 奇异的人工生物膜
我们的身体是细胞构成的，动物、植物、微生物的身体也是细胞构成的， 细胞是构成一切生物体的基本单位。细胞的形状多种多样，不过它们的构造 却是一样的，一般由细胞核、细胞质和细胞膜组成。这三部分各有各的作用， 现在单说细胞膜。 细胞是有生命的东西，每个活细胞都需要从外界吸收它所需要的物质。 谁来完成这个任务呢？就是细胞膜。它好比是细胞的“采集员”和“运输员”。 它对细胞外围的物质并非什么都要，而是严格挑选。不是细胞需要的东西， 它就拒绝接受，不准通过；凡是细胞需要的东西，它就努力搜集，并且运送 到细胞内部。例如，海带的细胞膜就有从海水中摄取碘的本领，一般干海带 里含碘 ０．３％～０．５％，有的可高达 １％，比海水里含碘的浓度高出几万倍到十 几万倍。有一种石毛藻的细胞膜有摄取铀的本领；海参的细胞膜是钒的收集 者。如果我们把生物细胞膜的这种本领学到手，意义极大！它可以用干海水 淡化、污水处理、气体分离、海洋资源的开发利用、微量元素的摄取等方面。 目前，模拟生物膜已经发展成为一门新技术，并且取得了不少成就。举例来 说：载人宇宙飞船飞上天以后，由于宇航员的呼吸作用，座舱里的二氧化碳 越积越多。过去是没有什么办法处理的，现在发明了一种人工生物膜，它可 以把氧从二氧化碳中分离出来，消除座舱中的二氧化碳。还有，潜水员不带 氧气瓶下水，就不能在水下长时间工作。为了解决这个问题，科学家正在研 制一种人工生物膜，现在已经制出了样品，并且用老鼠做了一次试验。老鼠 装在用这种膜封闭起来的笼子里沉入水中，居然能照常生活。原来，通过这 种膜，水中的氧气可以进入笼中，老鼠呼出的二氧化碳，又可以通过这种膜 排进水里。氧气可进不可出，而二氧化碳则是可出不可进，你看多么奇妙！ 也许用不了多少年，潜水员就可以用上这种人工生物膜。 转换能量的高手 提起能源，人们就会想到煤炭、石油等，其实，生物自身也可以产生能， 还能够把一种能转换成另一种能，而且转换效率很高。 为了说明这个问题，我们用磨面这件事做例子：磨面机是由电动机带动 的，电是从发电厂送来的，发电机是蒸汽推动的，蒸汽是锅炉里产生的，而 锅炉是用煤作燃料的。这个过程就是能量转换过程。下面就是这个过程的示 意图： 在这个过程中、煤的化学能量经过了三次转换，每一次转换，都要损失 一些能量，转换效率大约是 ４０％。 人力也能磨面，不过，人的能源物质不是煤而是食物。人吃了食物，经 过酶的消化作用变成葡萄糖、氨基酸等，再经过氧化作用，变成一种可以产 生能量和储存能量的物质——腺三磷（ＡＴＰ），人想推动磨盘了，腺三磷就放 出能量使肌肉收缩，牵引肌腱去推动磨盘。从这个过程中，你可以看到：人 体把食物的化学能转换成机械能，一次就完成了，转换效率比较高，大约是 ８０％。 生物转换能量的高效率，引起了科学家们的兴趣，他们模仿人体肌肉的 功能，用聚丙烯酸聚合物拷贝成了“人工肌肉”。这种人工肌肉也能把化学
能直接转换成机械能。只要配合一定的机械装置，就能提取重物。据实验， 一厘米宽的人工肌肉带能提起 １００ 公斤重的物体，这比举重运动员的肌肉还 要结实有力！ 现在我们常见的白炽灯是热光源，灯丝发光一般要烧到摄氏 ３０００ 度，９０ ％的电能变成热能而白白浪费了，用于发光的电能只占 １０％。荧光灯要好一 些，但转换效率也不超过 ２５％。要想提高发光效率，还得向生物学习。例如 萤火虫的发光效率就比白炽灯高好几倍。在萤火虫的腹部有几千个发光细 胞，其中含有两种物质：荧光素和荧光酶。前者是发光物质，后者是催化剂。 在荧光素酶的作用下，荧光素跟氧气化合，发出短暂的荧光，变成氧化荧光 素。这种氧化荧光素在萤火虫体内的腺三磷的作用下，又能重新变成荧光素， 重新发光。 萤火虫在发光过程中产生的热极少，绝大部分的化学能直接变成了光 能，所以它的发光效率非常高。它是一种冷光源。这种冷光源也引起了科学 家们的兴趣。他们正在想办法人工合成荧光素和荧光素酶。等到试验成功并 且大批生产以后，人们可以把这种冷光源用在矿井里，用在水下工地上；甚 至可以把这种发光物质涂在室内的墙壁上，白天接受阳光照射，储存能量， 夜晚便可大放光明。
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