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

Большой гид по саке: как выбрать и что нужно знать о традиционном японском напитке Большой гид по саке: как выбрать и что нужно знать о традиционном японском напитке

Как выбрать саке и что нужно знать о традиционном японском напитке

СНОБ
От Jay-Z до Дрейка: самые богатые рэперы мира-2019. Рейтинг Forbes От Jay-Z до Дрейка: самые богатые рэперы мира-2019. Рейтинг Forbes

Jay-Z уже миллиардер, первый из хип-хоп-исполнителей. Кто следующий?

Forbes
Криптовалюты. Поколение второе Криптовалюты. Поколение второе

От «цифрового золота» к полноценным деньгам

Популярная механика
Молодо-зелено Молодо-зелено

Знакомьтесь, звезда «Дылды» Виктория Мирошниченко

Vogue
ФРС на распутье: сможет ли регулятор удержать экономику на подъеме? ФРС на распутье: сможет ли регулятор удержать экономику на подъеме?

Многие аналитики ожидают снижения ставки от ФРС США

Forbes
Как пионер экологичной моды Кэтрин Хэмнетт пытается изменить мир Как пионер экологичной моды Кэтрин Хэмнетт пытается изменить мир

Британский дизайнер рассказывает о своих методах борьбы за экологию

Vogue
Поле битвы: Земля Поле битвы: Земля

Эпо­ха су­пер­дер­жав за­кон­чи­лась

GQ
Бернар Арно vs Cергей Щукин: чей выбор лучше Бернар Арно vs Cергей Щукин: чей выбор лучше

В Пушкинском музее одновременно открылись две выставки-блокбастера

Forbes
Зяблик, развесёлый чиж и компания Зяблик, развесёлый чиж и компания

Сегодня речь пойдёт о птицах семейства вьюрковых отряда воробьинообразных

Наука и жизнь
Заключенные в селфи-камере Заключенные в селфи-камере

Правда жизни: мы угодили во всемирную паутину и скоро будем съедены

Esquire
Свадьба не по правилам Свадьба не по правилам

Брачная церемония – серьезный рубеж в отношениях двоих

Psychologies
Зачем нам 5G: Huawei рассказала о развитии сетей нового поколения Зачем нам 5G: Huawei рассказала о развитии сетей нового поколения

Еще не везде ловит 4G, но уже вовсю идет разработка и тестирование 5G

CHIP
Эпицентр искусства Эпицентр искусства

Всю прошлую неделю только и было разговоров, что о российском кино

Grazia
«Плывем по улице Ленина»: что жители Иркутской области рассказывают о наводнении «Плывем по улице Ленина»: что жители Иркутской области рассказывают о наводнении

Что говорят о происходящем в Братске непосредственные очевидцы?

Forbes
Что значит «одеваться не по возрасту»: мнение стилиста Что значит «одеваться не по возрасту»: мнение стилиста

Что думают стилисты о фразе «Не по возрасту оделся!»

Psychologies
50 оправданий людей, которые не хотят меняться 50 оправданий людей, которые не хотят меняться

Что мешает нам стать другими, даже если мы знаем, что перемены необходимы

Psychologies
Как бороться с ревностью? 9 эффективных способов перестать себя накручивать Как бороться с ревностью? 9 эффективных способов перестать себя накручивать

Ревность съедает тебя изнутри и мешает жить? Пора от нее избавиться!

Playboy
Проект поиска инопланетян Breakthrough Listen выложил в открытый доступ результаты наблюдений Проект поиска инопланетян Breakthrough Listen выложил в открытый доступ результаты наблюдений

После изучения тысяч звёзд, признаков разумной жизни найти не удалось

Maxim
Война в небесной канцелярии. Как создатели прогнозов погоды борются за рынок объемом $6 млрд Война в небесной канцелярии. Как создатели прогнозов погоды борются за рынок объемом $6 млрд

На метеорологическом рынке США десятилетиями не менялись лидеры

Forbes
Послесловие к Голунову: пошла ли власть на уступки гражданскому обществу? Послесловие к Голунову: пошла ли власть на уступки гражданскому обществу?

По некоторым уголовным делам власть пошла навстречу общественному мнению

Forbes
6 признаков того, что ты нашел девушку, которая по-настоящему тебе подходит 6 признаков того, что ты нашел девушку, которая по-настоящему тебе подходит

Если все пункты сошлись, значит она та самая

Playboy
Кроссовер за миллион. Тест-драйв Renault Arkana Кроссовер за миллион. Тест-драйв Renault Arkana

Arkana больше всего удивляет ценой

РБК
О ком забыли в сериале «Чернобыль»: советские роботы на аварии АЭС О ком забыли в сериале «Чернобыль»: советские роботы на аварии АЭС

Роботы, участвовавшие в ликвидации последствий катастрофы на Чернобыльской АЭС

Forbes
«Это можно считать пытками». Как Басманный суд арестовывал Бойко-Великого «Это можно считать пытками». Как Басманный суд арестовывал Бойко-Великого

Василий Бойко-Великий отправился в СИЗО на два месяца, несмотря на болезни

Forbes
«Саша боится»: особняк Яны Рудковской атаковали потусторонние силы «Саша боится»: особняк Яны Рудковской атаковали потусторонние силы

Яна Рудковская пожаловалась, что потусторонние силы пугают ее сына Сашу

Cosmopolitan
«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
«Я чувствую ответственность за это безобразие». Главное из прямой линии Владимира Путина «Я чувствую ответственность за это безобразие». Главное из прямой линии Владимира Путина

Семнадцатая по счету прямая линия Владимира Путина продлилась более 4 часов

Forbes
Как подключить и настроить беспроводную мышку к ноутбуку или компьютеру Как подключить и настроить беспроводную мышку к ноутбуку или компьютеру

Подключение и использование на ПК беспроводных мышек имеет свои нюансы

CHIP
Как правильно принимать витамины и зачем это нужно Как правильно принимать витамины и зачем это нужно

Какую роль витамины играют в обменных процессах и как не навредить организму

РБК
Опыт читателя: есть ли польза от домашнего 3D-принтера? Опыт читателя: есть ли польза от домашнего 3D-принтера?

Такой полезный девайс, как 3D-принтер, до сих пор остается недооцененным

CHIP
Открыть в приложении