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

Рецепт счастья по-фински Рецепт счастья по-фински

В чем секрет финнов и какие факторы повышают удовлетворенность жизнью?

Psychologies
Послушные растения Дианы Шерер Послушные растения Дианы Шерер

Художница Диана Шерер заставляет корни травы расти так, как ей хочется

Популярная механика
Формула «воздух» Формула «воздух»

В 2020 году должны пройти первые гонки летающих автомобилей

Популярная механика
Как дважды обанкротившаяся бизнесвумен заработала $240 млн на туалетном спрее Как дважды обанкротившаяся бизнесвумен заработала $240 млн на туалетном спрее

Сюзи Батиз пыталась открыть рекрутинговый сайт и свадебный магазин

Forbes
Ретро ФМ Ретро ФМ

Марина Филиппова оформила дом 1970‑х годов в Тосканской деревне

AD
5 ошибок во время собеседования по Скайпу, которые необходимо избегать 5 ошибок во время собеседования по Скайпу, которые необходимо избегать

Никто не любит видеособеседования, но иногда другого выхода нет

Playboy
Игра в кубики Игра в кубики

Минималистичный дом по проекту архитектора Самуэля Ламаса

AD
Учёные, ставшие фантастами: Айзек Азимов и Нил Стивенсон Учёные, ставшие фантастами: Айзек Азимов и Нил Стивенсон

На плечах этих титанов покоится вся современная научная фантастика

Популярная механика
Море зовет! Море зовет!

Следуем примеру олимпийской чемпионки Татьяны Навки и едем к морю

OK!
Няня для малыша: как найти хорошую помощницу? Няня для малыша: как найти хорошую помощницу?

Как определить, что человек надежный и ему можно доверить ребенка

9 месяцев
Всем шампанского Всем шампанского

Флора Фишбах выросла в Шампани, чтобы нравиться всему миру

Vogue
Тени прошлого Тени прошлого

Готова ли ты избавиться от назойливых воспоминаний и начать жить настоящим?

Лиза
Вечеринка и салют из пистолетов: мужу британской королевы исполнилось 98 лет Вечеринка и салют из пистолетов: мужу британской королевы исполнилось 98 лет

Принца Филиппа поздравили супруга, дети, внуки и другие члены королевской семьи

Cosmopolitan
Toyota Supra Toyota Supra

После долгих лет забвения японский спорткар вернулся во всей своей красе

Quattroruote
Показатель показухи Показатель показухи

Действительно ли хорошо учат в школах, занимающих верхние строчки в рейтингах?

Огонёк
Альфа-девушки. Как женщины-инвесторы добиваются успеха в Кремниевой долине Альфа-девушки. Как женщины-инвесторы добиваются успеха в Кремниевой долине

Журналистка Джулиан Гатри решила написать книгу о женщинах-инвесторах

Forbes
«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
Физики нашли способ спасти кота Шредингера Физики нашли способ спасти кота Шредингера

Ученые нашли способ предсказать результаты квантовых скачков

Популярная механика
Натюрморт Михаила Ларионова и «Аэродром» Георгия Нисского — топ-лоты русских торгов Sotheby’s Натюрморт Михаила Ларионова и «Аэродром» Георгия Нисского — топ-лоты русских торгов Sotheby’s

На что обязательно обратить внимание на аукционе Sotheby's

Forbes
«Пол был круче меня». Билл Гейтс рассказал о Поле Аллене — человеке, изменившем его жизнь «Пол был круче меня». Билл Гейтс рассказал о Поле Аллене — человеке, изменившем его жизнь

Билл Гейтс рассказал, каким человеком был миллиардер Пол Аллен

Forbes
Отпуск: меньше планирования — меньше стрессов Отпуск: меньше планирования — меньше стрессов

Впереди долгожданный сезон отпусков, а с ним и неминуемый стресс

Psychologies
Ве­ли­кий нехо­чу­ха Ве­ли­кий нехо­чу­ха

GQ раз­би­ра­ет­ся, по­че­му че­ло­ве­ку из­ме­нил его ос­нов­ной ин­стинкт

GQ
Готовы донашивать вещи за Дэвидом Бекхэмом? Готовы донашивать вещи за Дэвидом Бекхэмом?

Уверены, это неплохая причина купить себе винтажное джерси

GQ
Обзор смартфона INOI 7i: большой экран недорого Обзор смартфона INOI 7i: большой экран недорого

Тестируем смартфон за 5990 руб. с экраном 6,2 дюйма и отличной батареей

CHIP
Выбираем термопоты: рейтинг лучших моделей 2019 Выбираем термопоты: рейтинг лучших моделей 2019

Термопот может стать реальной альтернативной чайнику

CHIP
Faces&Laces 2019: 10 причин посетить выставку в этом году Faces&Laces 2019: 10 причин посетить выставку в этом году

8 и 9 июня пройдет тринадцатая выставка Faces&Laces

Cosmopolitan
Левые взгляды Левые взгляды

Измена всегда серьезный риск для отношений

Добрые советы
«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
Давай поужинаем: 5 самых унылых идей для твоего свидания, и чем их заменить Давай поужинаем: 5 самых унылых идей для твоего свидания, и чем их заменить

Мы поможем тебе, наконец, перестать терпеть фиаско на свиданиях

Playboy
Как выбраться из долгов (раз и навсегда) Как выбраться из долгов (раз и навсегда)

Если вы твердо решили избавиться от долгов, у вас получится

Psychologies
Открыть в приложении