Техника - молодёжи 1978-04, страница 27

ЛАУРЕАТЫ ПРЕМИИ ЛЕНИНСКОГО НОМСОМОЛА

Новый сотрудчик стал работать на стыке двух направлений. Это было необходимо для решения избранной им зядечи — изучения фотосинтеза.

Ученые гтзедполагают, что фото-синтезируиглие бактерии — далекие предки рассний. Устроены они в принципе тг.к же, только намного проще. У hi v, например, нет системы разлож—.^я воды, поскольку здесь окисляется не вода, а серово дород или органические соедине ния. У растений мембраны с зеленым пигментом собраны наподобие монетных столбиков, которые, в свою очередь, объединены в более крупное образование — хлоропла-сты. А у бактерий только отдельные монетки . И Что очень важно для наблюдений — в большинстве случаев они не плоские, как в растении, а эллипсоидальные.

Было еще третье направление — на первый взгляд совсем постороннее. Преобразование энергии животными Этим занимался в меж

факультетской лаборатории биоорганической химии научный руководитель Самуилова, член-коррес-пондент АН СССР В. Скулачев. Накопленный в его лаборатории опыт, отработанные здесь методы исследований подготовили, по сути дела, прорыв на том участке научного фронта, который доверили молодому ученому.

Мала, очень мала бактериальная клетка: несколько микрон в длину и менее микрона в ширину. А ее фотохимический аппарат еще меньше: свернутая в пузырек мембрана, в которой он прячется, имеет в толщину всего 70 ангстрем. Как же разобраться, что там происходит?

«Попросите химика выяснить, что такое динамо-машина, и первое, что он сделает, — это растворит ее в соляной кислоте, — иронизировал известный биофизик Альберт Сент-Дьердьн. — Биохимик, вероятно, разобрал бы ее на части и описал подробно каждый

виток обмотки». Самуилов и его наставники избрали второй путь. Они сумели разобрать и затем вновь собрать бактериальный фотохимический аппарат. И труды их окупились сторицеи

Открыт совершенно новый тнп биологически активных соединений: комплексы фотохимических реакционных центров. По сути дела, это белки, содержащие активный хлорофилл. Именно активный) 99 процентов молекул хлорофилла, как оказалось, всего лишь антенны, улавливающие электромагнитное излучение солнца и концентрирующие его на тех немногих молекулах, которые включены в белок. Такое разделение очень выгодно. Активный хлорофилл всегда, даже в пасмурную погоду, в достатке получает солнечную пищу, поэтому каждая его молекула работает за сотню! Причем работает настолько эффективно, что услугами активно го хлорофилла пользуются еще два типа ферментных комплексов, ко-

Очень мала бактериальная клетка: несколько микрон в длину и менее микрона в ширину. А ее фотохимический аппарат еще меньше. Диаметр хроматофоры (так называется зеленый пузырек, улавливающий и перерабатывающий солнечную энергию) 400—600 ангстрем, а толщина ее мембраны (стенки пузырька) всего 70 ангстрем.

Прео разоваиие энергии света в энергию электричесиого поля в искусственных мембранных пузырьках, содержащих белии-генераторы: комплексы фотохимических реакционных центров. Перед нами очень упрощенный электронный каскад. Вот как ок действует.

Чтобы включить его, нужны два кванта света (2 h<). Хлорофилл (Хл) выделяет два электрона (2ё), которые подхватывает феррохинон (Фх). Затем они попадают к убихииону

(Ух), из-за чего с ним происходят изменения, показанные внизу рисунка, в скобках.

Вначале убихинок захватывает один электрон (показан точкой). Затем принимает проток (Н⁺), устремившийся на встречу с электроном из глубины пузырька. Протон взаимодействует здесь с одним из атомов кислорода и образует с ним группу ОН. В это время по электронному каскаду прибегает второй электрон. Убихинон дает приют и ему. А значит, сюда устремляется и второй протон! Он образует связь с оставшимся атомом кислорода. Так

получается восстановленный и про-тонированный убихинон (УхН;).

Но связи в этой молекуле мимолетны. Непоседы электроны тут же срываются с места и стремительно мчатся дальше по электронному каскаду. Побывав в моленуле цитохро ма С, они возвращаются, отдав избы

точную энергию туда, откуда началн свой бег: к хлорофиллу. А протоны остаются ни с чем. Они вылетают на противоположную сторону мембраны.

Мы рассмотрели работу только одной цепн. А в мембране таких цепей много, и каждая срабатывает множество раз. В результате внутри мембраны скапливаются отрицательные заряды, а на внешней ее поверхности — положительные, к появляется достаточно сильное электрическое поле. Задача — научиться снимать возникшее напряжение.

Уже знакомая нам искусственная мембрана, не в виде пузырька, а плоская. Все устройство ограничено прозрачной для света пленной. Бел-ки-генераторы строго ориентированы в мембране, поэтому протоны переносятся на одну ее сторону, формируя здесь положительный потенциал, а на противоположной возникает отрицательный.

25