Вездесущий натрий

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

Формула «воздух» Формула «воздух»

В 2020 году должны пройти первые гонки летающих автомобилей

Популярная механика, сентябрь'19
Домик у озера Домик у озера

Здесь тоже есть хорошие пляжи, прекрасные виды и много рыбы

Лиза, июнь'19
Антикиллеры Антикиллеры

Всем разновидностям ядовитых фосфорорганических веществ противостоят антидоты

Популярная механика, июнь'19
Кувалда, проложившая дорогу автомобилям: рождение автопрома Кувалда, проложившая дорогу автомобилям: рождение автопрома

4 июня 1896 года, Генри Форд совершил поездку на своем первом автомобиле

Популярная механика, июнь'19
Роберт Дауни-младший собрался очистить планету от мусора с помощью роботов Роберт Дауни-младший собрался очистить планету от мусора с помощью роботов

Голливудский актер и продюсер Роберт Дауни-младший анонсировал новый проект

Forbes, июнь'19
Дважды в одну воду: как новый сезон «Большой маленькой лжи» пытается повторить успех первого Дважды в одну воду: как новый сезон «Большой маленькой лжи» пытается повторить успех первого

На HBO и «Амедиатеке» начался второй сезон «Большой маленькой лжи»

Esquire, июнь'19
6 подсказок для первой встречи с родителями девушки (удачи!) 6 подсказок для первой встречи с родителями девушки (удачи!)

Знакомство с родителями может показаться настоящим испытанием, но ты справишься!

Playboy, июнь'19
Мозг стареет быстрее тела? Мозг стареет быстрее тела?

Разные части тела стареют не одинаково

Psychologies, июнь'19
Если с ребенком трудно Если с ребенком трудно

Родителей вывести из себя довольно просто. Как вернуться обратно?

Домашний Очаг, июль'19
Сто лет одиночества: звезды, о личной жизни которых давно ничего не известно Сто лет одиночества: звезды, о личной жизни которых давно ничего не известно

Подборка знаменитостей, скрывающих личную жизнь за семью замками

Cosmopolitan, июнь'19
5 правил идеальной вечеринки 5 правил идеальной вечеринки

Веселиться на классном мероприятии легко, а организовать его – целое искусство

GQ, июнь'19
Кантемир Балагов: Кантемир Балагов:

В прокат выходит фильм «Дылда» — вторая работа Кантемира Балагова

Esquire, июнь'19
Почему нам так грустно, когда заканчивается любимый сериал? Почему нам так грустно, когда заканчивается любимый сериал?

Не странно ли — горевать по тому, что закончилась вымышленная история?

Psychologies, июнь'19
Ай да Щукин‑сын Ай да Щукин‑сын

В ГМИИ имени Пушкина открыты сразу две обязательные к посещению выставки

GQ, июль'19
Открыта планета, с которой нас легко заметить Открыта планета, с которой нас легко заметить

У одной из ближайших к нам звезд обнаружены две каменистые планеты

Forbes, июнь'19
Программа «Бремя» Программа «Бремя»

Частные развлекательные телеканалы могут получить субсидии

РБК, июнь'19
«Нет ничего лучше, чем быть академиком и завлабом» «Нет ничего лучше, чем быть академиком и завлабом»

Каким бы оказался сегодня монолог академика Ж. И. Алфёрова?

Наука и жизнь, апрель'19
Гетто на белом свете Гетто на белом свете

Если девушка угрожает вам во сне — сводите ее в тир

GQ, июль'19
Крупнейший поставщик камер полиции в США отказался от функции распознавания лиц Крупнейший поставщик камер полиции в США отказался от функции распознавания лиц

Axon объявил, что не будет добавлять функцию распознавания лиц

Forbes, июнь'19
Кто такой Дэниел Аршам — художник, оформивший показ Dior потрескавшимися инсталляциями Кто такой Дэниел Аршам — художник, оформивший показ Dior потрескавшимися инсталляциями

О связи Дэниела Аршама с театром и модой и о «разрушенной» коллаборации с Dior

Esquire, июнь'19
Зависимость от путешествий: как она возникает и чем опасна Зависимость от путешествий: как она возникает и чем опасна

В многочисленных «бесконтрольных» путешествиях таится опасность

Psychologies, июнь'19
«Делай только то, что любишь»: почему этот подход не работает «Делай только то, что любишь»: почему этот подход не работает

Где гарантия, что у нас окажется талант к делу всей жизни

Psychologies, июнь'19
Как победить страх провала в жизни и в бизнесе: советы «морского котика» Как победить страх провала в жизни и в бизнесе: советы «морского котика»

Отрывок из книги бывшего спецназовца и основателя медиахолдинга Hurricane Group

Forbes, июнь'19
Вот бы Крис Хемсворт забыл про гель для волос и вспомнил про галстуки Вот бы Крис Хемсворт забыл про гель для волос и вспомнил про галстуки

Крис Хемсворт – прирожденный борец со злом

GQ, июнь'19
Софья Тартакова: Софья Тартакова:

Софья Тартакова рассказала о сложностях своей работы и о знакомстве с мужем

Cosmopolitan, июнь'19
“Развивайте в детях доброту и терпимость” “Развивайте в детях доброту и терпимость”

Мы делаем все, что, по нашему представлению, поможет детям стать счастливыми

Psychologies, июль'19
Участник списка Forbes «30 до 30» договорился с ВЭБ.РФ об инвестициях в человекоподобных роботов Участник списка Forbes «30 до 30» договорился с ВЭБ.РФ об инвестициях в человекоподобных роботов

Структура ВЭБ.РФ инвестирует 200 млн рублей в обмен на долю в компании

Forbes, июнь'19
Папа в декрете Папа в декрете

Что-то героическое в этом есть

Огонёк, июнь'19
Софта много, железа мало: тест бюджетника Samsung Galaxy M20 Софта много, железа мало: тест бюджетника Samsung Galaxy M20

Galaxy M20 очень притягательный вариант недорогого телефона

Популярная механика, июнь'19
Почему мы чувствуем усталость, когда ничего не делали? (6 причин + что с этим делать) Почему мы чувствуем усталость, когда ничего не делали? (6 причин + что с этим делать)

Если ты постоянно как выжатый лимон — это не нормально

Playboy, июнь'19