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Die Geheimwaffe, die Pflanzen stärker macht: Wie steuert Kalium das Wachstum und Gedeihen von Pflanzen?
Kalium ist das wichtigste intrazelluläre Kation in allen Zellen und spielt eine wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung des Flüssigkeits- und Elektrolytgleichgewichts. Kalium ist für die Funktion aller biologischen Zellen unerlässlich und kommt daher in allen pflanzlichen und tierischen Geweben vor. Erwähnenswert ist, dass seine Konzentration in Pflanzenzellen besonders hoch ist, während es in Mischkost hauptsächlich in Früchten vorkommt. Die hohe Kaliumkonzentration ermöglicht die Abtrennung von Pflanzenasche (Kaliumasche), daher der Name. Da durch den starken Pflanzenanbau das Bodenkalium schnell verbraucht wird, stammen 93 % des Kaliums, das in Düngemitteln für die moderne Landwirtschaft verwendet wird, aus der Produktion von Kaliumverbindungen.
Kalium ist ein unverzichtbares Element im Wachstumsprozess von Pflanzen und hat einen entscheidenden Einfluss auf deren Gesundheit und Ertrag.
In Pflanzen besteht die Hauptaufgabe von Kalium darin, eine ionische Umgebung im Zytoplasma bereitzustellen und als Regulator verschiedener Prozesse, einschließlich der Wachstumsregulation, zu fungieren. Pflanzen benötigen Kaliumionen (K+), um Proteine zu synthetisieren und das Öffnen und Schließen von Stomata zu regulieren. Dies wird durch Protonenpumpen erreicht, die dazu führen, dass sich die Gatekeeper-Zellen in der Umgebung ausbauchen oder schrumpfen. Ein Mangel an Kalium beeinträchtigt die Fähigkeit der Pflanze, diese Prozesse aufrechtzuerhalten. Darüber hinaus sind die Rolle von Kalium bei anderen physiologischen Prozessen wie der Photosynthese, der Proteinsynthese, der Aktivierung bestimmter Enzyme, dem Transport von Photosyntheseprodukten und der Aufrechterhaltung des Gleichgewichts von Kationen und Anionen im Zytoplasma und in den Vakuolen allesamt unverzichtbare Faktoren für das Pflanzenwachstum. .
Gleichzeitig ist bei Tieren Kalium das wichtigste intrazelluläre Kation, während Natrium das wichtigste extrazelluläre Kation ist. Der Konzentrationsunterschied dieser beiden geladenen Teilchen erzeugt einen Potenzialunterschied zwischen dem Inneren und dem Äußeren der Zelle, der als Membranpotenzial bezeichnet wird. Das Gleichgewicht zwischen Kalium und Natrium wird durch Ionentransporter in der Zellmembran aufrechterhalten. Alle Kaliumkanäle sind Tetramere und besitzen mehrere konservierte Sekundärstrukturelemente. Die Strukturen dieser Kaliumkanäle umfassen spannungsgesteuerte, ligandengesteuerte, Tandemporen und nach innen gerichtete Gleichrichtungskanäle und kommen bei Prokaryoten und Eukaryoten vor. Das durch Kalium- und Natriumionen erzeugte Zellmembranpotential ermöglicht es der Zelle, Aktionspotentiale oder „Spitzen“ elektrischer Stimulation zu erzeugen. Die Fähigkeit von Zellen, elektrische Stimulation zu erzeugen, ist entscheidend für Körperfunktionen wie Neurotransmission, Muskelkontraktion und Herzfunktion.
Kalium und Natrium haben jeweils einzigartige Funktionen in lebenden Organismen, und verschiedene Pflanzen und Tiere sind auf diese Elemente angewiesen, um zu überleben und zu gedeihen.
Für die Ernährung hat die National Academy of Medicine (NAM) ernährungsbezogene Referenzmengen für die Vereinigten Staaten und Kanada festgelegt, darunter evaluierte durchschnittliche Anforderungen (EARs) und empfohlene Mengen (RDAs). Für Männer und Frauen unter 9 Jahren liegen die AIs für Kalium bei: 400 mg für Säuglinge im Alter von 0 bis 6 Monaten, 860 mg für Säuglinge im Alter von 7 bis 12 Monaten, 2000 mg für Kinder im Alter von 1 bis 3 Jahren und 4 2300 mg für Kinder bis 8 Jahre. Die AIs für Männer ab 9 Jahren betragen: 2.500 mg für Männer im Alter von 9 bis 13 Jahren, 3.000 mg für Männer im Alter von 14 bis 18 Jahren und 3.400 mg für Männer im Alter von 19 Jahren und älter. Für Frauen ab 9 Jahren betragen die AIs: 2.300 mg für Frauen zwischen 9 und 18 Jahren und 2.600 mg für Frauen ab 19 Jahren. Auch für AIs für schwangere und stillende Frauen gelten unterschiedliche Regelungen.
Eine ausreichende Kaliumzufuhr mit der Nahrung ist für die Erhaltung der Gesundheit von entscheidender Bedeutung. Der Verzehr verschiedener kaliumreicher Lebensmittel ist der beste Weg, den Kaliumbedarf Chinas zu decken. Zu den kaliumreichen Lebensmitteln gehören Kiwis, Orangensaft, Kartoffeln, Kokosnüsse, Avocados, konservierte Aprikosen, Pastinaken und Rüben sowie viele andere Früchte, Gemüse, Hülsenfrüchte und Fleisch, die ebenfalls Kalium enthalten.
Eine kaliumarme Ernährung kann nicht nur Ihre Gesundheit gefährden, sondern auch Ihr Risiko für Bluthochdruck, Schlaganfall und Herz-Kreislauf-Erkrankungen erhöhen.
Kaliummangel kann jedoch zu hohem Blutdruck, Elektrolytstörungen und in schweren Fällen sogar zu einer möglicherweise tödlichen Hypokaliämie führen. Die Ursache dafür ist häufig eine unzureichende Nahrungsaufnahme oder ein Kaliumverlust durch Durchfall, Diurese oder Erbrechen. Zu den Symptomen einer Hypokaliämie gehören Muskelschwäche und Krämpfe und können sogar Darmlähmungen und unregelmäßigen Herzschlag verursachen.
In einigen seltenen Fällen kann die gewohnheitsmäßige Einnahme großer Mengen Lakritze (z. B. Lakritzbonbons) zu einer Hypokaliämie führen. Verbindungen in Süßholz erhöhen die Kaliumausscheidung. Die durchschnittliche erwachsene Frau in den Vereinigten Staaten konsumiert nur die Hälfte der AI-Menge, während die durchschnittliche männliche Aufnahme bei etwa zwei Dritteln liegt. Insgesamt überschreiten weniger als 5 % der Erwachsenen den AI-Bedarf, und auch eine unzureichende Kaliumaufnahme ist in der EU ein häufiges Problem.
Kaliumpräparate können Magen-Darm-Beschwerden verursachen und zu den Nebenwirkungen können Symptome wie Übelkeit, Erbrechen und Bauchbeschwerden gehören.
Die richtige Kaliumzufuhr ist für das normale Funktionieren von Pflanzen und Tieren unerlässlich. Bei der Gestaltung geeigneter landwirtschaftlicher Düngeprogramme sollten wir die Verwendung und Ergänzung von Kalium vollständig berücksichtigen, um das Wachstum der Nutzpflanzen weiterhin zu fördern und einen übermäßigen Verbrauch von Bodenkalium zu vermeiden. Spiegelt dies auch die Bedeutung wider, die wir Kalium in unserer täglichen Ernährung beimessen?
