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

Большая ракета Илона Маска Большая ракета Илона Маска

Сверхтяжелая ракета Big Falcon Rocket готовится вытеснить все прошлые разработки

Популярная механика
Юлия Пересильд: «Это были лучшие съемки в моей жизни» Юлия Пересильд: «Это были лучшие съемки в моей жизни»

Актриса Юлия Пересильд рассказала о драме Sheena667 и о самом важном в профессии

Grazia
Формула «воздух» Формула «воздух»

В 2020 году должны пройти первые гонки летающих автомобилей

Популярная механика
На какой высоте вешать телевизор на стену? На какой высоте вешать телевизор на стену?

Насколько высоко должен стоять или висеть телевизор?

CHIP
Большое летнее путешествие Большое летнее путешествие

Мы нашли на карте мира места, в которых связаны путешествия и йога

Yoga Journal
Цветные дожди Хундертвассера Цветные дожди Хундертвассера

О доме, похожем на постройку из кубиков, созданную буйной фантазией ребенка

Караван историй
Что познается в сравнении? Что познается в сравнении?

Сравнение – яд для самоуважения, но также может быть инструментом самопознания

Psychologies
Обзор камеры Sony Alpha 6400: резкая и бескомпромиссная Обзор камеры Sony Alpha 6400: резкая и бескомпромиссная

Тестируем цифровую беззеркальную камеру начального уровня Sony Alpha 6400

CHIP
Простой вопрос, ответ на который приблизит к счастью Простой вопрос, ответ на который приблизит к счастью

Чтобы жить счастливо, нужно понимать зачем

Psychologies
Ве­ли­кий нехо­чу­ха Ве­ли­кий нехо­чу­ха

GQ раз­би­ра­ет­ся, по­че­му че­ло­ве­ку из­ме­нил его ос­нов­ной ин­стинкт

GQ
Системное хозяйство Системное хозяйство

Владимир Евтушенков занял второе место в списке крупнейших латифундистов России

Forbes
Гоша Рубчинский и Gucci, арт и андеграунд в Берлине. Как искусство влияет на моду Гоша Рубчинский и Gucci, арт и андеграунд в Берлине. Как искусство влияет на моду

Forbes Life побывал на фестивале Reference Berlin

Forbes
Как сохранить крепкую семью, если один из партнеров не может иметь детей Как сохранить крепкую семью, если один из партнеров не может иметь детей

Как уберечь любовь, если супруги хотят ребенка, но физически это невозможно

Psychologies
Истребитель экстрасенсов Истребитель экстрасенсов

Любопытно заглянуть за кулисы к самым знаменитым волшебникам планеты

Maxim
Несвободный художник. Чем живет и как выживает культура в Северной Корее Несвободный художник. Чем живет и как выживает культура в Северной Корее

Что на самом деле происходит в одной из самых закрытых и тоталитарных стран мира

Forbes
Танец освобождения Танец освобождения

Отрывок из книги «Анандла: десять лет с йогами, целителями и шаманами»

Yoga Journal
9 научно доказанных способов произвести хорошее первое впечатление 9 научно доказанных способов произвести хорошее первое впечатление

У тебя появится много новых друзей! (А с ними и возможность занять больше денег)

Maxim
Почему мужчины ненавидят наших подруг Почему мужчины ненавидят наших подруг

Почему мужчины часто недолюбливают женские посиделки? Чего они боятся?

Psychologies
Молчание — знак согласия Молчание — знак согласия

Способ справиться с лихорадкой большого города

Vogue
Отпуск со скидкой Отпуск со скидкой

На чем можно и нужно экономить в поездке

Лиза
«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
Сто лет одиночества: звезды, о личной жизни которых давно ничего не известно Сто лет одиночества: звезды, о личной жизни которых давно ничего не известно

Подборка знаменитостей, скрывающих личную жизнь за семью замками

Cosmopolitan
Как говорить и писать, чтобы нас поняли правильно Как говорить и писать, чтобы нас поняли правильно

Всем нужно тщательнее выбирать слова

Psychologies
Кейт Миддлтон в тиаре «Узелки любви» появилась на ужине с Дональдом Трампом Кейт Миддлтон в тиаре «Узелки любви» появилась на ужине с Дональдом Трампом

В Букингемском дворце прошел торжественный ужин в связи с визитом президента США

Cosmopolitan
Новые законы антикварного рынка: как обставить квартиру с пользой для кошелька Новые законы антикварного рынка: как обставить квартиру с пользой для кошелька

Рынок антиквариата терпит небывалый кризис

Forbes
5 веских причин сходить на двойное свидание (тебе понравится) 5 веских причин сходить на двойное свидание (тебе понравится)

Самое время попробовать что-то новенькое!

Playboy
Лазерный указ Лазерный указ

Какие лазерные (и не только) технологии ждут нас в ближайшем будущем

Grazia
Пчелы, бабочки и мухи: самые стильные насекомые и где их искать Пчелы, бабочки и мухи: самые стильные насекомые и где их искать

Вышивка в виде пчел, объемный декор в виде бабочек или брошь-муха?

Cosmopolitan
Звук в умном доме: современные решения и технологии Звук в умном доме: современные решения и технологии

Управлять голосом — закономерный шаг в развитии идей умного дома

Cosmopolitan
Милли Бобби Браун: Инопланетянка Милли Бобби Браун: Инопланетянка

Милли Бобби Браун буквально бомбардируют предложениями

Караван историй
Открыть в приложении