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

Любовь, как в кино: почему мы мечтаем о нереалистичных отношениях Любовь, как в кино: почему мы мечтаем о нереалистичных отношениях

Почему мы хотим любви, как в романтическом фильме?

Psychologies
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
Осмий: тяжёлый, дорогой и совсем не пчела Осмий: тяжёлый, дорогой и совсем не пчела

Элемент с самой высокой плотностью

Наука и жизнь
«Это удар по россиянам»: как на митинге в Тбилиси отреагировали на новость о запрете полетов из России «Это удар по россиянам»: как на митинге в Тбилиси отреагировали на новость о запрете полетов из России

В центре Тбилиси в пятницу вечером прошла вторая за неделю акция протеста

Forbes
Заказуха, рейдерство, наркотики: чем прославилось московское УВД из «дела Голунова» Заказуха, рейдерство, наркотики: чем прославилось московское УВД из «дела Голунова»

Резонансное дело против журналиста Ивана Голунова завели в УВД по ЗАО

Forbes
«Незаметный рынок» на $50 млрд. За что придется заплатить после покупки произведения искусства «Незаметный рынок» на $50 млрд. За что придется заплатить после покупки произведения искусства

Купить произведение искусства — это только полдела

Forbes
Что взять с собой в кемпинг? Список из 12 необходимых вещей на природе Что взять с собой в кемпинг? Список из 12 необходимых вещей на природе

Го на свежий воздух!

Playboy
Лучшие костюмы Giorgio Armani в кино Лучшие костюмы Giorgio Armani в кино

На большом экране их примерили Джоди Фостер, Кристиан Бейл, Ричард Гир

Vogue
Золотая долина Золотая долина

Наш маршрут начинался от железнодорожной станции Лужба

Наука и жизнь
Твиты британки об отсутствии черных актеров в «Чернобыле» вызвали истерику в сети. Почему? Твиты британки об отсутствии черных актеров в «Чернобыле» вызвали истерику в сети. Почему?

Где граница допустимой нереалистичности в художественном кино?

Playboy
Volkswagen Passat: Требует внимания Volkswagen Passat: Требует внимания

«Пассат» седьмого поколения и сейчас выглядит эффектно, да и оснащен неплохо

АвтоМир
Lada Granta Cross: Второе высшее Lada Granta Cross: Второе высшее

Превратившись из «Калины» в «Гранту», универсал сильно изменился внешне

АвтоМир
«Режим ошпаренной кошки оставьте за воротами» «Режим ошпаренной кошки оставьте за воротами»

Как создать нормальный психоневрологический интернат

Русский репортер
Словарь экстрима: 10 самых необычных новых видов спорта (мы и не знали о них!) Словарь экстрима: 10 самых необычных новых видов спорта (мы и не знали о них!)

Уверены, ты даже не слышал половину этих названий

Playboy
Корпоративный дракон. Может ли у компании быть сразу три гендиректора Корпоративный дракон. Может ли у компании быть сразу три гендиректора

У крупного американского производителя муки King Arthur Flour сразу три CEO

Forbes
Елена Борщева, Анджелина Джоли, Дженнифер Лопес и еще 7 звездных ЭКО-мам Елена Борщева, Анджелина Джоли, Дженнифер Лопес и еще 7 звездных ЭКО-мам

Известные артистки, чьи малыши появились на свет благодаря процедуре ЭКО

Cosmopolitan
Новый штраф с камер: как выглядит «письмо счастья» Новый штраф с камер: как выглядит «письмо счастья»

Больше 100 фиксирующих непропуск пешеходов камер появятся в Москве к концу года

РБК
Услышать каждого: как Google создает систему голосового управления для людей с инвалидностью Услышать каждого: как Google создает систему голосового управления для людей с инвалидностью

Системы, управляемые голосом, сейчас представляют собой рынок объемом в $49 млрд

Forbes
«Мой отец — социопат» «Мой отец — социопат»

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

Psychologies
Золото сделают более привлекательным для частных инвесторов Золото сделают более привлекательным для частных инвесторов

Сенаторы предлагают отменить НДС на золото в слитках

Forbes
Модная реформа. Зачем министр Силуанов взял российских дизайнеров под личный контроль Модная реформа. Зачем министр Силуанов взял российских дизайнеров под личный контроль

Для чего нужен Фонд Моды: рассказывают дизайнеры, ретейлеры и фэшн-критики

Forbes
С днем рождения, Александр Терехов! С днем рождения, Александр Терехов!

Поздравляем дизайнера и вспоминаем его интервью двухлетней давности

Vogue
Как объяснить странную погоду этой весной? Ответ дает новая климатическая модель Как объяснить странную погоду этой весной? Ответ дает новая климатическая модель

Как потепление Арктики влияет на атмосферное струйное течение

Forbes
Как найти новых друзей? 12 лучших идей («Айл би зер фооо ю...») Как найти новых друзей? 12 лучших идей («Айл би зер фооо ю...»)

Друзей много не бывает!

Playboy
10 главных причесок июня 10 главных причесок июня

Отращивать усы или нет – решать вам, а с гелем для волос пора бы распрощаться

GQ
Как пластилиновые любовники Татьяны Бродач покорили мир Как пластилиновые любовники Татьяны Бродач покорили мир

Где купить пластилиновых любовников Татьяны Бродач

Vogue
Шеф-повар Иппеи Уемура — о суточных щах, рыбе и уважении Шеф-повар Иппеи Уемура — о суточных щах, рыбе и уважении

Шеф из Марселя приехал, чтобы приготовить ужин вместе с Александром Райляном

РБК
Коллекция Bikkembergs весна–лето 2019 создана для путешественников Коллекция Bikkembergs весна–лето 2019 создана для путешественников

Новая коллекция Bikkembergs

Esquire
«Вишенка на торте» питерского форума. О чем говорят истории Ивана Голунова и Майкла Калви «Вишенка на торте» питерского форума. О чем говорят истории Ивана Голунова и Майкла Калви

ПМЭФ на этот раз оказался обессмысленным тем фоном, на котором проходил

Forbes
Крутой воппер Крутой воппер

Дэниел Шварц возрождает Burger King, сеть быстрого питания с 60-летней историей

Forbes
Открыть в приложении