Калий.

[BЛАДИМИP]

Самый простой и... самый непонятный катион живой клетки.
Почему?
Почему его так много в живой клетке (от 0.3 до 6% по сухому весу!)?
Почему Калий не ассоциирован с белками какой нибудь регуляторной или синтетической ферментной системы?
Если читая мои "шпаргалки" Вы задавали себе эти вопросы - тогда этот мой пост для Вас.
И я не буду "грузить" Вас сложными научными терминами и данными.
В природе все просто и естественно.
Итак, как вы знаете из школьного курса для закачивания воды из влаги, что есть в почве и конденсата в воздухе живые растения используют всего ДВА основных механизма.
Знаете каких?
Капиллярный эффект и осмос.
О капиллярном эффекте в этом посте я писать не буду, можете заГУГуглить и почитать.
Поговорим об осмосе.
Довольно простой опыт, который демонстрируют в младших классах школы наглядно показывает этот эффект.

Посмотрели?
И что Вы поняли?
Если есть две емкости разделенные мембраной, то изменив концентрацию неорганической соли в одном из отсеков мы можем поднять в этом отсеке уровень воды.
Вода пойдет по градиенту концентрации соли от меньшего к большему.
Ну посмотрели, ну почитали... и что? Зачем нам это надо?
Обычно в опытах используют соль, это NaCl...
а давайте заменим её на KCl...
Фокус повторяется?
Посмотрим на это с другой стороны.
Растению, каждой его клетке, нужна вода.
Как нам заставить воду необузданно стремиться бурлящим потоком в каждую клеточку растения?
Вот..." где собака порылась ".
Именно используя это химическое явление, которое называется осмос, растение и ВЫСАСЫВАЕТ ВОДУ ИЗ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ.
И никуда эта вода против простого но мощного физического закона не денется - польётся сквозь мембрану внутрь клетки.
Какой вывод из этого следует?
Ион К+ является ТОПЛИВОМ ВОДНОГО НАСОСА РАСТИТЕЛЬНОЙ КЛЕТКИ!!!!
Мембрана клетки для Ионов Калия непроницаема.
А почему именно ион К+, почему не H+, Na+, Li+.....
Оффтоп

Я думаю, что именно у иона К+ удачно получилось соотношение объема сферы и заряда.
И Li+ и Na+ обладают поменьшей сферой. при том же заряде, для них нужны каналы меньшего радиуса. Но меньшая сфера при одинаковом заряде дает более высокий удельный заряд на площадь - что приводит к возникновению гидратной оболочки вокруг этих катионов в воде. А эта оболочка в свою очередь очень сильно увеличивает сферу ...
В ион К+ в этом плане получился оптимальным - и размер и заряд, все в оптимуме.

Итак Вы согласны со мной, что катион, который является ТОПЛИВОМ для водного насоса - очень важен для жизни клетки?
Но у клетки есть мембрана. и не простая мембрана а живая мембрана.
И Господь подарил клетке специальные механизмы, чтобы АКТИВНО захватывать/высасывать катионы Калия из растворов окружающей среды.

На языке ученых эти механизмы называются активные Калиевые каналы. Они есть разные.
Есть Калиевые каналы семейства Шейкер ( они создавая отрицательный заряд вокруг отверстия строго контролируемого размера притягивают катионы Калия и проталкивают их, катионы, внутрь клетки). Насколько я понял из научных обзоров сейчас орписано около шести разных каналов на мембране растительной клетки. Ученые их разбирают по белковым субъединицам, собирают и изучают.) у этих каналов основным активным компонентом является потенциал заряда между внутренней и внешней сторонами мембраны.
И клетка тратит энергию полученную при дыхании и фотосинтезе на работу этих каналов.

Есть и другой тип калиевых переносчиков - это белковые молекулы которые вращаются в мембране и могут связывать катион калия снаружи, кувыркнутся в мембране и отпустить этот катион внутри клетки. Для такого кувырка белок переносчик использует энергию запасенную в виде макроэргической фосфатной группы специальной молекулы перносчика энергии - АТФ... то есть использует химическую энергию, которая получается при дыхании и фотосинтезе... как видите источники те же.

Каналов, их семейств и видов много.
Принцип - один.
АКТИВНЫЙ ЗАХВАТ ИОНОВ КАЛИЯ В ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЕ.

Итак мы выяснили, что для того, чтобы клетка выросла её надо натянуть воды, а для этого надо насобирать катионы Калия из окружающих растворов.
И каждая клетка тратит много энергии на этот процесс...
Закон работает у растений, что растут на земле, на болотах, в пустыне и в воде.

И какой вывод мы, аквариумисты, должны из этого делать?
Очень простой.
1. Калий должен быть в воде аквариума - без него растение расти не будет.
2. А вот с концентрациями Калия и его соотношениями к другим катионам, да и анионам - нам с вами заморочиватся не надо. Ибо в случае работы активных транспортных систем мембраны клетки - клетка сама возьмет Калий из воды и возьмет его столько - сколько ей надо. Наша с вами задача проследить, чтобы в аквариуме использовались удобрения с Калием в составе.

Какие концентрации Калия нужно обеспечивать?
Правильный ответ по Тому Бару - от 10 до 40 ррм (мг на литр), но многие гуру считают эти цифры завышенными, как минимум в 8 раз. То есть достаточно 1.25-5 ррм (мг на литр), и в своих последних публикациях томм Барр с этим согласился.

На высоких концентрациях типа 100 ррм (мг на литр) Калий начинает мешать поглощению Кальция и Магния - есть такое наблюдение.
Оффтоп

Помехи идут чисто по количеству. Для примера представьте себе, что вы кормите на городской площади голубей. А потом на эту площадь прилетела очень большая стая воробьев. Теперь голуби останутся голодными. Вот так и с кальцием, он просто не имеет шансов добратся до своих каналов и рецепторов. Его элементарно заталкивают жопами меньшие по размеру, но большие по числу...

Есть еще конкуренция между ионами натрия и калия.
Оффтоп

Ион Натрия меньший по размеру но равный по заряду, он просто может забить калиевый канал.
Внутрь он не пройдет, зато какоето время канал правильно работать не будет, пока натрий не выплюнет.

Итак, еще один миф "Передоз по Калию получить нельзя" - таки можно!!!
Первое кино, стакан разделенный мембраной, вспомните.
Нам нужно много Калия внутри клетки, и нам совсем не нужно много Калия снаружи клетки...ибо вода начнет выходить из клетки... и растение погибнет.
И при очень высоких концентрациях типа 1000 мг/л:

Калий. Токсическая концентрация 1 г/л (гибель рыбы через 24 ч). У рыбы наблюдается распад жаберного эпителия. У ракообразных уменьшение способности к воспроизводству при концентрации 53мг/л ПДКвр калия составляет 50 мг/дм3 Определяется как и натрий + титриметрически выделением К из раствора с последующим аргентометрическим титрованием. Удаляется как и натрий.

взято тут.
Как проверить сколько Калия съели растения?
Так это очень просто господа - ответ прямо в английском названии элемента - "пепел после сжигания/Potassium".
Мы можем рассчитать сколько мы добавили Калия в аквариум и, собрав и высушив всю траву, или её часть (тогда вводим поправочный коэфициент) - палим, взвешивает и получаем искомый вес пепла делим на 16... с минимальными натяжками этот метод хорошо работает. Правда вы остались без растений... но Истина требует жертв, посадите другие.
Как приготовить раствор сульфата калия для аквариума?
Вот тут Костик Божков все подробнейшим образом описал -читайте.
В каком случае надо добавлять сульфат калия?
Во всех случаях, за исключением "форсажа" - добавления нитратов и фосфатов.

В случае форсажа используется Нитрат калия - и аквариум получает достаточное количество калия вместе с нитратами.

Вот еще небольшая выдержка из спора двух уважаемых травников:

Сообщение от Vadim Art

Сергей, что складывается ?
Где общепринятые 30-40 мгл в неделю ? И травник у меня с 600 вт МГ света и ЛЛ досветкой + море CO2.
И в таком, разогнанном травнике, калия уходит меньше 2 мгл в сутки.
А что будет со средне статистическим травником на осмосе ?
Посчитайте мой случай.
Предположим, я пошел за общепринятыми рекомендациями, и вношу 30 мгл калия в неделю. Расходуется у меня 12 (пусть 15) мгл. Сколько накопится калия за месяц, даже если делать еженедельную 50 % подмену?
Вы учитываете это накопление ?

Сообщение от roman1967

Нельзя ли по подробней развить эту мысль, потому что здесь вроде все на оборот, при внесении нитрата аммония калия поступает меньше, или я может что то не так понял из прочитанного

Или еще проще, если я делаю р-р
KNO3 - 200г/л
KH2PO4 - 12г/л
и вношу 28мл/130л этого р-ра в неделю, получаю К -17,4 мг/л, то вносить калий отдельно не стоит, или это доза все же не предел при большом кол-ве травы и быстром ее росте, потому что я дополнительно вношу калий и наблюдаю признаки недостатка (а может и передоза ) ???