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

Ряженка: не путать с кефиром! Ряженка: не путать с кефиром!

Ряженка — продукт, которого больше нигде нет — ни на Востоке, ни на Западе

КАНТРИ Русская азбука
«Ему поступали угрозы»: все, что известно о деле журналиста Ивана Голунова «Ему поступали угрозы»: все, что известно о деле журналиста Ивана Голунова

Корреспондент издания Meduza.io был задержан в Москве по делу о сбыте наркотиков

Forbes
Формула «воздух» Формула «воздух»

В 2020 году должны пройти первые гонки летающих автомобилей

Популярная механика
Звездные победители и гости  юбилейной церемонии Fashion People Awards 2019 Звездные победители и гости  юбилейной церемонии Fashion People Awards 2019

Церемония вручения ежегодной премий Fashion People Awards 2019

Cosmopolitan
Мать, Миса, Матриарх: как Мэрил Стрип стала главным женским голосом в Голливуде Мать, Миса, Матриарх: как Мэрил Стрип стала главным женским голосом в Голливуде

Мэрил Стрип исполнилось 70, и она — великая

Esquire
Что такое LVMH Prize и почему эта премия так важна для мужской моды Что такое LVMH Prize и почему эта премия так важна для мужской моды

Премия для молодых дизайнеров, вручаемая конгломератом LVMH

Esquire
Персональные, но большие: как новый закон изменит торговлю данными Персональные, но большие: как новый закон изменит торговлю данными

Помогут ли поправки в новом законе регулированию оборота больших данных

Forbes
Идеальные летние каникулы Роми Шнайдер и Алена Делона Идеальные летние каникулы Роми Шнайдер и Алена Делона

Спланируйте совместный отпуск по местам «великолепных любовников»

Vogue
Системное хозяйство Системное хозяйство

Владимир Евтушенков занял второе место в списке крупнейших латифундистов России

Forbes
50 важных идей, чтобы наслаждаться жизнью 50 важных идей, чтобы наслаждаться жизнью

Список утверждений, которые помогут по-новому взглянуть на жизненные ценности

Psychologies
Дотянуться до звезды Дотянуться до звезды

Странное поведение фанатов и пострадавшие от них звезды

StarHit
Пора отпустить старые обиды Пора отпустить старые обиды

Старые обиды могут нанести ощутимый вред физическому и психическому здоровью

Psychologies
Как подключить руль к компьютеру с Windows? Как подключить руль к компьютеру с Windows?

Рассказываем по порядку: как подключить руль и как его правильно откалибровать

CHIP
С высоты птичьего полета С высоты птичьего полета

Расскажем о Рио то, что не пишут в путеводителях, а рекомендуют местные жители

АвтоМир
Объявление кибервойны: противостояние держав приняло опасный оборот Объявление кибервойны: противостояние держав приняло опасный оборот

Новая холодная война уже не кажется просто броской журналистской метафорой

Forbes
Терпение лопнуло. Почему Теодор Курентзис ушел из Пермской оперы Терпение лопнуло. Почему Теодор Курентзис ушел из Пермской оперы

Куда исчез бюджет и проект реконструкции нового здания Пермской оперы

Forbes
Будущие фильмы Marvel. Надежные инсайдеры и участники выдают первые секреты Будущие фильмы Marvel. Надежные инсайдеры и участники выдают первые секреты

Давай разбираться, что будет в так называемой четвертой фазе Marvel

Maxim
Кувалда, проложившая дорогу автомобилям: рождение автопрома Кувалда, проложившая дорогу автомобилям: рождение автопрома

4 июня 1896 года, Генри Форд совершил поездку на своем первом автомобиле

Популярная механика
Мяу по-русски Мяу по-русски

Налаживая связь с человеком, кошки изменили тональность мяуканья

Популярная механика
Как выбраться из долгов (раз и навсегда) Как выбраться из долгов (раз и навсегда)

Если вы твердо решили избавиться от долгов, у вас получится

Psychologies
Сандра Чой и Эшли Уильямс рассказали Vogue о том, как создавалась коллекция Jimmy Choo x Ashley Williams Сандра Чой и Эшли Уильямс рассказали Vogue о том, как создавалась коллекция Jimmy Choo x Ashley Williams

Зеленые меховые балетки и не только

Vogue
На старт, внимание На старт, внимание

Новую гонку ведущих космических держав можно считать открытой

Популярная механика
Семья Александра Ткачева собрала земли на  $1 млрд Семья Александра Ткачева собрала земли на  $1 млрд

Земельная экспансия агрохолдинга, принадлежащего семье Александра Ткачева

Forbes
Экспресс-обзор: 7 удивительных поездов Экспресс-обзор: 7 удивительных поездов

Добраться из пункта А в пункт Б можно разными способами

Вокруг света
Стражи галактики. Почему первые «Люди в черном» — лучшая экранизация комиксов Marvel Стражи галактики. Почему первые «Люди в черном» — лучшая экранизация комиксов Marvel

На российские экраны вышел перезапуск «Людей в черном»

Forbes
Михаил Конев: Вечная память. Чему нас научил сериал «Чернобыль» Михаил Конев: Вечная память. Чему нас научил сериал «Чернобыль»

Почему нужно смотреть мини-сериал «Чернобыль»

СНОБ
Все, что ты хотел знать о радиации (но боялся спросить у того говорящего гриба с пятью руками) Все, что ты хотел знать о радиации (но боялся спросить у того говорящего гриба с пятью руками)

Сколько микрозивертов поместится в твоей печени и прочие факты о радиации

Maxim
Ящики с водкой, биороботы и голые шахтеры: 11 нестыковок в сериале «Чернобыль» Ящики с водкой, биороботы и голые шахтеры: 11 нестыковок в сериале «Чернобыль»

О вопиющих исторических и технических неточностей в сериале «Чернобыль»

Forbes
Можно ли добиться успеха в жизни, если вас не любили в детстве Можно ли добиться успеха в жизни, если вас не любили в детстве

В силах каждого «недолюбленного» взрослого изменить свое отношение к себе

Forbes
Интервью с Франческо Рагацци (Moncler, Palm Angels): «Я смотрю на американскую культуру своими итальянскими глазами» Интервью с Франческо Рагацци (Moncler, Palm Angels): «Я смотрю на американскую культуру своими итальянскими глазами»

Франческо Рагацции — о работе в эпоху, когда культуры смешиваются друг с другом

Esquire
Открыть в приложении