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

Зелёная команда Зелёная команда

Как растительные сообщества конкурируют между собой

Наука и жизнь
Никто не похвалит вас за то, что вы стали лучше Никто не похвалит вас за то, что вы стали лучше

Работая над собой, мы хотим, чтобы окружающие заметили перемены в нас

Psychologies
Мяу по-русски Мяу по-русски

Налаживая связь с человеком, кошки изменили тональность мяуканья

Популярная механика
Почему половина стартапов в России не сможет привлечь инвестиции Почему половина стартапов в России не сможет привлечь инвестиции

Каждый второй предприниматель не сможет получить финансирование от инвесторов

Forbes
«Меня долго считали пустозвоном»: стиль Юргена Клоппа, который привел «Ливерпуль» к финалу Лиги чемпионов «Меня долго считали пустозвоном»: стиль Юргена Клоппа, который привел «Ливерпуль» к финалу Лиги чемпионов

Как Юрген Клопп стал одним из лучших футбольных тренеров мира

Forbes
Самый дорогой объектив по цене Kia Rio: Sony 600 mm F4 GM OSS Самый дорогой объектив по цене Kia Rio: Sony 600 mm F4 GM OSS

На что способен объектив почти за 1 млн рублей? Разбираемся в обзоре

CHIP
Опасные связи Опасные связи

Развитие компьютерных технологий — результат соперничества сверхдержав

Вокруг света
Советы отцов-миллиардеров. Чему титаны бизнеса учат своих детей Советы отцов-миллиардеров. Чему титаны бизнеса учат своих детей

Советы о бизнесе и жизни, которые миллиардеры дали своим детям

Forbes
Плавники и турбины: расцвет и закат американского автомобильного барокко Плавники и турбины: расцвет и закат американского автомобильного барокко

Откуда на автомобилях взялись гигантские плавники и ракетные сопла?

Maxim
Впервые в истории РБК, «Ведомости» и «Коммерсантъ» вышли с одинаковой протестной полосой Впервые в истории РБК, «Ведомости» и «Коммерсантъ» вышли с одинаковой протестной полосой

Она посвящена требованию проверить действия органов

Playboy
Китайская криптограмота: как стать мировым лидером блокчейна, запрещая криптовалюты Китайская криптограмота: как стать мировым лидером блокчейна, запрещая криптовалюты

КНР остается передовиком блокчейна и главным фактором мирового рынка криптовалют

Forbes
Крылатая машина: как Форд решил покорить небеса Крылатая машина: как Форд решил покорить небеса

11 июня 1926 года в воздух поднялся первый самолет Генри Форда – Ford Trimotor

Популярная механика
«Копить на старость надо с 30 лет». Ректор РЭШ о пенсионной реформе, скрытых налогах и цене дела Калви для экономики «Копить на старость надо с 30 лет». Ректор РЭШ о пенсионной реформе, скрытых налогах и цене дела Калви для экономики

О чем рассказал ректор Российской экономической школы Рубен Ениколопов

Forbes
Reuters заподозрило окружение Игоря Сечина в использовании самолетов «Роснефти» в личных целях Reuters заподозрило окружение Игоря Сечина в использовании самолетов «Роснефти» в личных целях

Самолеты «Роснефти» летали на острова в то время, когда там отдыхал Игорь Сечин

Forbes
Папа может: 8 вдохновляющих фильмов ко Дню отца Папа может: 8 вдохновляющих фильмов ко Дню отца

Фильмы о том, что значит быть отцом

РБК
Как отцы переживают потерю ребенка: 4 стереотипа Как отцы переживают потерю ребенка: 4 стереотипа

Действительно ли мужчина легче переносит перинатальные потери в семье

Psychologies
Из какого класса? Из какого класса?

Большой седан Kia K900 очень хочет попасть в высшее общество

АвтоМир
«Газпром» подорожал до максимума с 2008 года. Что произошло и продолжится ли рост? «Газпром» подорожал до максимума с 2008 года. Что произошло и продолжится ли рост?

Котировки акций «Газпрома» по ходу торгового дня 3 июня росли более чем на 17%

Forbes
Фаньцзиншань, Китай Фаньцзиншань, Китай

Фаньцзиншань – священная гора для китайских буддистов

Maxim
«Если не умру, сяду на двадцать лет». Как больная раком героиновая наркоманка, признанная умершей, пыталась доказать, что она жива «Если не умру, сяду на двадцать лет». Как больная раком героиновая наркоманка, признанная умершей, пыталась доказать, что она жива

История «умершей» наркоманки Кристины Бальчевой

СНОБ
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
А теперь тост! Рейтинг тостеров для дома 2019 А теперь тост! Рейтинг тостеров для дома 2019

Несколько хороших моделей тостеров

CHIP
«Мой отец — социопат» «Мой отец — социопат»

Трудно, если родной отец, который должен защищать и заботиться, — социопат

Psychologies
Главные тенденции мужской моды сезона весна–лето 2020 Главные тенденции мужской моды сезона весна–лето 2020

Недели мужской моды сезона весна–лето 2020 позади

Esquire
Коварный ротавирус Коварный ротавирус

Что важно знать о ротавирусе?

Лиза
Больше, чем у X7: еще десять автомобилей с монументальными решетками радиатора Больше, чем у X7: еще десять автомобилей с монументальными решетками радиатора

«Ноздри» радиаторных решеток многих марок мутировали до огромных размеров

Maxim
Как найти девушку, если ты интроверт? 6 лайфхаков, после которых все получится Как найти девушку, если ты интроверт? 6 лайфхаков, после которых все получится

Интровертность — не приговор!

Playboy
Учитесь двигаться так, будто вы себя любите Учитесь двигаться так, будто вы себя любите

Многих из нас связывают весьма странные отношения с собственным телом

Psychologies
Автопортрет Автопортрет

i30 N разработан в Южной Корее, и буква N в названии авто символизирует шикану

Playboy
Ты принимаешь душ слишком часто, считают ученые Ты принимаешь душ слишком часто, считают ученые

В среднем человек тратит два года своей жизни на мытье

Maxim
Открыть в приложении