Номер 3, страница 100, часть 1 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

3. Какую роль играют ионы калия и натрия?

Ионы калия ($K^+$) и натрия ($Na^+$) являются важнейшими электролитами в живых организмах и выполняют множество жизненно важных функций. Их правильный баланс, поддерживаемый в основном за счет работы натрий-калиевого насоса, необходим для нормальной работы клеток и всего организма в целом.

Основная особенность их распределения — асимметрия: концентрация ионов калия значительно выше внутри клетки, а ионов натрия — снаружи, в межклеточной жидкости. Эта разница концентраций создает электрохимический градиент, который является источником энергии для многих процессов.

Ключевые роли ионов калия и натрия:

• Создание мембранного потенциала и электрическая возбудимость. Разность концентраций $K^+$ и $Na^+$ создает на клеточной мембране электрический потенциал (потенциал покоя). Быстрое перемещение этих ионов через мембрану лежит в основе генерации и проведения нервных импульсов (потенциалов действия) в нейронах и сокращения мышечных клеток.
• Поддержание клеточного объема и осмотического баланса. Натрий-калиевый насос, выкачивая 3 иона $Na^+$ и закачивая 2 иона $K^+$, не только создает электрический градиент, но и контролирует общее количество растворенных частиц внутри клетки, предотвращая ее набухание и разрыв из-за осмоса.
• Транспорт веществ через мембрану. Энергия градиента концентрации натрия, созданного насосом, используется для переноса в клетку других важных веществ (например, глюкозы и аминокислот) против их собственных градиентов концентрации. Этот процесс называется вторично-активным транспортом.

Специфические функции:

• Ионы калия ($K^+$), как основной внутриклеточный катион, особенно важны для:
  • Поддержания потенциала покоя мембраны.
  • Регуляции сердечного ритма и сократимости миокарда.
  • Активации многих внутриклеточных ферментов, участвующих в синтезе белка и метаболизме углеводов.
• Ионы натрия ($Na^+$), как основной внеклеточный катион, критически важны для:
  • Генерации восходящей фазы потенциала действия (нервного импульса).
  • Регуляции объема внеклеточной жидкости, что напрямую влияет на артериальное давление.
  • Обеспечения работы транспортных систем для глюкозы, аминокислот и других ионов.

Центральным механизмом, обеспечивающим все эти функции, является натрий-калиевый насос (или $Na^+$/$K^+$-АТФаза). Это фермент, который за счет энергии расщепления молекулы АТФ активно выводит из клетки 3 иона натрия в обмен на 2 иона калия, поступающих внутрь. Эта непрерывная работа поддерживает необходимую асимметрию концентраций ионов.

Ответ: Ионы калия и натрия играют ключевую роль в создании и поддержании электрического потенциала на клеточных мембранах, что является основой для передачи нервных импульсов и мышечных сокращений. Они регулируют осмотическое давление и объем клеток, участвуют в транспорте веществ и активации ферментов. Их асимметричное распределение (калий преимущественно внутри клетки, натрий — снаружи) поддерживается работой натрий-калиевого насоса и является фундаментальным свойством, обеспечивающим жизнедеятельность клеток.