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

Секреты успешной защиты патентных прав Секреты успешной защиты патентных прав

Какие бывают объекты патентования и в чем отличия между ними

Наука и техника
Показатель показухи Показатель показухи

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

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

Элемент с самой высокой плотностью

Наука и жизнь
10 цитат Кима Джонса из интервью SHOWStudio — о музыке, архиве и ловле змей 10 цитат Кима Джонса из интервью SHOWStudio — о музыке, архиве и ловле змей

Ким Джонс стал куратором нового выпуска A Magazine

Esquire
Трансформация Сельмы Блэр Трансформация Сельмы Блэр

Как болезнь Сельмы Блэр меняет ее тело, голос, цель в жизни и стиль в одежде

Tatler
«Эти 9 месяцев как 20 лет жизни»: что обрел в кругосветном путешествии основатель Qiwi «Эти 9 месяцев как 20 лет жизни»: что обрел в кругосветном путешествии основатель Qiwi

Основатель и совладелец Qiwi вернулся в Москву после девятимесячного путешествия

Forbes
Положение обязывает… Что нужно сделать во время беременности? Положение обязывает… Что нужно сделать во время беременности?

Какие обязанности появляются в жизни будущей мамы в период беременности

9 месяцев
Как победить страх провала в жизни и в бизнесе: советы «морского котика» Как победить страх провала в жизни и в бизнесе: советы «морского котика»

Отрывок из книги бывшего спецназовца и основателя медиахолдинга Hurricane Group

Forbes
РБК узнал детали новой пенсионной накопительной системы РБК узнал детали новой пенсионной накопительной системы

Принцип участия будущих пенсионеров в системе до сих пор не определен

Forbes
Жители бурятского села пожаловались Путину на связанную с «Ростехом» компанию. Она начала проверку Жители бурятского села пожаловались Путину на связанную с «Ростехом» компанию. Она начала проверку

Видеообращение жителей таежного бурятского поселка Россошино к Владимиру Путину

Forbes
Каждый четвертый владелец домашних животных делает ремонт благодаря питомцам Каждый четвертый владелец домашних животных делает ремонт благодаря питомцам

Как домашние животные влияют на частоту ремонтов

Cosmopolitan
«Опережение и есть монополия» «Опережение и есть монополия»

Есть ли у России шанс стать лидером в сфере искусственного интеллекта

Огонёк
Что такое дедлайн в работе? 9 способов справиться с этим страшным монстром Что такое дедлайн в работе? 9 способов справиться с этим страшным монстром

Если крайний срок был не вчера, то паниковать не стоит

Playboy
Седеть на чемоданах Седеть на чемоданах

Тревожный чемодан – комплект, необходимый на случай ядерного удара

Esquire
Мерил Стрип: Лекарство от старости Мерил Стрип: Лекарство от старости

Любящая жена, мать четырех детей, трижды «оскароносица», актриса

Лиза
Этим летом смотрим редкие часы Cartier и китайские сокровища в Пекине Этим летом смотрим редкие часы Cartier и китайские сокровища в Пекине

Восток-Запад в тысяче объектов

Vogue
Каменный цветок Каменный цветок

Наиля Аскер-заде впервые рассказывает о себе и отвечает почти на все вопросы

Tatler
Три российских ресторана вошли в топ-120 The World’s Best Restaurants Три российских ресторана вошли в топ-120 The World’s Best Restaurants

Почему Петербург стал гастрономической столицей России

Forbes
6 овощей, которые не так полезны, как мы думали (и даже наоборот) 6 овощей, которые не так полезны, как мы думали (и даже наоборот)

Некоторые овощи совсем не такие хорошие, как тебе кажется

Playboy
Новый взгляд на Куликовскую битву и другие находки на торгах аукциона «Литфонд» Новый взгляд на Куликовскую битву и другие находки на торгах аукциона «Литфонд»

На Винзаводе пройдет предаукционный показ лотов аукционного дома Литфонд

Forbes
«Давай разведемся». Как режиссер клипов «Ленинграда» сняла самый смешной фильм Кинотавра «Давай разведемся». Как режиссер клипов «Ленинграда» сняла самый смешной фильм Кинотавра

«Давай разведемся» — один из самых хитовых клипов Сергея Шнурова

Forbes
5 фраз, которые стоит регулярно говорить партнеру 5 фраз, которые стоит регулярно говорить партнеру

Ободряющие фразы, регулярно произнося которые вы укрепите романтическую связь.

Psychologies
Удержаться на плаву Удержаться на плаву

Вьетнамцы острова Фукуок. Все их существование связано с водой

Вокруг света
Три фильма, которые нужно смотреть на этой неделе Три фильма, которые нужно смотреть на этой неделе

Обновленные «Люди в черном», байопик про Элтона Джона и злые Фениксы

Esquire
Макияж и уход в жару — главные правила идеального образа Макияж и уход в жару — главные правила идеального образа

Какой косметикой пользоваться, чтобы адаптировать бьюти-образ к жаре

Cosmopolitan
Как искусственный интеллект изменит нашу жизнь? Как искусственный интеллект изменит нашу жизнь?

Разговор о сверхчеловеческой культуре будущего

Playboy
Россия Сергеевна Россия Сергеевна

Этим летом девочке по имени Россия исполняется 12 лет

Огонёк
Художник, написавший iPhone: почему Джонатан Айв был так важен для Apple Художник, написавший iPhone: почему Джонатан Айв был так важен для Apple

Легендарный дизайнер Джонатан Айв покинет компанию Apple в конце года

Forbes
Показ Jacquemus прошел в лавандовых полях Прованса Показ Jacquemus прошел в лавандовых полях Прованса

Было жарко – в прямом и переносном смысле

GQ
8 правил, как поддерживать отношения на расстоянии (и есть ли смысл?) 8 правил, как поддерживать отношения на расстоянии (и есть ли смысл?)

Ты здесь, она — там. Может ли из этого что-то получиться

Playboy
Открыть в приложении