Вездесущий натрий

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

Брат небесный, брат земной Брат небесный, брат земной

NASA исследует близнецов: астронавта и его брата, оставшегося на Земле

Популярная механика, май'18
Секс-драйв: «майбах» в мире секс-игрушек — Womanizer InsideOut Секс-драйв: «майбах» в мире секс-игрушек — Womanizer InsideOut

Он черный. Стильный. И вытворяет такое

Cosmopolitan, июнь'19
Антикиллеры Антикиллеры

Всем разновидностям ядовитых фосфорорганических веществ противостоят антидоты

Популярная механика, июнь'19
Ловушки майского указа Путина. Как власти могут повторить ошибки позднего СССР Ловушки майского указа Путина. Как власти могут повторить ошибки позднего СССР

В дискуссиях об экономической политике предлагаются противоречивые рецепты

Forbes, июнь'19
Сколько стоит Gram: «Атон» назвал цену криптовалюты от Дурова Сколько стоит Gram: «Атон» назвал цену криптовалюты от Дурова

Детали предложения компании «Атон» для инвесторов в криптовалюту Gram

Forbes, июнь'19
Анастасия: «В брачном контракте все завещаю Юлиану» Анастасия: «В брачном контракте все завещаю Юлиану»

Супруги рассказали «СтарХиту», с какими проблемами столкнулись в браке

StarHit, июнь'19
Пространственный контакт и порядок в ядре глазами «биолога-ядерщика» Пространственный контакт и порядок в ядре глазами «биолога-ядерщика»

Ультрамикроскопическая жизнь генома

Наука и жизнь, май'19
15 главных фильмов лета 15 главных фильмов лета

О фильмах, которые не стоит пропускать этим летом

РБК, июнь'19
Джеймс МакЭвой: «Разница между актерами и политиками заключается в том, что вы, зрители, знаете, что мы лжем» Джеймс МакЭвой: «Разница между актерами и политиками заключается в том, что вы, зрители, знаете, что мы лжем»

Актер рассказал о съемках в «Людях X», в которых был занят последние десять лет

Esquire, июнь'19
«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, июнь'19
«Нужно работать по 15-18 часов»: как изменилась жизнь таксистов с появлением агрегаторов «Нужно работать по 15-18 часов»: как изменилась жизнь таксистов с появлением агрегаторов

Депутаты хотят запретить таксистам работать больше восьми часов в день

Forbes, июнь'19
Физики и лирики Физики и лирики

Противоположные модели выясняют, каким должен быть идеальный седан бизнес-класса

АвтоМир, май'19
«Нельзя сразу бить по голове». МВД составило черный список водителей «Нельзя сразу бить по голове». МВД составило черный список водителей

В России появился реестр незастрахованных по ОСАГО автомобилей

РБК, июнь'19
«Это удар по россиянам»: как на митинге в Тбилиси отреагировали на новость о запрете полетов из России «Это удар по россиянам»: как на митинге в Тбилиси отреагировали на новость о запрете полетов из России

В центре Тбилиси в пятницу вечером прошла вторая за неделю акция протеста

Forbes, июнь'19
Принять свое одиночество Принять свое одиночество

Какие шаги можно предпринять, чтобы изменить и свое состояние, и саму ситуацию

Psychologies, июнь'19
Изобразить в лицах Изобразить в лицах

Художник по гриму рассказывает, как попала на съемочную площадку

Glamour, июль'19
«Кинотавр — 2019»: фильмы, которые мы ждем в прокате «Кинотавр — 2019»: фильмы, которые мы ждем в прокате

Какие фильмы из программы юбилейного 30-го «Кинотавра» нам хочется увидеть

РБК, июнь'19
«Дон Корлеоне, мне нужна справедливость»: о чем говорит первое «свободное» интервью Кирилла Серебренникова «Дон Корлеоне, мне нужна справедливость»: о чем говорит первое «свободное» интервью Кирилла Серебренникова

Интервью Кирилла Серебренникова

СНОБ, июнь'19
Последняя ведьма Британии: удивительная история Хелены Дункан Последняя ведьма Британии: удивительная история Хелены Дункан

Хелена Дункан — женщина-медиум, последняя осужденная по Акту о ведьмовстве

Cosmopolitan, июнь'19
Коко Шанель: женщина в чёрном Коко Шанель: женщина в чёрном

Тёмные страницы в биографии создательницы всемирно знаменитого бренда

Дилетант, июль'19
24 часа с Айзой Анохиной 24 часа с Айзой Анохиной

Сутки с Айзой Анохиной, рэп-исполнительницей, ведущей шоу VBATTLE

Cosmopolitan, июль'19
Вечно молодой. Почему наши дети не смогут выбрать одну профессию на всю жизнь Вечно молодой. Почему наши дети не смогут выбрать одну профессию на всю жизнь

Взрослые все чаще шутят, что они сами не знают, кем будут, когда вырастут

Forbes, июнь'19
Кредитные надои Кредитные надои

За что арестован владелец «Русского молока» Василий Бойко-Великий

РБК, июнь'19
Большие самолеты, большие данные Большие самолеты, большие данные

В этом году концерну Airbus исполнилось 50 лет

Популярная механика, июль'19
Истребитель экстрасенсов Истребитель экстрасенсов

Любопытно заглянуть за кулисы к самым знаменитым волшебникам планеты

Maxim, июль'19
Пересменка поколений: какими были первые 30 лет «Кинотавра» Пересменка поколений: какими были первые 30 лет «Кинотавра»

9–16 июня в Сочи проходит 30-й Открытый российский кинофестиваль «Кинотавр»

РБК, июнь'19
Самые крутые овощные коктейли с алкоголем (их все можно приготовить дома) Самые крутые овощные коктейли с алкоголем (их все можно приготовить дома)

Кто сказал, что овощи и алкоголь не сочетаются

Playboy, июнь'19
Алла Михеева: «Хочу двоих детей!» Алла Михеева: «Хочу двоих детей!»

Ведущая Алла Михеева поделилась, кто из мужчин довел ее до слез

StarHit, июнь'19
«Нет ничего лучше, чем быть академиком и завлабом» «Нет ничего лучше, чем быть академиком и завлабом»

Каким бы оказался сегодня монолог академика Ж. И. Алфёрова?

Наука и жизнь, апрель'19
Жизнь после Marvel: как режиссеры «Мстителей» братья Руссо пришли к успеху — и что теперь собираются с этим делать Жизнь после Marvel: как режиссеры «Мстителей» братья Руссо пришли к успеху — и что теперь собираются с этим делать

Послушать Джо и Энтони Руссо, так они самые обычные парни из Кливленда

Esquire, июнь'19