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 штаммы ускорят экономику Новые штаммы ускорят экономику

Как генно-модифицированные микроорганизмы повысят эффективность производств

Монокль
Тряпку в зубы Тряпку в зубы

Учителя заставляли Евгения Стычкина отмывать стену с матерными надписями

StarHit
Идея! Оставлять чаевые Идея! Оставлять чаевые

Учись правильно благодарить тех, кто оказывает тебе услуги

Maxim
Словарь экстрима: 10 самых необычных новых видов спорта (мы и не знали о них!) Словарь экстрима: 10 самых необычных новых видов спорта (мы и не знали о них!)

Уверены, ты даже не слышал половину этих названий

Playboy
Поле битвы: Земля Поле битвы: Земля

Эпо­ха су­пер­дер­жав за­кон­чи­лась

GQ
«Не ори на мать!» Звезды, у которых очень напряженные отношения с родителями «Не ори на мать!» Звезды, у которых очень напряженные отношения с родителями

О тех звездах, кто не поддерживает связь с родней

Cosmopolitan
Кто такая Диана Сильверс и почему ее называют звездой поколения Z Кто такая Диана Сильверс и почему ее называют звездой поколения Z

Эту актрису Оливия Уайлд выбрала для своего режиссерского дебюта

Vogue
Турция: на любой вкус Турция: на любой вкус

В Турции возможно все!

Домашний Очаг
«Ужас без конца». Что будет с ценами на бензин после 1 июля «Ужас без конца». Что будет с ценами на бензин после 1 июля

Ожидается подорожания топлива даже в случае продления соглашения о заморозке цен

РБК
Игра престолов Игра престолов

Неужели теплые отношения герцогов Сассекских и Кембриджских – только видимость

Grazia
Король хип-хопа. На чем сделал миллиардное состояние рэпер Jay-Z Король хип-хопа. На чем сделал миллиардное состояние рэпер Jay-Z

Что сделало Jay-Z первым хип-хоп исполнителем с десятизначным состоянием

Forbes
Мастерица словесного беспредела. К столетию кинокритика Полин Кейл, которую боялcя и уважал весь Голливуд Мастерица словесного беспредела. К столетию кинокритика Полин Кейл, которую боялcя и уважал весь Голливуд

Сегодня, 19 июня, исполняется 100 лет со дня рождения Полин Кейл

Forbes
8 правил, как поддерживать отношения на расстоянии (и есть ли смысл?) 8 правил, как поддерживать отношения на расстоянии (и есть ли смысл?)

Ты здесь, она — там. Может ли из этого что-то получиться

Playboy
Вышел сухим из воды Вышел сухим из воды

Писатель Бен Маркус испытал на себе все прелести водного голодания

GQ
ЦБ впервые с марта 2018 года снизил ключевую ставку. Как снизятся ставки по кредитам и вкладам? ЦБ впервые с марта 2018 года снизил ключевую ставку. Как снизятся ставки по кредитам и вкладам?

Банк России решил снизить ставку до 7,5% годовых

Forbes
Почему Павел Дуров перестал есть? Почему Павел Дуров перестал есть?

Уже неделю основатель Telegram только пьет воду, чтобы эффективнее работать

GQ
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
Celera 500l: что известно о самом секретном самолете в мире Celera 500l: что известно о самом секретном самолете в мире

Таинственный самолет от Otto Aviation

Популярная механика
11 лучших женщин-роботов в кино 11 лучших женщин-роботов в кино

Каких женщин-киборгов мы повидали за свою жизнь

Maxim
Почему мы скрываем проблемы со здоровьем от начальства и коллег? Почему мы скрываем проблемы со здоровьем от начальства и коллег?

Почему мы скрываем от работодателя наличие проблем со здоровьем

Psychologies
Мечта под солнцем Мечта под солнцем

Для чего мы заводим курортные романы

Добрые советы
GPS и A-GPS: в чем разница и что лучше? GPS и A-GPS: в чем разница и что лучше?

В чем разница между GPS и A-GPS, и какие преимущества дает буква A

CHIP
Какие выставки и постановки нужно увидеть за границей этим летом Какие выставки и постановки нужно увидеть за границей этим летом

Мы составили для вас полноценную культурную программу

GQ
Не хуже Бэнкси: 10 молодых уличных художников, за которыми нужно следить сегодня Не хуже Бэнкси: 10 молодых уличных художников, за которыми нужно следить сегодня

Несколько уличных художников, творчество которых ничуть не уступает Бэнкси

Esquire
Родительское фиаско. Обращаем ошибки в опыт Родительское фиаско. Обращаем ошибки в опыт

Как преодолеть стыд и страх показаться плохим родителем

Psychologies
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
Если с ребенком трудно Если с ребенком трудно

Родителей вывести из себя довольно просто. Как вернуться обратно?

Домашний Очаг
Трудный ребенок: 5 приемов воспитания Трудный ребенок: 5 приемов воспитания

Понятные правила для воспитания детей, которые не просто применить в жизни

Psychologies
Лучшие мойки воздуха для дома: рейтинг 2019 года Лучшие мойки воздуха для дома: рейтинг 2019 года

Какую мойку воздуха выбрать среди множества моделей

CHIP
Недовольны своей внешностью? Включайте чувство юмора! Недовольны своей внешностью? Включайте чувство юмора!

Как не поддаваться влиянию гламурных образов, рассказывает психолог Рене Энгельн

Psychologies
Открыть в приложении