernatremia puede provocar daño cerebral debido a la inflamación celular, ya que el agua se mueve repentinamente hacia las células con alto contenido osmolar .

En humanos, se demostró que una ingesta alta de sal atenúa la producción de óxido nítrico . El óxido nítrico (NO) contribuye a la homeostasis de los vasos al inhibir la contracción y el crecimiento del músculo liso vascular, la agregación plaquetaria y la adhesión de leucocitos al endotelio.

Sodio urinario

Debido a que el sistema hipotálamo / osmorreceptor normalmente funciona bien para hacer que beber o orinar restablezca las concentraciones de sodio del cuerpo a la normalidad, este sistema se puede usar en el tratamiento médico para regular el contenido total de líquidos del cuerpo, primero controlando el contenido de sodio del cuerpo. Por lo tanto, cuando se administra un fármaco diurético potente que hace que los riñones excreten sodio, el efecto se acompaña de una excreción de agua corporal (la pérdida de agua acompaña a la pérdida de sodio). Esto sucede porque el riñón no puede retener agua de manera eficiente mientras excreta grandes cantidades de sodio. Además, después de la excreción de sodio, el sistema osmorreceptor puede detectar una disminución de la concentración de sodio en la sangre y luego dirigir la pérdida de agua urinaria compensatoria directa para corregir el estado hiponatrémico (bajo sodio en sangre).

Ver también

Referencias

enlaces externos