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

Новые миры Новые миры

Юбилей высадки на Луну – повод задуматься, куда и зачем мы можем полететь еще

Популярная механика
Лучшие рестораны, кафе и бары в московских парках Лучшие рестораны, кафе и бары в московских парках

Вина и закуски в кафе и ресторанах Парка Горького

Forbes
Идея! Оставлять чаевые Идея! Оставлять чаевые

Учись правильно благодарить тех, кто оказывает тебе услуги

Maxim
Инвестор из НБА: баскетболист, который собрал недвижимости на $125 млн Инвестор из НБА: баскетболист, который собрал недвижимости на $125 млн

Баскетболист Луол Денг — звезда нового поколения

Forbes
Перезаряженный Перезаряженный

Электромобиль от Jaguar старательно демонстрирует лучшие качества спорткара

АвтоМир
«Кричащее» наследие Эдварда Мунка на выставке в Москве «Кричащее» наследие Эдварда Мунка на выставке в Москве

Почему Мунка обязательно нужно успеть посмотреть в Москве

Forbes
Алла Михеева: «Хочу двоих детей!» Алла Михеева: «Хочу двоих детей!»

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

StarHit
Серьезная крыша Серьезная крыша

Игорь Рыбаков начинает инвестировать в организацию чемпионатов мира по шахматам

Tatler
Родное плечо Родное плечо

Александр Колобов провел свою сеть «Шоколадница» через все кризисы

Forbes
Зои Кравиц Зои Кравиц

Дочь Ленни Кравица очаровывает своей волшебной красотой в фантастическом эпосе

Playboy
«Пока только ультиматумы» «Пока только ультиматумы»

Что ожидать от приближающегося саммита G20

Огонёк
День в истории: 22 июня 1941 года. День, когда вторжение немцев застало советскую армию врасплох День в истории: 22 июня 1941 года. День, когда вторжение немцев застало советскую армию врасплох

22 июня в истории СССР

Esquire
Автопортрет Автопортрет

i30 N разработан в Южной Корее, и буква N в названии авто символизирует шикану

Playboy
«Ушами видишь дальше, чем глазами» «Ушами видишь дальше, чем глазами»

«Огонек» в гостях у Чечилии Бартоли

Огонёк
Ключ к здоровью Ключ к здоровью

Какие суперфуды обязательно должны быть в рационе

StarHit
10 главных причесок июня 10 главных причесок июня

Отращивать усы или нет – решать вам, а с гелем для волос пора бы распрощаться

GQ
Ольга Копосова: «Я кайфую без мужа» Ольга Копосова: «Я кайфую без мужа»

Звезда сериала «След» о том, как похудела на 12 кг и почему разъехалась с сыном

StarHit
Алиса из страны чудес Алиса из страны чудес

Рассказ о фенеке Алисе

Наука и жизнь
Алик Сахаров: Мой ход в «Игре престолов» Алик Сахаров: Мой ход в «Игре престолов»

Я с самого начала знал, что на Арью возложена миссия уничтожить Короля Ночи

Караван историй
Дзен, дизайн и гастрономия: что делать в Хельсинки этим летом Дзен, дизайн и гастрономия: что делать в Хельсинки этим летом

Проводим выходные в финской столице

РБК
Как построить глобальный технологический бизнес из Тулы: история участницы рейтинга Forbes «30 до 30» Как построить глобальный технологический бизнес из Тулы: история участницы рейтинга Forbes «30 до 30»

Тульская компания Devar соединила книги и технологию дополненной реальности

Forbes
«Чернобыль» и жизнь: ложь сериала, обличающего ложь «Чернобыль» и жизнь: ложь сериала, обличающего ложь

Большинство публикаций о сериале «Чернобыль» — восторженные

СНОБ
«Развода я боялась больше всего на свете» «Развода я боялась больше всего на свете»

У многих развод ассоциируется с подавленностью, одиночеством, болью

Psychologies
5 причин, почему стоит посмотреть сериал «Семейный брак» 5 причин, почему стоит посмотреть сериал «Семейный брак»

Чем так хорош британский проект State of the Union

GQ
Как куртки американских лесорубов стали популярны в Европе Как куртки американских лесорубов стали популярны в Европе

Креативный директор Woolrich Андреа Кане

GQ
Творческая сила Творческая сила

Последовательность для раскрытия тазобедренных суставов

Yoga Journal
Что делать, если тебя повысили на работе, а твой друг остался на прежнем месте Что делать, если тебя повысили на работе, а твой друг остался на прежнем месте

Конкуренция между друзьями за повышение не должна заканчиваться драмой

Playboy
Почему нужно ехать на выставку Марка Ротко в Вену Почему нужно ехать на выставку Марка Ротко в Вену

Журналистка Елена Стафьева побывала на венской выставке Марка Ротко

РБК
Как стать веганом и не растерять мышечную массу: 5 главных правил Как стать веганом и не растерять мышечную массу: 5 главных правил

Поверь, не только куриная грудка способна сделать тебя качком

Playboy
Показ Jacquemus прошел в лавандовых полях Прованса Показ Jacquemus прошел в лавандовых полях Прованса

Было жарко – в прямом и переносном смысле

GQ
Открыть в приложении