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

Беспроводные колонки с мощным звучанием Беспроводные колонки с мощным звучанием

Тест 35 беспроводных колонок

CHIP
Черчилль с ними Черчилль с ними

Возвращение российской делегации в ПАСЕ как симптом

Огонёк
Антикиллеры Антикиллеры

Всем разновидностям ядовитых фосфорорганических веществ противостоят антидоты

Популярная механика
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
С высоты птичьего полета С высоты птичьего полета

Расскажем о Рио то, что не пишут в путеводителях, а рекомендуют местные жители

АвтоМир
Процессор, память или видеокарта? Во что лучше вкладываться при сборке Процессор, память или видеокарта? Во что лучше вкладываться при сборке

На какую из комплектующих стоит тратить бюджет, если он не бесконечный?

CHIP
Софья Тартакова: Софья Тартакова:

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

Cosmopolitan
Cyberpunk 2077: геймплей, сюжет и все подробности об игре Cyberpunk 2077: геймплей, сюжет и все подробности об игре

Что уже известно о сюжете и геймплее экшн-игры Cyberpunk 2077

CHIP
Что-то снова пошло не так: почему «Суперджет» не стал заменой Ту-134 Что-то снова пошло не так: почему «Суперджет» не стал заменой Ту-134

Отечественный самолет с низкой стоимостью владения за счет нерыночных субсидий

Forbes
Вернуться в Сорренто Вернуться в Сорренто

Внучка великого русского писателя Максима Горького рассказывает о своей семье

Story
Для чего нужна антивозрастная медицина Для чего нужна антивозрастная медицина

О достижениях и перспективах развития антивозрастной медицины

СНОБ
Бог мелочей Бог мелочей

Испания очень разная. Это и делает путешествие особенно привлекательным

Psychologies
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
Как определить, ты действительно устал или тебе просто лень (и все вокруг правы)? Как определить, ты действительно устал или тебе просто лень (и все вокруг правы)?

Действительно ли вы измотаны или просто недостаточно мотивированы?

Playboy
Они покорили Америку. Самые богатые иммигрантки в США Они покорили Америку. Самые богатые иммигрантки в США

Самые состоятельные женщины-иммигранток, которым удалось добиться успеха в США

Forbes
Шарлиз Терон и Сет Роген высмеивают американскую политику Шарлиз Терон и Сет Роген высмеивают американскую политику

Альтернативная вселенная, в которой Америкой руководит мудрая женщина

GQ
Показатель показухи Показатель показухи

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

Огонёк
Как пластилиновые любовники Татьяны Бродач покорили мир Как пластилиновые любовники Татьяны Бродач покорили мир

Где купить пластилиновых любовников Татьяны Бродач

Vogue
Как программист с Урала зарабатывает сотни тысяч долларов в год на продаже советского БАДа в Калифорнии Как программист с Урала зарабатывает сотни тысяч долларов в год на продаже советского БАДа в Калифорнии

Как предприниматель подсадил американцев на алтайское мумие?

Forbes
Кто и зачем покупает классические автомобили. Юношеские мечты как объект инвестиций Кто и зачем покупает классические автомобили. Юношеские мечты как объект инвестиций

О состоянии рынка классических автомобилей — с вниманием к советским машинам

Forbes
Мать, Миса, Матриарх: как Мэрил Стрип стала главным женским голосом в Голливуде Мать, Миса, Матриарх: как Мэрил Стрип стала главным женским голосом в Голливуде

Мэрил Стрип исполнилось 70, и она — великая

Esquire
Что носит Марк Джейкобс — дизайнер, который экспериментирует и на подиуме, и со своим стилем Что носит Марк Джейкобс — дизайнер, который экспериментирует и на подиуме, и со своим стилем

Разбираем гардероб Марка Джейкобса в жизни и на красных дорожках

Esquire
Если с ребенком трудно Если с ребенком трудно

Родителей вывести из себя довольно просто. Как вернуться обратно?

Домашний Очаг
Последним сдался килограмм Последним сдался килограмм

В Париже завершилась длившаяся несколько десятилетий революция в метрологии

Наука и жизнь
«Одесса» Валерия Тодоровского — история о детских воспоминаниях и любви «Одесса» Валерия Тодоровского — история о детских воспоминаниях и любви

«Кинотавр» открылся самым подходящим для этого фильмом

Esquire
Физики нашли способ спасти кота Шредингера Физики нашли способ спасти кота Шредингера

Ученые нашли способ предсказать результаты квантовых скачков

Популярная механика
Вау-кубик: больше, чем игрушка Вау-кубик: больше, чем игрушка

Техническая сторона проекта WOWCube

Популярная механика
Авиакеросин вольется в соглашение с нефтяниками Авиакеросин вольется в соглашение с нефтяниками

Правительство пообещало доработать вопрос о компенсациях производителям топлива

РБК
Россия — Япония: перспективы креатива Россия — Япония: перспективы креатива

Чему Россия могла бы научиться у Японии для развития региональных экономик

Эксперт
Суд признал полковника Захарченко виновным в получении взятки в $800 тысяч Суд признал полковника Захарченко виновным в получении взятки в $800 тысяч

Захарченко, по версии следствия, получил взятку и скидки в ресторане La Maree

Forbes
Открыть в приложении