Вездесущий натрий

Натрий окружает нас повсюду

Наука и жизньНаука

Вездесущий натрий

Кандидат химических наук Максим Абаев

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 и читайте статьи из популярных журналов

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Не доказано — не факт! Не доказано — не факт!

История науки знает множество примеров заблуждений математиков

Наука и жизнь, май'19
Контрасты памяти Контрасты памяти

Образ Робеспьера оказался наиболее актуален в эпоху СССР

Дилетант, август'19
Минута славы Минута славы

Благодаря «рукам-базукам» у Кирилла Терешина появилась квартира в Москве

StarHit, июнь'19
Первое, второе и компорта Первое, второе и компорта

Модное, но все еще тайное поселение джет-сеттеров в Португалии

Tatler, июль'19
Ай да Щукин‑сын Ай да Щукин‑сын

В ГМИИ имени Пушкина открыты сразу две обязательные к посещению выставки

GQ, июль'19
Татьяна Буланова: Придуманная быль Татьяна Буланова: Придуманная быль

Блондинка-тихоня из девяностых на экране

Караван историй, июль'19
Готовы донашивать вещи за Дэвидом Бекхэмом? Готовы донашивать вещи за Дэвидом Бекхэмом?

Уверены, это неплохая причина купить себе винтажное джерси

GQ, июнь'19
На деревню девушке На деревню девушке

Любовные письма раскрывают интимную сторону жизни великих людей

Robb Report, июнь'19
Человек-кремень Человек-кремень

О русском кино, внутренней свободе и актерских техниках как опыте трансмедитации

OK!, июнь'19
Селин Дион Селин Дион

Посланница красоты L’Oréal Paris доказывает, что в 51 жизнь только начинается

Elle, июль'19
Возвращение по-итальянски Возвращение по-итальянски

После санкционного удара итальянский бизнес восстанавливает позиции в России

Эксперт, июнь'19
AliExpress Russia досталась генеральным содиректорам AliExpress Russia досталась генеральным содиректорам

Alibaba, Mail.Ru, «МегаФон» и РФПИ согласовали параметры совместного предприятия

РБК, июнь'19
Последний Golf Последний Golf

Первый серийный электрический компакт от Volkswagen

Quattroruote, июль'19
Почему мы больше не хотим заниматься сексом? Почему мы больше не хотим заниматься сексом?

Исследования по всему миру отмечают снижение интереса к сексу

GQ, июнь'19
На зеленый свет На зеленый свет

Выставка нового сезона в музее «Гараж» учит внимательному отношению к планете

Elle, июль'19
Ольга Наумова оказалась менее притягательной Ольга Наумова оказалась менее притягательной

Чем обернется для «Магнита» окончание периода «двоевластия»

РБК, июнь'19
Гамарджоба, Генацвале Гамарджоба, Генацвале

Грузия хороша вне зависимости от политических, экономических и прочих потрясений

АвтоМир, июнь'19
Этим летом наряжайтесь как Элтон Джон, в пух и прах Этим летом наряжайтесь как Элтон Джон, в пух и прах

«Рокетмен» — отличный повод примерить вещи в духе сценических костюмов поп-идола

Vogue, июнь'19
Положение обязывает… Что нужно сделать во время беременности? Положение обязывает… Что нужно сделать во время беременности?

Какие обязанности появляются в жизни будущей мамы в период беременности

9 месяцев, июнь'19
Леонардо Ди Каприо: не нужно себя жалеть Леонардо Ди Каприо: не нужно себя жалеть

Леонардо Ди Каприо о новом фильме Квентина Тарантино «Однажды... в Голливуде»

Cosmopolitan, июль'19
Гамбургский счет выписан не по адресу Гамбургский счет выписан не по адресу

Киев добился решения о том, что Россия обязана освободить украинских моряков

Эксперт, июнь'19
С высоты птичьего полета С высоты птичьего полета

Расскажем о Рио то, что не пишут в путеводителях, а рекомендуют местные жители

АвтоМир, май'19
Военные и топ-менеджеры держат карман шире Военные и топ-менеджеры держат карман шире

ВНИИ труда выяснил, работники каких отраслей рассчитывают на рост доходов

РБК, июнь'19
Воплотить невоплощаемое Воплотить невоплощаемое

Псевдорецензии Станислава Лема

Наука и жизнь, апрель'19
Анна Плетнева Анна Плетнева

Певица уверяет, что она заколдованная и выигрывает всегда у всех мужчин!

Playboy, июнь'19
#прохобби: ресторанный бизнес и рыбалка Сергея Миронова #прохобби: ресторанный бизнес и рыбалка Сергея Миронова

Владелец ресторанов «Мясо & Рыба» рассказал о ресторанном деле и своем увлечении

РБК, июнь'19
Почему империя Марка Цукерберга должна умереть? Почему империя Марка Цукерберга должна умереть?

Он со­здал Facebook, не по­до­зре­вая, что люди вос­ста­нут про­тив него

GQ, июль'19
Что познается в сравнении? Что познается в сравнении?

Сравнение – яд для самоуважения, но также может быть инструментом самопознания

Psychologies, июль'19
Ретро ФМ Ретро ФМ

Марина Филиппова оформила дом 1970‑х годов в Тосканской деревне

AD, июль'19
Как на вулкане! Как на вулкане!

Первозданная красота балийской природы сливается с красотой Елены Чернявской

Maxim, июль'19