Техника - молодёжи 1974-08, страница 30

продукт. Но счмое заманчивое, что и глюкозу и фруктозу можно будет непосредственно получать из дешевых видов сырья — древесных опилок, соломы, бо.вы, отходов бумаги.

Химия ферментативных систем сегодня делает лишь первые шаги. И все же многие из выполненных в этой области работ говорят о ее широких возможностях. Примером могут служить исследования, проведенные в М|"У под руководством члена-корреспондента АН СССР И. Березина Они связаны с построением модели химических преЕ ращений в органах зрегия.

Глаз способен реагировать всего лишь на один квант света Секрет столь высокой чувствительности в том, что в цепь восприятия и передачи информации встроен своего рода умножающий аппарат, в котооом под действием одного кванта света образуются миллионы ионов и молекул конечною продукта. А «виновник» бурного течения этой реакции — фермент родопсин. В i8mho-те он не действует — этому мешает блокировка из молекул другого веществе — цис-ретиньля. Но достаточно малейшей порции света, чтобы блокировка нарушилась и родопсин начал проявлять свои свойства активного катализа! ора.

И. Березин заменил дефицитный родопсин более доступном химо трипсином, а цис-оетинал^. — цис-коричной кислотой Такая комбинация весьма своеобразно реагирует на действие света: в тех местах, куда падали ею лучи, появлялось интенсивное окоашивание. Это открывает возможность для создания нового типа бессеребряного фотографического процесса. Не исключено, что в отдаленном будущем на этой основе удастся создать и искусственное прение.

ОТ СВЕТЛЯЧКОВ К СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГЕТИКЕ

Доводилось ли вам видеть в ночном легу призрачное мерцание крохотных огоньков? Это — жуки- светлячки. Секрет их свечения связан с окислением органического вещества — люцифермна. Причем химическая энергия превращается в световую с исключительно высоким коэффициентом почезного действия, достигающим 50—80%.

Реакция окисления люциферина идет при непременном участик ферментов. Ко ha сова их роль? Лабораторная проверки показала: при реакции без учагтия ферментов квантовый выход световой энер.ии при мерно в 100 раз меньше, чем в ферментативных процессах. Правда, механизм действия пока еще не

совсем ясен. Возможно, ферменты служат своеобразными «матрицами», которые делают молекулы люциферина более жесткими. И поэтому с увеличением жесткости молекул растет и световая «отдача». Если предположение окажется правильным, то перед нами откроются пути к созданию принципиально новых и весьма эффективных систем освещения

А листья растений? Мы знаем, что в них из у1лекислого газа изготовляются «кирпичики» будущих белков — молекулы углеводов. Но вот что интересно, зеленый лист делает это с помощью световых лучей, которые сами по сеое не в состоянии разбить молекупу углекислого газа. Поэтому лист накапливав.- или концентрирует энергию солнца. Как? К сожалению, механизм процессов Фотосинтеза до сих пор остается загадкой А между тем с ним связаны многие наши надежды на будущее. В том числе надежда использовать солнечную энергию.

У большинства полупроводниковых солнечных батарей к.п.д. сегодня ниже 20%. В зеленом же листе, при малой освеи\енности, процессы фотосинтез I идут с кпд. примерно в 20—25%. Но с возрастанием интен сивности светового поток i эта цифра уменьшаете^, до 2—4%. Вероятно, срабатывает защитный механизм, спасающий клетки от губительного избытка радиации Вряд ли нам удастся увеличить к.п.д. фотосинтеза в самих растениях путем генетических изменений.

В связи с этим интеоесны недавно проведенные эксперименты, в которых с помощью выделенных из клетки хлоропластов обычную воду под действием солнечного света удалось разложить на водоро/- и кислорол- Уже сам по себе такой способ утилизации солнечной энергии весьма заманчив. Ведь водород ценен не только как высокоэффективное топливо. Он — необходимый реагент в топливных элементах — устройствах для прямого преобразования химической энер ии в электрическую. А кислород очень нужен промышленности.

Судя по поедварительным результатам, в проведенных экспериментах удалось осуществить преобразование солнечной энергии с к.п.д. значительно большим, чем у современных фотоэлектрических устройств Следовательно, если поиски увенчаются успехом и исследователи смогут довести к п.д. процесса до 40 -60%. ьх усилия станут важным шагом на пути к широкому использованию солнечной энергии.

Предвижу возражения скептиков: где взять огромное количество иммобилизованных ферментов, необходимое для решения подобной зада

чи? Видимо, единственный выход — научиться синтезировать их чисто химическим путем.

ЖИВЫЕ МАШИНЫ — ФАНТАЗИЯ ИЛИ РЕАЛЬНОСТЬ!

Если попытаться представить строение молекулы фермента, то. упрощая дело, можно сказать, что она состоит из одного или нескольких ак'ивных «центров» с соответствующими белковыми «хвостами» В большинстве случаев «центры» содержат ионы металлов с переменной валентностью, которые активизируют атомы реагирующих веществ. А белковые «хвогты» выстраивают молекулы этих веществ так, чтобы соответствующие атомы и активный «центр» расположились по отношению друг к друу наиры-годнеишим образом Это и определяет высокие скорости реакций в ферментативных системах.

Бесспорно, одна из центральных задач химии — научиться получать катализаторы, по езоей активности не уступающие феоментам и даже превосходящие их. Возникающие при этом пооблемы кажутся бесконечно сложными, если мы попытаемся воссоздать всю молекулу фермента. Но все становится значительно проще, если учесть, что про мышленный катализатор должен выполнять лишь одну функцию — ускорять определенную химическую реакцию. (Ферменты выполняют и много других) Поэтому нет нужды повторять всю молекулу фермента — достаточно воспроизвести один активный «центр» с соответствующим «хвостом». Более того, и такую структуру не обязательно слепо копировать — важно лишь распознать и повторить лежащий в ее основе принцип действия

Вит уже на протяжении нескольких десятилетий химики изучают так называемые комплексные катализаторы. Своим действием они во многом напоминают ферменты. С помощью этих катализаторов сегодня даже удается синтезировать полимеры, неизвестные в природе А вот осущесви-ь фиксацию атмосферного азота, с которой мы начали наш разювор, долюе время не удавалось. Лишь за последнее десятилетие наметились пути к решению этой задачи.

Еще в 1°64 году доктор химических наук М "5ольпин и его сотрудники из Института элементоор.ани ческих соединений АН СССР обнаружили, что комплексы различных переходных металлов при определенных условиях пеоеводят азот в производные амм 1ака — так называемые нитриды. В следующем году канадские исследователи получили комплексы азота с двухвалентным рутением.