Натрий окружает нас повсюду

Наука и жизньНаука

Вездесущий натрий

Кандидат химических наук Максим Абаев

0:00 /
962.47
Кристаллы обычной соли, или хлорида натрия. Фото: Edal Anton Lefterov/Wikimedia Сommons/CC BY-SA 3.0.

Крупинки натрий-хлора в солонке, бензоат в газировке и лаурилсульфат в шампуне — натрий окружает нас если не повсюду, то, по крайней мере, на кухне и в ванной. Он есть и внутри нашего организма, для которого поддержание баланса натрия и калия жизненно необходимо. Но это всё натрий, входящий в состав химических соединений, а совсем не тот кусок мягкого легкоплавкого металла, с помощью которого некоторые горе-экспериментаторы устраивают опасные фейерверки. Такое применение натрия, конечно, далеко не единственное: расплавленный металл используется как теплоноситель для охлаждения атомных реакторов, а это уже, согласитесь, совсем не игрушки.

Начнём с натрия, баланс которого так тщательно контролируют наши клетки, и на это у них есть веские причины: нарушение натрий-калиевого баланса в организме крайне опасно для здоровья.

О том, что в живых организмах не последнюю роль играют электрические явления, учёные серьёзно задумались после знаменитых экспериментов Луиджи Гальвани с лягушками, которые он проводил в конце XVIII века. Мышцы препарированных им земноводных сокращались, когда экспериментатор включал их в электрическую цепь. А поскольку металлические провода в лягушачьих мышцах, очевидно, отсутствовали, то и электрические процессы в них должны чем-то отличаться от забега электронов по проводникам (см. «Наука и жизнь» № 4, 2017 г., с. 86). Шаг за шагом к началу ХХ века исследователи выяснили, что главную «электрическую» функцию в клетке выполняет её оболочка — мембрана, а электрические явления в организме имеют химическую природу, связанную с движением ионов сквозь неё.

Памятник Луиджи Гальвани в Болонье, Италия. Фото: Michele Ursino/Flickr.com/СС BY-SA 2.0.

Ионы могут проникать сквозь мембрану только по специально предназначенным для этого проходам — ионным каналам. Конечно, можно представить, что каналы — это своего рода трубы, по которым внутрь или наружу клетки двигаются ионы. Но тогда непонятно, как клетка может поддерживать внутри себя высокую концентрацию ионов калия и низкую концентрацию ионов натрия — тот самый жизненно необходимый натрий-калиевый баланс. Ведь если внутрь клетки по каналу может пройти большой ион калия, то логично предположить, что вслед за ним с лёгкостью пройдёт маленький ион натрия, и не будет тогда никакого баланса. Но клетки умеют как-то отличать калий от натрия — явно не по размеру. Проблема настолько волновала учёный мир, что за открытие структуры ионных каналов в 2003 году была присуждена Нобелевская премия.

Оказалось, что на внутренних стенках канала в строго определённых местах находятся атомы кислорода, имитирующие молекулы воды вокруг иона. В результате ион, попадая внутрь такого канала, чувствует себя «как дома», точнее, как в растворе. Дело в том, что в растворе у разных ионов образуется разная оболочка из молекул воды, и даже у таких похожих ионов, как натрий и калий, их водяная «шуба» чуть-чуть, да отличается. Поэтому натрий, попав внутрь канала, предназначенного для калия, чувствует себя в нём неуютно и возвращается туда, откуда приплыл. Подобный принцип реализован в особом виде ионных каналов — натрий-калиевых насосах. Это встроенные в мембрану специальные белки, которые поочерёдно выпускают из клетки ионы натрия, а внутрь пропускают ионы калия.

Структура альфа-гемолизина — токсичного белка, выделяемого золотистым стафилококком. Встраиваясь в мембрану, этот белок создаёт канал, по которому ионы натрия и калия начинают бесконтрольно перемещаться, нарушая нормальную работу клетки.

От натрия внутри нас перейдём к натрию, который мы едим. Разумеется, никто не готовит себе десерты из мелко нарезанных ломтиков металлического натрия — в организм он поступает в виде соединений с другими элементами и веществами. Например, в виде обычной поваренной соли, которая есть не что иное, как хлорид натрия. Кстати говоря, такой соли нашему организму нужно не больше пяти граммов в сутки, а всё, что выше, идёт во вред, приводя к проблемам с давлением.

Другое вещество — бензоат натрия — часто можно встретить в составе пищевых продуктов с пометкой на упаковке «консервант». Оно относительно безвредно для человека, но весьма эффективно подавляет рост микроорганизмов, благодаря чему пища может храниться дольше. У бензоата натрия есть ещё одна особенность: разные люди по-разному воспринимают вкус этого вещества. Для кого-то оно сладкое, кому-то кажется солёным, а кто-то чувствует горечь, причём зависит это от генов конкретного человека. Говорят, один химик часто предлагал своим гостям стакан воды, куда предварительно добавлял чуть-чуть бензоата натрия, и просил определить, какого она вкуса. В большинстве случаев споры об «истинном» вкусе воды надолго занимали гостей. Эксперимент вполне в стиле самого известного научного «тролля», физика-экспериментатора и писателя Роберта Вуда. Шутки шутками, но сейчас тестовые полоски с бензоатом натрия используют для определения генетических различий между людьми.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Детские страшилки: что будет, если наступить на иголку. Правда, что она сможет добраться до сердца? Детские страшилки: что будет, если наступить на иголку. Правда, что она сможет добраться до сердца?

Может ли детская страшилка про иголку стать реальностью?

ТехИнсайдер
Как побывать везде и не разориться: мануал для умных путешественников Как побывать везде и не разориться: мануал для умных путешественников

О хитростях при планировании самостоятельного отдыха

Playboy
Криптовалюты. Поколение второе Криптовалюты. Поколение второе

От «цифрового золота» к полноценным деньгам

Популярная механика
Послесловие к Голунову: пошла ли власть на уступки гражданскому обществу? Послесловие к Голунову: пошла ли власть на уступки гражданскому обществу?

По некоторым уголовным делам власть пошла навстречу общественному мнению

Forbes
Назад в доантибиотиковую эру? Назад в доантибиотиковую эру?

Устойчивость болезнетворных бактерий к антибиотикам — серьёзная угроза людям

Наука и жизнь
Как сэкономить на обслуживании авто? 6 неожиданных лайфхаков Как сэкономить на обслуживании авто? 6 неожиданных лайфхаков

Эти советы пригодятся каждому автомобилисту

Playboy
Несвободный художник. Чем живет и как выживает культура в Северной Корее Несвободный художник. Чем живет и как выживает культура в Северной Корее

Что на самом деле происходит в одной из самых закрытых и тоталитарных стран мира

Forbes
Два колеса фортуны Два колеса фортуны

Какие правила нарушают мотоциклисты и чем это грозит?

АвтоМир
Коко Шанель: женщина в чёрном Коко Шанель: женщина в чёрном

Тёмные страницы в биографии создательницы всемирно знаменитого бренда

Дилетант
Хозяева земли русской: 20 самых дорогих землевладений России. Рейтинг Forbes Хозяева земли русской: 20 самых дорогих землевладений России. Рейтинг Forbes

Двадцать землевладельцев контролируют 7,9 млн га стоимостью 471,6 млрд рублей

Forbes
Facebook запустил собственную криптовалюту Libra Facebook запустил собственную криптовалюту Libra

Пользователи Facebook смогут расплачиваться Libra с 2020 года

Forbes
9 лучших фильмов про зомби апокалипсис (посмотри ночью и проверь, какой ты смелый) 9 лучших фильмов про зомби апокалипсис (посмотри ночью и проверь, какой ты смелый)

Тяжелый денек? Пора включить фильмы про зомби апокалипсис!

Playboy
Тетрису 35 лет: темная история советской игры, ставшей самой популярной в мире Тетрису 35 лет: темная история советской игры, ставшей самой популярной в мире

Советский Тетрис завоевал популярность практически во всех странах

Playboy
Состоялась презентация коллекции модного Дома FABIANA FILIPPI Состоялась презентация коллекции модного Дома FABIANA FILIPPI

4 июня прошла презентация коллекции итальянского модного Дома Fabiana Filippi

Cosmopolitan
Долой тазики: покупаем стиральную машину для дачи Долой тазики: покупаем стиральную машину для дачи

Хватит стирать на даче в старой детской ванне или тазике!

CHIP
Что не так с последним сезоном сериала «Черное зеркало» Что не так с последним сезоном сериала «Черное зеркало»

Жаль, если вслед за интригой мы потеряем и сам сериал

Maxim
Диалоги о любви Диалоги о любви

Звездные свадьбы приковывают внимание

OK!
Перемена мест Перемена мест

Актриса и певица Шарлотта Генсбур везет в Москву и Петербург новый альбом

Vogue
Тест телевизора LG OLED 55C97LA: фантастическая картинка, превосходный дизайн Тест телевизора LG OLED 55C97LA: фантастическая картинка, превосходный дизайн

LG OLED 55C9 является замечательным телевизором

CHIP
Что девушки берут с собой на пробежку? Фото средств самообороны, которые пугают Что девушки берут с собой на пробежку? Фото средств самообороны, которые пугают

Насколько пугающей может быть простая пробежка, если ты женщина

Playboy
«Спаситель» ненастоящий? Кто компенсирует убытки за проданного Рыболовлевым Леонардо «Спаситель» ненастоящий? Кто компенсирует убытки за проданного Рыболовлевым Леонардо

Картина «Спаситель мира» вышла на первый план по количеству скандалов

Forbes
Тест и обзор DSLM-камеры Fujifilm X-T30: урезанная, но классная Тест и обзор DSLM-камеры Fujifilm X-T30: урезанная, но классная

Fujifilm X-T30 — это DSLM-камера с APS-C-матрицей

CHIP
Защитное снаряжение Защитное снаряжение

Универсал повышенной проходимости Audi A6 allroad quattro сменил поколение

АвтоМир
Что стоит за заявлением российского ученого о генетическом редактировании эмбрионов? Что стоит за заявлением российского ученого о генетическом редактировании эмбрионов?

Генетик Денис Ребриков хочет стать вторым в мире ученым, после Хэ Цзянькуя

Forbes
Война в Африке Война в Африке

С огромным трудом британцам удалось остановить немецкие войска в Северной Африке

Дилетант
Яна Расковалова о сексуальности и самоцветах Яна Расковалова о сексуальности и самоцветах

«Украшения должны украшать!» — считает создательница Yana Jewellery

Vogue
«Премодерация была». Как Гоблин, основатели LavkaLavka, MDK и Promobot попали на прямую линию с Путиным «Премодерация была». Как Гоблин, основатели LavkaLavka, MDK и Promobot попали на прямую линию с Путиным

Какие вопросы задавали Владимиру Путину известные блогеры и бизнесмены

Forbes
Infiniti QX60: Прибавка мощности Infiniti QX60: Прибавка мощности

Внешность у Infiniti Qx60 привычная, вместительность – на зависть конкурентам

АвтоМир
Привет, Андрей! Привет, Андрей!

Андрей Артемов дебютировал с осенней коллекцией Walk of Shame в Париже

Vogue
Почему Павел Дуров перестал есть? Почему Павел Дуров перестал есть?

Уже неделю основатель Telegram только пьет воду, чтобы эффективнее работать

GQ
Открыть в приложении