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

Удержаться на плаву Удержаться на плаву

Вьетнамцы острова Фукуок. Все их существование связано с водой

Вокруг света
8 неожиданных преимуществ поцелуев (мы сами никогда о них не знали) 8 неожиданных преимуществ поцелуев (мы сами никогда о них не знали)

Целоваться не только приятно, но и полезно!

Playboy
Темный карнавал Темный карнавал

Об экзотических гипотезах темной материи

Популярная механика
Как первый раз поцеловать девушку? 7 советов, чтобы это было незабываемо Как первый раз поцеловать девушку? 7 советов, чтобы это было незабываемо

Ты же хочешь, чтобы все прошло идеально?

Playboy
Тени прошлого Тени прошлого

Готова ли ты избавиться от назойливых воспоминаний и начать жить настоящим?

Лиза
Ищите женщину. Как найти баланс кадров в сфере IT Ищите женщину. Как найти баланс кадров в сфере IT

Гендерное разнообразие приносит бизнесу чисто практический результат

Forbes
Шутки кончились Шутки кончились

Solano на российском рынке обосновался давно

АвтоМир
Посмотри в глаза Посмотри в глаза

Очки от британского бренда Linda Farrow носили многие звезды

OK!
Царь в ударе Царь в ударе

Кит Харингтон отправился в реабилитационный центр

StarHit
«Грыбной ералаш» «Грыбной ералаш»

Грибная пора в России

Наука и жизнь
Опыт читателя: как перестать быть пиратом и жить, не нарушая закон Опыт читателя: как перестать быть пиратом и жить, не нарушая закон

Занимательный эксперимент и пара дельных советов

CHIP
Тест игровой гарнитуры Omen Mindframe: климат-контроль для ваших ушей Тест игровой гарнитуры Omen Mindframe: климат-контроль для ваших ушей

В пылу игровых баталий раскаляются и ваши уши

CHIP
Заводной мандарин Заводной мандарин

Узники китайских лагерей рассказывают про общество будущего

Русский репортер
Что такое иммерсивные туры и почему это не туризм Что такое иммерсивные туры и почему это не туризм

Тревел-журналист Тимур Юсупов отправился на три дня в Армению

РБК
Жирно не будет Жирно не будет

Уж если делать культ из еды, то со всей одержимостью

Вокруг света
«Напоминает анекдот про Винни-Пуха»: Россия и Украина оценили перспективы переговоров о транзите газа «Напоминает анекдот про Винни-Пуха»: Россия и Украина оценили перспективы переговоров о транзите газа

Россия и Украина обменялись мнениями о перспективах контракта на транзит газа

Forbes
Последним сдался килограмм Последним сдался килограмм

В Париже завершилась длившаяся несколько десятилетий революция в метрологии

Наука и жизнь
Хочешь пробежать марафон? Самая честная инструкция от тех, кто добежал до финиша Хочешь пробежать марафон? Самая честная инструкция от тех, кто добежал до финиша

Тренер и марафонцы-новички рассказывают, как добежать до финиша

Playboy
Урбанистика: Команда краеведов «Гэнгъ» Урбанистика: Команда краеведов «Гэнгъ»

Сити-блогеры Максим Косьмин, Ксения Сидорина, Алексей Шишкин, Мария Тычинина

Собака.ru
«Такие миллиарды и такие идиоты». Белоусов узнал, кто раскрыл СМИ его план изъять у бизнеса 500 млрд рублей «Такие миллиарды и такие идиоты». Белоусов узнал, кто раскрыл СМИ его план изъять у бизнеса 500 млрд рублей

Кто из бизнесменов ответственен за передачу письма Белоусова журналистам

Forbes
Что делать, если вам подбросили наркотики Что делать, если вам подбросили наркотики

Арсений Левинсон о пугающей практике по 228-й статье

Русский репортер
Главная премьера недели: что нам готовит второй сезон Главная премьера недели: что нам готовит второй сезон

Российская премьера второго сезона "Большой маленькой лжи" состоится 10 июня

Esquire
Привычка питаться правильно: как уговорить организм есть то, что полезно? Привычка питаться правильно: как уговорить организм есть то, что полезно?

Как договориться с организмом, чтобы он хотел именно этого, а не шоколада?

Psychologies
Бриллиантовый чайный пакетик и доспехи для морской свинки. 10 самых абсурдно дорогих вещей в мире Бриллиантовый чайный пакетик и доспехи для морской свинки. 10 самых абсурдно дорогих вещей в мире

Подборка самых удивительных вещей из предметов роскоши

Forbes
Романтичный глэмпинг на крыше ТЦ Авиапарк Романтичный глэмпинг на крыше ТЦ Авиапарк

Торговый центр «Авиапарк» проведёт ежегодный глэмпинг Moscow Escape

Cosmopolitan
Глоток еды Глоток еды

Вода — это отлично, но влага может также поступать в организм и из пищи

Yoga Journal
Голова в облаках Голова в облаках

Лучше гор могут быть только… небоскребы

Вокруг света
Эхо СССР: почему взрывы потрясли не только Дзержинск Эхо СССР: почему взрывы потрясли не только Дзержинск

Российские региональные власти демонстрируют технократическое мышление

Forbes
Жертвы торговых войн: почему американские акции могут упасть Жертвы торговых войн: почему американские акции могут упасть

Протекционизм и торговые войны могут обрушить котировки глобальных лидеров

Forbes
«Транснефть» договорилась об условиях первой компенсации за грязную нефть в «Дружбе» «Транснефть» договорилась об условиях первой компенсации за грязную нефть в «Дружбе»

Первые компенсации за грязную нефть в трубопроводе «Дружба» от «Транснефти»

Forbes
Открыть в приложении