Вездесущий натрий

Натрий окружает нас повсюду

Наука и жизньНаука

Вездесущий натрий

Кандидат химических наук Максим Абаев

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 и читайте статьи из популярных журналов

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Поздняя ягода Поздняя ягода

Ягоды у этой лианы вкусные и полезные, особенно богаты они витамином С

Наука и жизнь, август'19
Дай мне нежность Дай мне нежность

Мила Бойко стала Playmate не случайно. Нас привлекла ее харизма и ясность ума

Playboy, август'19
Книги: Андрей Курпатов Книги: Андрей Курпатов

Врач-психотерапевт и основатель интеллектуального кластера «Игры разума»

Собака.ru, июнь'19
Дотянуться до звезды Дотянуться до звезды

Странное поведение фанатов и пострадавшие от них звезды

StarHit, июнь'19
Что вы (на)творили? Что вы (на)творили?

Гид по art-makeup

Elle, июль'19
На жилье у монастыря поставлен крест На жилье у монастыря поставлен крест

Московские власти определили площадку для строительства музея истории РПЦ

РБК, июнь'19
Экспресс-обзор: 7 удивительных поездов Экспресс-обзор: 7 удивительных поездов

Добраться из пункта А в пункт Б можно разными способами

Вокруг света, июль'19
С днем рождения, Александр Терехов! С днем рождения, Александр Терехов!

Поздравляем дизайнера и вспоминаем его интервью двухлетней давности

Vogue, июнь'19
Прыжок в технологии Прыжок в технологии

Владимир Путин в ходе ПМЭФ назвал основные факторы экономического рывка

Эксперт, июнь'19
«Опережение и есть монополия» «Опережение и есть монополия»

Есть ли у России шанс стать лидером в сфере искусственного интеллекта

Огонёк, июнь'19
Атомный кореец: чем хорош, а чем и не очень Kia Stinger Атомный кореец: чем хорош, а чем и не очень Kia Stinger

Тот самый случай, про который в Хогвартсе бы сказали: «Шалость удалась!»

Maxim, июнь'19
Пещерное сознание Пещерное сознание

Что хорошего в жизни под туфовыми сводами пещер

Вокруг света, июль'19
Плавали — знаем Плавали — знаем

Мы выяснили, кому поручить оформление лодки

AD, июль'19
В нужное русло В нужное русло

Лучшие занятия для отдыха у воды

National Geographic Traveler, июнь'19
Театр: Дмитрий Лысенков Театр: Дмитрий Лысенков

Убедителен в любой роли — штамп, но только если речь не идет о Лысенкове

Собака.ru, июнь'19
Родное плечо Родное плечо

Александр Колобов провел свою сеть «Шоколадница» через все кризисы

Forbes, июль'19
Пектины и клетчатка: зачем нужны в питании будущей мамы? Пектины и клетчатка: зачем нужны в питании будущей мамы?

Беременные женщины особо чувствительны к неблагоприятным факторам внешней среды

9 месяцев, июнь'19
Какие вещи нельзя носить в городе летом Какие вещи нельзя носить в городе летом

И что же надеть им на замену

GQ, июнь'19
Небо. Самолет. Девушка Небо. Самолет. Девушка

Ровно двадцать лет назад погибли Джон Кеннеди-младший и Кэролин Бессетт

Tatler, июль'19
Солнечная крапивница Солнечная крапивница

Кому грозит солнечная аллергия и можно ли с ней справиться

Лиза, июнь'19
Искусство: Егор Крафт Искусство: Егор Крафт

Как создаются дивный новый мир и искусство будущего

Собака.ru, июнь'19
Везде успела Везде успела

Телеведущая Регина Тодоренко – о том, почему не нужно быть идеальными родителями

Домашний Очаг, июль'19
Полный вперед Полный вперед

Как петербургская группа из Новокузнецка Shortparis меняет музыкальный ландшафт

Vogue, июль'19
Molly: Если ты знаешь, к чему стремишься, никто не сможет тебе помешать Molly: Если ты знаешь, к чему стремишься, никто не сможет тебе помешать

В жизни Ольги Серябкиной много перемен

Cosmopolitan, июль'19
BMW M5 BMW M5

Феерический V8 не скупится на ощущения

Quattroruote, июль'19
У кошки блоги! У кошки блоги!

Эти звезды Интернета не умеют писать и фотографировать (у них лапки)

Добрые советы, июль'19
Как на вулкане! Как на вулкане!

Первозданная красота балийской природы сливается с красотой Елены Чернявской

Maxim, июль'19
15 главных фильмов лета 15 главных фильмов лета

О фильмах, которые не стоит пропускать этим летом

РБК, июнь'19
Антифашисты в немецких мундирах Антифашисты в немецких мундирах

Заговор против Гитлера окончился двойной неудачей

Дилетант, июль'19
«Хороший сервис и экономия времени клиента» «Хороший сервис и экономия времени клиента»

О том, что ожидает страховой рынок в 2019–2020 годах и как на нем работать

Эксперт, июнь'19