Мир, созданный химиками. От философского камня до графена

Образцов Петр Алексеевич

Теперь о хроме. Соединения этого металла широко применяются при производстве нержавеющей стали, брезента и кожи, разнообразных химических товаров и красок. Неправильное использование соединений хрома приводит к тяжелым отравлениям, однако в конце 50-х годов прошлого века ученые обнаружили, что этот металл все-таки очень необходим, правда, в микроколичествах (где-то 0,1 миллиграмма в сутки), для нормального функционирования человеческого организма. Оказалось, хром нужен больным сахарным диабетом и атеросклерозом, так как снижает уровень сахара и жиров в крови. Хром усиливает действие инсулина — гормона, отвечающего за переработку глюкозы. Хром содержится в пивных дрожжах, морепродуктах, печенке и черном перце, причем установлено, что большинство из нас получает из пищи недостаточное количество этого элемента, особенно

пожилые граждане.

Теперь поговорим про цинк. Чтобы мальчику стать настоящим мужчиной, ему необходимо в период полового созревания поглощать повышенное количество цинка. Недостаток цинка приводит к мужскому бесплодию из-за угнетения процессов образования сперматозоидов, возможна гипертрофия простаты (увеличение предстательной железы), причем введение соединений цинка предупреждает развитие рака этого органа (по крайней мере, у животных это доказано).

Вообще препараты цинка в виде мазей были известны уже в Древнем Китае и Египте, но основные исследования его роли в человеческом организме были проведены после обнаружения в Иране местной цинкдефицитной анемии. Карлики с недоразвитыми половыми органами и увеличенными селезенкой и печенью успешно вылечивались сульфатом цинка ZnSO ₄.

В сутки человеку требуется до 15 миллиграммов цинка, но в некоторых препаратах количество этого микроэлемнта увеличено до 300 миллиграммов — и ничего страшного, при передозировке цинк просто выводится из организма. Тем не менее длительное хранение пищи в оцинкованной посуде недопустимо — хотя сейчас такая посуда встречается разве что в антикварных магазинах.

Цинк — последний по алфавиту из микроэлементов, но удивительным образом один из самых существенных. Он обнаруживается в сотнях ферментов, играющих важнейшую роль в обменных процессах. Вот, например, небезызвестная алькогольдегидрогеназа — фермент, ответственный за переработку спирта в организме. Цинк необходим для формирования и работоспособности этого важного, особенно для России, фермента, поэтому надо правильно закусывать — селедкой, бифштексом с горчицей, чесноком и яйцом. Наиболее правоверным вегетарианцам, питающимся только растительной пищей и не включающим в диету даже яйца, надо опасаться недополучения цинка и есть хлеб из муки грубого помола, в которой немало этого элемента.

Вот в основном и все о важных для нас микроэлементах. Впрочем, я совершенно уверен, что когда-нибудь выяснится необходимость и, например, какого-нибудь лития или другого элемента таблицы Менделеева. Кстати, эта таблица давно стала газетным штампом — «в сточных водах комбината можно обнаружить всю таблицу Менделеева». Осмелюсь отметить, что вся таблица Менделеева содержится также и в организме автора этой книги, и ее читателей. Весь вопрос, в каких количествах. Хром в виде некоторых соединений — сильнейший яд, в виде зеленого оксида — лучшая зеленая краска для крыш и заборов, а в количестве 0,1 миллиграмма — суточная норма потребления взрослого человека. Гомеопатию трудно считать серьезной наукой, но одно из положений этого направления в медицине бесспорно — вещество, в больших количествах являющееся ядом, в малых количествах порой нам просто необходимо. Пример микроэлементов это полностью подтверждает. А теперь поговорим о самом важном для человека микроэлементе — соли.

Глава 10

Самый главный минерал

Хлорид натрия, NaCI, поваренная соль или просто соль — одно из очень немногих веществ, которые человек употребляет в пищу и которые являются индивидуальными веществами, то есть их можно обозначить простой химической формулой. Кроме соли к ним относятся уже упоминавшийся сахар (сахароза) С ₁₂Н ₂₂О ₁₁, вода Н ₂О, уксус (уксусная кислота) СН ₃СООН, лимонная кислота C ₆H ₈O ₇и еще пара-тройка веществ.

Соль на коленке

Поваренную соль в книгах по товароведению и питанию часто включают в раздел «Приправы», однако это совершенно неверно. Действительно, соль, как и другие приправы, потребляется в небольших количествах, примерно 10–12 граммов в день, причем на самом деле человеку нужно

ее гораздо меньше, всего грамма два, однако роль соли в жизни человека вовсе не сводится к улучшению вкуса блюд или к консервации продуктов питания. Если бы речь шла только об улучшении вкуса, то от соли в принципе можно было бы отказаться, как мы вполне можем обойтись без всех приправ (о них — в главе 11). Но без соли мы обойтись не можем — она так же необходима нам, как вода или воздух. Хотя, разумеется, лишенный соли человек покинет этот мир позже, чем человек, лишенный воздуха или воды, но тоже обязательно покинет.

Дело в том, что соль играет ключевую роль в протекании некоторых чрезвычайно важных процессов в нашем теле. Точнее, эту роль играет не сама соль NaCI в молекулярном виде, а входящие в ее состав и высвобождающиеся уже в самих продуктах питания ионы натрия Na ⁺и хлора CI ^– . Ион натрия, который для простоты дальше будем называть просто натрием, поддерживает водный баланс в организме, но главное — участвует в образовании электрических импульсов в нервных клетках и является ответственным за процессы энергопереноса в клетке. Без натрия мозг был бы не в состоянии командовать внутренними органами человека, включая сердце, что неминуемо привело бы к летальному исходу. Кстати, с объяснением роли натрия в энергетическом обмене связана любопытная история о «домашней» науке.

Тут вот какое дело. Размеры современных ускорителей элементарных частиц составляют десятки километров. Стоимость оборудования нормальной химической лаборатории достигает нескольких миллионов долларов. Расшифровка генома человека длилась 12 лет и осуществлялась силами десятков лабораторий мира, затрачено на это было три миллиарда долларов. Так что современная наука — дорогостоящая многолюдная деятельность, совершенно невозможная в домашних условиях. Это общепринятое мнение.

Однако неверное. Наука «на коленке» сохранилась! И не только у физиков-теоретиков, которым вполне достаточно ручки и писчей бумаги формата А4. Существует и экспериментальная домашняя наука, за достижения в которой даже была присуждена Нобелевская премия. Ее получил Питер Митчел в 1978 году «за вклад в объяснение переноса биологической энергии и разработку хемиосмотической теории».

В 1939 году Митчел с огромным трудом поступил в Кембриджский университет, а в 1963 году из-за болезни вынужден был удалиться в сельскую местность, где на небольшой ферме организовал лабораторию на свои собственные средства. И именно в этой домашней лаборатории он сумел решить сложнейшую проблему передачи энергии в клетке, опередив целые научные коллективы. И среди них — биоэнергетическая лаборатория будущего академика Владимира Скулачева в МГУ, которая состояла из двух десятков человек. Они отстали от Митчела, быть может, всего на неделю, но все-таки отстали — первым оказался фермер из Корнуэлла.

Но вернемся к соли. Не менее важен и второй элемент, входящий в состав ее молекулы, — хлор, который, в частности, необходим для образования в желудке соляной кислоты HCI. Без нее невозможно переваривание пищи, а значит, невозможна и жизнь. В результате видно, что без соли, объединяющей в себе два необходимейших элемента натрий и хлор, никуда не деться. Добавим только, что натрий нужен не только сам по себе, но в определенном соотношении с ионом калия, и если в рационе питания человека слишком много натрия, то происходит потеря калия, что тоже очень нехорошо. Поскольку соль входит в состав чуть ли не любых видов пищи, в принципе мы могли бы и не подсаливать еду — как это, вероятно, и делали первые люди, которые далеко не сразу попробовали на вкус этот белый минерал. Однако соль действительно «заостряет» вкус множества продуктов, и человек давно подсел на этот почти наркотик. В результате чаще всего мы съедаем в день соли больше, чем физиологически требуется организму. Поэтому сейчас даже выпускается соль с пониженным содержанием соли, в смысле с пониженным содержанием хлористого натрия. Вместо него в эту «профилактическую соль» в изрядном количестве введен калий в виде хлористого калия. Вредность переедания соли прежде всего в повышении вероятности гипертонической болезни. Сейчас считается, что лучше бы ограничить потребление соли пятью-шестью граммами в день, а склонным к гипертонии даже вообще не солить пищу, а ограничиваться естественной солью из продуктов питания.