Jabarkan Mekanisme pengendalian dari Kalium

Kandungan kalium dalam plasma dikendalikan secara ketat oleh empat mekanisme dasar, yang memiliki berbagai nama dan klasifikasi. Keempatnya adalah 1) sistem umpan balik negatif reaktif, 2) sistem umpan maju reaktif, 3) sistem prediktif atau sirkadian, dan 4) sistem transport internal atau membran sel. Secara kolektif, tiga yang pertama kadang-kadang disebut "sistem homeostasis kalium eksternal"; dan dua yang pertama disebut "sistem homeostasis kalium reaktif".

Sistem umpan balik negatif reaktif mengacu pada sistem yang menginduksi sekresi kalium melalui ginjal sebagai respons terhadap peningkatan kalium plasma (konsumsi kalium, pergeseran ke luar sel, atau infus intravena).

Sistem umpan maju reaktif mengacu pada sistem yang tidak diketahui secara lengkap yang menginduksi sekresi kalium ginjal sebagai respons terhadap konsumsi kalium sebelum terjadi kenaikan kalium plasma. Ini mungkin diinisiasi oleh reseptor kalium pada sel usus yang mendeteksi kalium yang dicerna dan memicu sinyal aferen vagal ke kelenjar pituitari.

Sistem prediktif atau sirkadian meningkatkan sekresi kalium melalui ginjal selama waktu makan (misalnya siang hari untuk manusia, malam hari untuk hewan pengerat) terlepas dari keberadaan, jumlah, atau ketiadaan konsumsi kalium. Ini dimediasi oleh  dalam  otak (jam pusat), yang menyebabkan ginjal (jam perifer) mensekresikan kalium dalam sirkadian berirama ini.

Sistem transport ion memindahkan kalium melintasi membran sel dengan menggunakan dua mekanisme. Mekanisme yang satu aktif dan memompa natrium keluar dari, dan kalium masuk ke dalam, sel. Mekanisme lainnya pasif dan memungkinkan kalium merembes keluar dari sel. Kation kalium dan natrium mempengaruhi distribusi cairan antara kompartemen intraselular dan ekstraselular melalui gaya osmotik. Pergerakan kalium dan natrium melalui membran sel dimediasi oleh pompa Na+/K+-ATPase. Pompa ion ini menggunakan ATP untuk memompa tiga ion natrium keluar dari sel dan dua ion kalium ke dalam sel, menciptakan gradien elektrokimia dan gaya gerak listrik melintasi membran sel.  yang sangat selektif (yang berupa tetramer) sangat penting untuk hiperpolarisasi di dalam neuron setelah aksi potensial dipicu. Saluran ion kalium yang paling baru ditemukan adalah KirBac3.1, yang membuat total lima saluran ion kalium (KcsA, KirBac1.1, KirBac3.1, KvAP, dan MthK) dengan struktur yang ditentukan. Kelima berasal dari spesies prokariotik.

Penyaringan, reabsorpsi, dan ekskresi renal

Penanganan kalium oleh ginjal berhubungan erat dengan penanganan natrium. Kalium adalah kation utama (ion positif) di dalam sel hewan [150 mmol/L, (4,8 g)], sedangkan natrium adalah kation utama cairan ekstraselular [150 mmol/L, (3,345 g)]. Di dalam ginjal, sekitar 180 liter plasma per hari disaring melalui glomerulus dan masuk ke . Penyaringan ini melibatkan sekitar 600 g natrium dan 33 g kalium. Oleh karena hanya 1–10 g natrium dan 1–4 g kalium yang cenderung diganti melalui makanan, penyaringan ginjal harus secara efisien menyerap kembali yang tersisa dari plasma.

Natrium direabsorpsi untuk mempertahankan volume ekstraselular, tekanan osmotik, dan konsentrasi natrium serum dalam batas sempit; kalium direabsorpsi untuk mempertahankan konsentrasi kalium serum dalam batas yang sempit.  di dalam tubulus ginjal beroperasi untuk menyerap kembali natrium. Kalium harus dipertahankan juga, tapi, karena jumlah kalium di dalam plasma darah sangat kecil dan kumpulan kalium dalam sel kira-kira tiga puluh kali lebih besar, situasinya tidak begitu kritis untuk kalium. Oleh karena kalium dipindahkan secara pasif dengan arah aliran kebalikan dari natrium sebagai respons terhadap  nyata (namun tidak aktual), kalium urin tidak dapat di bawah konsentrasi kalium dalam serum kecuali kadang-kadang melalui sekresi air secara aktif pada akhir pengolahan. Kalium diekskresikan dua kali dan diserap kembali tiga kali sebelum urin mencapai tubulus pengumpul. Pada titik tersebut, urin biasanya memiliki konsentrasi kalium yang sama dengan plasma. Pada akhir pengolahan, kalium disekresikan satu kali lagi jika kadar dalam serum terlalu tinggi.

Tanpa adanya asupan, kalium diekskresikan sekitar 200 mg per hari sampai, dalam waktu sekitar seminggu, kalium dalam serum menurun ke tingkat defisiensi ringan 3,0–3,5 mmol/L. Jika masih belum ada asupan, konsentrasinya terus menurun sampai terjadi defisiensi parah yang berujung pada kematian.

Kalium bergerak secara pasif melalui pori-pori membran sel. Ketika ion bergerak melalui pompa, ada sebuah gerbang pada pompa di kedua sisi selaput sel dan hanya satu gerbang yang dapat dibuka sekaligus. Akibatnya, sekitar 100 ion per detik dipaksa melaluinya. Pori-pori hanya memiliki satu gerbang, dan hanya ada satu jenis ion yang dapat mengalir melaluinya, pada 10 juta sampai 100 juta ion per detik. Pori-pori memerlukan kalsium untuk membuka meskipun diperkirakan kalsium bekerja terbalik dengan menghalangi setidaknya satu pori-pori. Gugus karbonil di dalam pori-pori asam amino meniru hidrasi air yang terjadi dalam larutan air melalui sifat muatan elektrostatik pada empat gugus karbonil di dalam pori-pori.