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

Женатые, недоступые, первые попавшиеся, не отвечающие взаимностью: как перестать влюбляться не в тех мужчин Женатые, недоступые, первые попавшиеся, не отвечающие взаимностью: как перестать влюбляться не в тех мужчин

Как перестать сближаться с теми, кто приносит лишь боль и разочарование?

Psychologies
Человек и салат: 9 мифов о Юлии Цезаре Человек и салат: 9 мифов о Юлии Цезаре

Правда и мифы о Юлии Цезаре

Вокруг света
Мяу по-русски Мяу по-русски

Налаживая связь с человеком, кошки изменили тональность мяуканья

Популярная механика
«Грыбной ералаш» «Грыбной ералаш»

Грибная пора в России

Наука и жизнь
Учитесь двигаться так, будто вы себя любите Учитесь двигаться так, будто вы себя любите

Многих из нас связывают весьма странные отношения с собственным телом

Psychologies
Призраки бывших подружек: как перестать ревновать к ним партнера Призраки бывших подружек: как перестать ревновать к ним партнера

Как быть, если вы не можете перестать ревновать партнера к его прошлому?

Psychologies
Генетическая память Генетическая память

Сын архитектора Дэвида Чипперфилда посвятил себя реновации недвижимости

AD
Можно ли верить отзывам о гаджетах в Сети? Можно ли верить отзывам о гаджетах в Сети?

Как отличить достоверный отзыв о гаджете от заказной "воды"

CHIP
Бизнесмена Василия Бойко-Великого задержали по делу о растрате $500 000 Бизнесмена Василия Бойко-Великого задержали по делу о растрате $500 000

Бизнесмен Василий Бойко-Великий задержан по обвинению в хищении $500 000

Forbes
Как доброта делает нас сильными Как доброта делает нас сильными

В чем проявляется сила: в твердости характера или в открытости и чуткости

Psychologies
«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
Вербальное насилие: как ранят слова Вербальное насилие: как ранят слова

Насколько серьезны последствия психологического насилия

Psychologies
Загадочная Загадочная

Крабовидная туманность - самый наблюдаемый объект за пределами Солнечной системы

Наука и жизнь
«Сбежал с аварии и устроил еще одну». Репортаж с ночного рейда ГИБДД «Сбежал с аварии и устроил еще одну». Репортаж с ночного рейда ГИБДД

Корреспондент Autonews.ru подежурила ночью с инспекторами ГИБДД

РБК
«Не стремлюсь быть в тренде» «Не стремлюсь быть в тренде»

Денис Клявер влюбился всерьез и купил все автомобили, о которых мечтал в юности

OK!
10 фактов о сериале «Рассказ служанки» 10 фактов о сериале «Рассказ служанки»

Подробности создания проекта «Рассказ служанки», которые вы могли не знать

РБК
Самые лучшие скейтеры современности — от Найджи Хьюстона до Криса Джослина Самые лучшие скейтеры современности — от Найджи Хьюстона до Криса Джослина

Пора уже, наконец, познакомить тебя с самыми выдающимися доскерами планеты

Playboy
Свобода дороже: не хочу жить с мужчиной, но хочу любви Свобода дороже: не хочу жить с мужчиной, но хочу любви

Многие находят плюсы в независимости и жизни в одиночестве

Psychologies
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
Решать головой или сердцем: 9 вопросов и ответов Решать головой или сердцем: 9 вопросов и ответов

Чем лучше руководствоваться, принимая то или иное решение?

Psychologies
В России задумались о введении «платы за пробки». Поможет ли она разгрузить дороги? В России задумались о введении «платы за пробки». Поможет ли она разгрузить дороги?

В России задумались над введением платных перекрестков

Forbes
«В железном занавесе никто не заинтересован»: западная компания, которая не боится вложить в Россию $260 млн «В железном занавесе никто не заинтересован»: западная компания, которая не боится вложить в Россию $260 млн

Интервью Forbes с гендиректором британского оператора дата-центров IXcellerate

Forbes
Несостоявшаяся невеста: история проклятого платья Анны Бейкер Несостоявшаяся невеста: история проклятого платья Анны Бейкер

Жутковатая, но романтичная история Анны Бейкер и ее белого платья

Cosmopolitan
«Если бы у Фредди Меркьюри и Кейт Буш был ребенок, им был бы Иво»: интервью с артистом Иво Димчевым «Если бы у Фредди Меркьюри и Кейт Буш был ребенок, им был бы Иво»: интервью с артистом Иво Димчевым

Иво Димчев об участии в X Factor, о ВИЧ, любви и музыке

Esquire
Эдвард Мунк: Как украсть миллион Эдвард Мунк: Как украсть миллион

Кража картин Эдварда Мунка становится норвежской национальной традицией

Караван историй
Как научиться доводить все дела до конца, не останавливаясь на полпути Как научиться доводить все дела до конца, не останавливаясь на полпути

Жизненно важное руководство, которое поможет преуспеть в жизни

Playboy
Страшнее, чем Brexit: как Google и Facebook оставляют британские стартапы без сотрудников Страшнее, чем Brexit: как Google и Facebook оставляют британские стартапы без сотрудников

Технологические гиганты оставляет местные стартапы в состоянии кадрового голода

Forbes
Дейтинговый сервис Bumble откроет винный бар на Манхэттене Дейтинговый сервис Bumble откроет винный бар на Манхэттене

Дейтинговая компания Bumble откроет собственное заведение в Нью-Йорке

Forbes
Минута славы Минута славы

Благодаря «рукам-базукам» у Кирилла Терешина появилась квартира в Москве

StarHit
Перемена мест Перемена мест

Актриса и певица Шарлотта Генсбур везет в Москву и Петербург новый альбом

Vogue
Открыть в приложении