Безклітинні системи в біотехнології. Мембрани хлоропластів
Американський вчений М. Кальвін, чиї дослідження в галузі вивчення механізму фотосинтезу були відмічені Нобелівською премією, у 1972 році висунув ідею створення фотоелементу, в якому в якості джерела електричного струму слугували мембрани хлоропластів. Основний компонент таких мембран – хлорофір, здатний при освітленні віддавати і приймати електрони. В якості провідника, контактуючого з хлорофілом, Кальвін використовував оксид цинку. Мембрани, що містили хлорофіл, поміщали в розчин ферментів, які діяли як каталізатори ЕТЦ. На світлі відбувається фотоліз води: Н2О → Н2 + 1/2 О2. При освітленні цієї системи в ній також виникав електричний струм густиною 0,1 мкА на см2. Такий фотоелемент функціонував недовго, оскільки хлорофіл швидко втрачав здатність віддавати електрони. Для того, щоб продовжити час дії фотоелементу, було використане додаткове джерело електронів – гідрохінон. В такій системі хлорофіл віддавав не лише свої електрони, але й електрони гідрохінону. Одержаний таким чином фотоелемент площею 10 м2 може володіти потужністю 1 кВт.
Японський вчений Фудзіо Такахасі для одержання електроенергії використовував хлоропласти з листків салату. Транзисторний приймач, до якого була приєднана така сонячна батарея, успішно працював.
Якщо із системи вилучити провідник та індукувати утворення водню і кисню, то система може служити також прототипом фотореактору, за допомогою якого енергія сонця запасається в цінному паливі – водні.
Переваги системи:
– наявність надлишку субстрату – води;
– необмежене джерело енергії – Сонце;
– продукт (водень) можна зберігати, не забруднюючи атмосферу;
– продукт має високу тепло утворюючу здатність (29 ккал/г) в порівнянні з вуглеводами (3,5 ккал/г);
– процес протікає при нормальній температурі без утворення проміжних токсичних речовин;
– процес циклічний, так як при окисленні продукту утворюється субстрат – вода.
Мембрани хлоропластів можна іммобілізувати, закріплюючи їх в гелі.
Дата добавления: 2015-07-14; просмотров: 1140;