Hvorfor følger vand Na men ikke K? (Nyrerne)

Nu er det frit fra hukommelsen - og det er immervæk 2½ år siden jeg har haft om det:

Det skyldes at i de dele af nyrernes samlerør, hvor natrium genoptages, har de luminale celler (cellerne ind mod rørets inderside) masser af vandkanaler (aquaporiner), der tillader vand at diffundere igennem. Tænk på, at cellemembranen er lipofil og derfor ikke bare tillader transport af vand. Det lader sig alligevel gøre i mange celler, fordi der er transportproteiner til formålet. Når vi når til den sidste del af samlerørerne, hvor kalium i sidste ende udskilles, er der ikke nogle aquaporiner til formålet, og dermed har vand meget svært ved at komme igennem.

Derudover handler det naturligvis også om, at når natrium genoptages, så genoptages det i fællesskab med andre molekyler. Eksempelvis optages natrium og glucose sammen, ligesom natrium, chlorid og kalium faktisk også genoptages sammen i de tidlige dele af samlerørerne. Når kalium udskilles af nyrerne, så foregår det som regel også i forbindelse med udskillelse af noget andet (chlorid smides gerne ud sammen med), men når det rent faktisk sker, så optages der samtidigt mere natrium, og her følger chlorid også med tilbage. I sidste ende er der bare ikke samme osmotiske tryk ved kaliumudskillelse, som der opstår når natrium optages.

Jeg har ikke ligeså fint styr på biologien omkring det, men Na⁺ elsker vand. Meget mere end K⁺ gør det. Og det skyldes at ladningsdensiteten for Na⁺ er meget større end for K⁺. Na⁺ har kun 10 elektroner, mens K⁺ har 18 elektroner, hvilket gør voluminet for Na⁺ mindre (radius 116 pm) i forhold til K⁺ (radius 152 pm). Men de har jo den samme ladning, så derfor bliver ladningsdensiteten betydeligt større i Na⁺. Dette gør den til en mere effektiv ion, og den tiltrækker derfor flere vandmolekyler.

I vand kan Na⁺ tiltrække 13 vandmolekyler effektivt, mens K⁺ kun kan tiltrække 7 vandmolekyler. Dette er præcis grunden til at hydrerede kaliumioner har lettere ved at passere de biologiske membraner end hydrerede natriumioner har det, selvom natriumionen i sig selv er mindre.