ферментов,
которые вырабатываются дрожжами, есть и знакомая нам дегидрогеназа.

Кусочек прессованных дрожжей разотрите на блюдце с двумя чанными ложками
кипяченой воды. Растирать лучше пластмассовой или алюминиевой ложкой. Когда
смесь станет однородной, внесите ее чистой пипеткой в две пробирки. Их надо
предварительно вымыть с мылом ватным тампоном на палочке, промыть водой и
высушить. Другой пипеткой добавьте в обе пробирки немного масла.

Пробирку 1 поставьте на пять минут в кастрюлю с кипящей водой и охладите до
комнатной температуры. В обе пробирки добавьте по щепотке сахарного песка и
осторожно взболтайте, чтобы сахар растворился. Третьей пипеткой введите в
обе пробирки по 10-15 капель раствора красителя. Наблюдайте за окраской
раствора.

Опыт можно несколько усложнить, для этого понадобится больше пробирок.
Попробуйте изменять температуру раствора, брать разные количества дрожжей и
сахарного песка. А выводы предоставляем вам сделать самостоятельно, без
всяких наводящих вопросов. Теперь, когда вы накопили достаточный опыт, вам
это вполне под силу.

ОПЫТЫ С ФЕРМЕНТАМИ: АМИЛАЗЫ

Ферменты ускоряют течение многих химических реакций, нo делают это
избирательно. У каждого из них своя узкая "специальность", один и тот же
процесс ускоряется иногда несколькими ферментами. В этом мы сейчас и
убедимся.

Рассмотрим ферменты, разрушающие крахмал с присоединением к его "осколкам"
молекул воды, т.е. гидролитические ферменты. Среди них - амилазы, о которых
мы уже рассказывали в главе "Опыты с углеводами". Поскольку суть действия
таких ферментов вы уже знаете, займемся сразу сравнительными опытами:
проверим, как действуют на крахмал амилазы человека и животных.

Источником амилазы человека, как и раньше, будет служить слюна. Амилазы
животного происхождения вы найдете в пчелином меде.

Приготовьте сначала пять растворов. Первый раствор: соберите в пробирку
около 0,5 мл слюны и разбавьте холодной кипяченой водой в двадцать раз.
Второй раствор: очень жидкий крахмальный клейстер (четверть чайной ложки
крахмала на стакан воды). Третий раствор: разбавленная водой в двадцать раз
аптечная иодная настойка. Четвертый раствор: две-три капли пчелиного меда,
разведенные водой в десять раз и тщательно перемешанные. Пятый раствор:
половина чайной ложки пищевой соды на десять ложек воды,

На этот раз потребуется девять пробирок. Во все пробирки налейте около 5 мл
клейстера. В пробирки 1, 4 и 7 прибавьте пипеткой по 5 капель уксуса, а в
пробирки 2, 5 и 8 - столько же раствора соды. В остальные пробирки
прибавьте по 5 капель чистой воды. Содержимое всех пробирок перемешайте и в
каждую внесите по 10 капель разбавленной слюны.

Через 10 мин в пробирки 1, 2 и 3 прибавьте одну-две капли раствора иода и
перемешайте смесь. Наблюдайте за изменением окраски. Еще через 15 мин
прибавьте такую же порцию иода в пробирки 4, 5 и 6, а еще через 10 мин - в
остальные пробирки. Крахмал и декстрины, как вы помните, дают различную
окраску с подом, и по мере разрушения крахмала амилазой цвет меняется. Так
можно судить не только о распаде крахмала, но и о том, какая среда -
кислая, нейтральная или щелочная - более благоприятна для этого процесса.

Опыт с пчелиным медом ставится точно так же. Активность амилаз в разных
образцах может сильно колебаться, поэтому, возможно, время гидролиза
придется уменьшить или увеличить. Например, в слюне заядлых курильщиков
амилазы содержится очень мало.

Для следующего опыта понадобится ячменный солод - проросшие зерна ячменя.
Опустите зерна в воду на несколько часов и оставьте их прорастать на блюдце
в течение 4-5 дней, каждый день подливая немного воды. Проростки отделите,
промойте водой и тщательно разотрите деревянным пестиком или ложкой. Кашицу
разбавьте двойным количеством дистиллированной воды и отожмите через
плотную ткань в стакан. Такой экстракт содержит два фермента: альфа-амилазу
и бета-амилазу. Дополнительной обработкой можно разрушить один из них,
чтобы наблюдать действие другого. Альфа-амилазу разрушим нагреванием. К
одной части экстракта из ячменя добавьте три части воды, размешайте смесь и
нагревайте ее 20 мин на водяной бане при 70€С, тщательно перемешивая.
Охлажденный раствор содержит бета-амилазу.

Теперь, чтобы получить раствор альфа-амилазы, нужно разрушить бета-амилазу
кислотой. Около 5 мл экстракта охладите до 2-3€С в холодильнике или на
льду, прибавьте неполную чайную ложку охлажденного уксуса и долейте в
пробирку почти доверху холодную воду. Смесь перемешайте и оставьте на 15-20
мин, а затем нейтрализуйте раствор, добавляя порошок мела до прекращения
выделения пузырьков. Еще раз размешайте смесь, разбавьте в два раза водой,
дайте отстояться и слейте жидкость над осадком в чистую пробирку. На этом
подготовка к опыту закончена.

В десять пробирок налейте по 1 мл раствора крахмала и по 9 мл воды. В
пробирки 1-5 добавьте пипеткой десять капель раствора альфа-амилазы, в
остальные пробирки - столько же раствора бета-амилазы, Содержимое всех
пробирок перемешайте. Через 3 мин в пробирки 1 и 6 прибавьте одну каплю
раствора иода и размешайте. То же проделайте с пробирками 2 и 7 через 5
мин, 3 и 8 - через 10 мин, 4 и 9 - через 20 мин, 5 и 10 - через 30 мин.

Вы заметите, что в присутствии альфа-амилазы окраска быстро меняется: синяя
- фиолетовая - розовая - желтая: при этом образуются декстрины - осколки
молекул крахмала. Бета-амилаза действует иначе: она как бы "откусывает"
кусочки от молекул крахмала, и поэтому окраска с иодом остается синей, но
по мере распада крахмала ее яркость уменьшается.

Результаты этого опыта наглядно показывают разнообразие свойств даже у
похожих ферментов. В живых организмах ферменты обычно действуют совместно.
Происходящие при этом превращения намного сложнее тех сравнительно простых
реакций, которые вы наблюдали в пробирках. Но познание простого - это
первый шаг к познанию сложного.

И НЕ ТОЛЬКО АМИЛАЗА

Вы уже убедились в том, что слюна - превосходный объект для биохимического
исследования, и притом, в отличие от большинства других объектов животного
происхождения, постоянно доступный.

Помимо амилазы, в слюне есть и другие ферменты, помогающие переваривать
пищу, расщепляя сложные природные вещества на более простые. Но выделять и
изучать их гораздо труднее, чем амилазу. Поэтому последние наши
биохимические опыты мы поставим с веществами иной природы.

Ополоснув рот водой, соберите около 1 мл слюны в пробирку или флакончик и
разведите тройным количеством дистиллированной или кипяченой воды. Отлейте
половину содержимого в другую пробирку и капните примерно десять капель
раствора ляписа - нитрата серебра AgNO_3 (можно растворить в 1 мл воды
половину ляписного карандаша из аптеки; примеси не помешают опыту). К
белому осадку, выпавшему в пробирке, добавьте уксус, и осадок частично
растворится. Так при взаимодействии с нитратом серебра ведут себя соли
соляной (хлороводородной) и фосфорной кислот - хлориды и фосфаты.

Вторую часть раствора слюны слегка подкислите слабым раствором соляной
кислоты и добавьте несколько капель 3%-ного раствора хлорида железа FeCl_3.
Красно-бурая окраска свидетельствует о том, что в растворе есть роданиды -
соли роданистоводородной кислоты. В то время как в слюне у курильщиков мало
амилазы, роданидов, напротив, больше обычного. Это можно проверить
экспериментально, если у вас есть курящие родственники.

Следующий опыт потребует примерно 5 мл слюны. Поместите ее в стакан и при
перемешивании стеклянной палочкой добавьте несколько капель уксусной
кислоты (не разбавленного уксуса, а эссенции). На палочку будет налипать
белый комочек, похожий на сваренный яичный белок. Это вещество - муцин, он
увеличивает вязкость слюны, загущает ее и способствует образованию пены.

Попробуем самостоятельно разобраться в составе муцина. Часть полученного
вещества поместите в маленькую пробирку, капните немного, буквально 2-3
капли азотной кислоты и дождитесь, пока муцин пожелтеет. Теперь капните
столько же концентрированного раствора щелочи (можно взять раствор аммиака)
- и цвет станет оранжевым. Такая реакция называется ксантопротеиновой, она
характерца для белков. Вместо нее можно провести биуретовую реакцию,
описанную в главе "Опыты с белком", - и в том и в другом случае
подтвердится белковая природа вещества.

Но это еще не все. Остальной муцин, выделенный из слюны, подвергните пробе
на углеводы. Для этого воспользуйтесь цветной реакцией Молиша, описанной в
главе "Опыты с углеводами", или, если у вас есть немного L-нафтола, то ее
упрощенной модификацией: к раствору муцина в слабой, примерно 1%-ной
соляной кислоте добавьте три-четыре капли 0,1%-ного раствора нафтола в
спирте и после размешивания очень аккуратно капните на поверхность
концентрированной серной кислоты. Фиолетовое кольцо будет свидетельствовать
о том, что вы взяли для анализа углевод.

Выходит, что муцин - и белок, и углевод одновременно? Именно так. Он из
класса глюкопротеинов, т. е. соединений, содержащих и белковую, и
углеводную часть. Если разлагать его сильными кислотами, то образуются
аминокислоты, из которых состоят белки, и одновременно - углеводы.

ХРОМАТОГРАФИЯ НА ДОМУ

Для разделения всевозможных смесей, для анализа и выделения из смесей
отдельных веществ в лабораториях очень часто пользуются хроматографией: это
один из лучших методов разделения и анализа смесей. Хроматографию применяют
и в промышленности, когда надо очистить и разделить похожие вещества -
органические и неорганические, от лантаноидов до аминокислот. Суть ее в
том, что отдельные компоненты смеси (жидкости или газа) по-разному
удерживаются веществом-адсорбентом, способным избирательно поглощать те или
иные химические соединения.

Современные газовые и жидкостные хроматографы - сложные приборы с
автоматическим управлением, нередко - с микро-ЭВМ, которая планирует ход
исследования и выдает готовые результаты. Конечно, такое недоступно ни для
домашней лаборатории, ни для кружка. Однако начинался этот способ анализа с
простых приемов, которые доступны и начинающему химику.

Начнем с бумажной хроматографии. Химики-аналитики пользуются специальной
хроматографической бумагой, но для наших опытов подойдет обычная
фильтровальная бумага, а то и промокашка. Возьмите квадратный листок бумаги
и в середину капните исследуемый раствор, содержащий смесь окрашенных
веществ. Это может быть спиртовая настойка какого-либо лекарства, например
валерианы или календулы. или приготовленный вами экстракт хлорофилла (см.
главу "Экстракция"), или смесь красителей, составленная специально для
этого опыта. На бумаге образуется пятно. В центр его капните несколько
капель растворителя: в приведенных выше примерах растворителем должен
служить спирт, причем одеколоном его заменить нельзя - в нем содержатся
вещества, которые могут исказить ход опыта. Вместо этилового спирта можно
взять изопропиловый - под названием ИПС его продают в хозяйственных
магазинах как средство для мытья окон.

Итак, вы капнули несколько капель растворителя, и он, словно по фитилю,
продвигаясь между бумажных волокон, разносит окрашенные вещества от пятна
во все стороны. В зависимости от природы вещества и его молекулярной массы
опыт идет быстрее или медленнее, но рано или поздно на листе оказывается
несколько колец разного цвета. Сколько именно колец - зависит от того,
сколько веществ было ва анализируемой смеси.

В опыте с хлорофиллом таких колец будет два: желтое и серое.

Вы можете придумать множество вариантов этого опыта, используя
разные смеси и подходящие растворители. А еще более точные результаты можно
получить, если вместо бумаги использовать тонкий слой сорбента, нанесенный,
например на стекло. Такой вариант метода называют тонкослойной
хроматографией, а веществом-сорбентом в простейшем случае может служить
крахмал.

Разболтайте крахмал в небольшом количестве спирта (вновь можно взять
изопропиловый спирт), вылейте смесь на стекло и дайте растворителю
испариться. Когда пластинка станет сухой, в ее центр, как и на бумагу,
капните одну каплю исследуемой смеси; разумеется, она должна быть
окрашенной, иначе разделение трудно будет заметить. Объект для эксперимента
подберите сами. Помимо того, что было уже названо, годятся окрашенные соки,
чернила, гуашевые краски и многое иное.

Дайте пятну подсохнуть и капните одну-две капли растворителя. Если
расплываюшееся пятно оставит на сорбенте-крахмале не одно, а два или
несколько цветных колец, это будет свидетельствовать о том, что вы имели
дело не с индивидуальным веществом, а со смесью.

Вариант опыта с тонкослойной хроматографией: пластинку с исследуемым
веществом ставят наклонно в стакан, на дно которого налито совсем немного
растворителя - так. чтобы он смачивал немного крахмал. Растворитель (спирт)
будет подыматься по крахмалу, дойдет до капли смеси, продвинется еще выше,
а смесь при этом разделится на компоненты: они по-разному удерживаются
адсорбентом - крахмалом.

Не менее распространена в лаборатории колоночная хроматография, при которой
смеси разделяют на колонках, заполненных сорбентом. Такой метод, пожалуй,
еще точнее, но он требует терпения, поскольку раствор в колонке движется
медленно.

Хроматографической колонкой вам будет служить стеклянная трубка диаметром
около 1 см и длиной примерно 20 см. Закройте ватой ее нижний конец и
всыпьте крахмал или сахарную пудру чуть больше, чем наполовину. Сверху
влейте в трубку раствор исследуемого вещества, желательно не слишком
высокой концентрации. Когда раствор пропитает крахмал или пудру в колонке
примерно на половину его высоты, влейте 3-4 мл чистого растворителя. Смесь
разгонится по высоте колонки, станут отчетливо видны окрашенные кольца. Их
будет столько, сколько веществ входит в состав изучаемой смеси. Этот опыт
хорошо удается, в частности, с экстрактом хлорофилла, если в качестве
растворителя взят чистый бензин (не автомобильный, а бензин-растворитель).

ЛУЧ УПАЛ НА КРИСТАЛЛ...

Займемся тем, что приготовим полупроводник. Один раз вам это уже удалось -
когда вы превратили алюминиевую ложку в выпрямитель тока. Теперь опыт не
менее интересный, и с теоретическими пояснениями. Ставить его лучше в
химическом кружке или в школьной лаборатории, И не потому, что опыт
опасный: просто дома у вас скорее всего нет требуемых веществ.

Сначала - предварительный опыт. Приготовьте раствор нитрата или ацетата
свинца и пропустите через негo сероводород (работайте под тягой!). Выпавший
осадок сульфида свинца PbS высушите и проверьте, как он проводит
электричество. Оказывается, это самый обычный изолятор. Так причем же здесь
полупроводники?

Не будем спешить с выводами, а поставим следующий, основной опыт. Для него
придется приготовить равные количества, скажем, по 15 мл, 3%-ного раствора
тиокарбамида NH_2C(S)NH_2 и 6%-ного раствора ацетата свинца. Вылейте оба
раствора в небольшой стакан. С помощью пинцета внесите в раствора
стеклянную пластинку и держите ее вертикальноа (либо закрепите в таком
положении). Надев резиновые перчатки, налейте в стакан почти доверху
концентрированный раствор щелочи (осторожно!) и очень аккуратно размешайте
стеклянной палочкой, стараясь не задевать ею пластинку. Слегка подогрейте
раствор - так, чтобы появился пар; помешивание продолжайте. Минут через
десять стеклянную пластинку аккуратно выньте, вымойте под струей воды и
высушите.

И в этом случае вы получили сульфид свинца - так в чем же разница?

Во втором опыте реакция идет медленно, и осадок выпадает не сразу. Если вы
наблюдали за раствором, то заметили, что сначала он помутнел и стал почти
как молоко, и лишь потом потемнел,- это промежуточные соединения,
разлагаясь, образовали черный сульфид свинца. И он оседает на стекле в виде
тонкой черной пленки, которая состоит из очень маленьких, различимых только
под микроскопом кристаллов. Поэтому пленка кажется очень гладкой, почти
зеркальной.

Присоедините к пленке два электрических контакта и пропустите ток. Если
сульфид свинца из предыдущего опыта вел себя как диэлектрик, то теперь он
проводит ток! Включите в цепь амперметр, измерьте ток и подсчитайте
сопротивление: оно окажется выше, чем у металлов, но не столь уж большим,
чтобы служить препятствием для прохождения тока.

Поднесите к пластинке зажженную лампу совсем близко и снова включите ток.
Вы сразу обнаружите, что сопротивление сульфида свинца резко упало.
Примерно так же будет вести себя черная пленка, если ее просто нагреть. Но
если при освещении и нагревании проводимость увеличивается, значит, мы
имеем дело с полупроводником!

Отчего же у сульфида свинца такое свойство? Мы записали его формулу как
PbS, однако истинный состав кристаллов этого вещества не вполне ей
соответствует. Некоторые соединения, среди которых и сульфид свинца, не
подчиняются закону постоянства состава. И все они - полупроводники. (Это
же, между прочим, относится и к оксиду алюминия,а выпрямлявшему переменный
ток.)

В кристалле PbS порядок расположения частиц должен, казалось бы, строго
повторяться. Но нередко благодаря тому, что концентрации растворов, из
которых кристаллы получены, колеблются, порядок нарушается. Сказываетсяа
влияние температуры, других внешних причин. Как бы то ни было, в реальном
кристалле соотношение атомов серы и свинца не точно 1:1. Отклонения от
этого отношенияа очень невелики, всего около 0,0005. Но и этого достаточно,
чтобы свойства существенно изменились.

Атомы свинца и серы связаны в кристалле двумя электронами: свинец отдает их
сере. Ну а когда соотношение 1:1 нарушается? Если рядом с атомом свинца нет
атома серы, электроны окажутсяа свободными - они-то и будут служить
носителями тока. А таких случаев совсем не так мало, как может показаться.
Конечно, отношение 1,0005:1 почти равно единице, но если вспомнить, как
много атомов в кристалле, то эта незначительная разница уже не покажется
вам такой пустячной.

Состав сульфида свинца можно регулировать. Нужно это затем, чтобы изменять
его проводимость. Когда атомов серы в кристалле становится больше, то
проводимость падает, а когда их меньше, то образуетсяа больше свободных
электронов, и проводимость растет.а Словом, меняя соотношение атомов серы и
свинца, можно получить требуемую проводимость.а Опыт этот поставить
непросто; если вы не рискнете проводить эксперимент, поверьте на слово, что
он получается.

Возьмите кварцевую трубку и поместите в неб лодочку с сульфидом свинца. С
другой стороны введите в трубку такую же лодочку со свинцом и очень сильно
нагрейте трубку, чтобы свинец начал испаряться. Сульфид в этом случае будет
поглощать пары, он обогатится свинцом, н его электропроводность значительно
повысится.

Осталось лишь ответить на вопрос, отчего сульфид свинца так чувствителен к
освещению. Световые кванты сообщают энергию электронам, причем в каждом
конкретном случае наиболее эффективны лучи с определенной длиной волны. Для
сульфида свинца - это инфракрасное тепловое излучение. Поэтому-то мы и
советовали вам поднести лампу поближе к пленке.

Между прочим, в приемниках инфракрасного излучения и используют обычно
прекрасный полупроводник - сульфид свинца.

НЕОБЫЧНАЯ ФОТОГРАФИЯ

В основе фотографического процесса лежат превращения светочувствительных
веществ - галогенидова серебра, чаще всего бромида. Находясь в
светочувствительной эмульсии, они распадаются под действием света, и на
освещенных участках появляются крохотные кристаллические зародыши серебра.

А серебро - драгоценный металл, нужный не только для фотографии. И поэтому
исследователи ищут такие светочувствительные вещества и системы, которые не
содержали бы серебра. На этом пути есть и удачные находки, но полноценного
заменителя пока не найдено. Впрочем, для некоторых целей фотографию без
серебра или почти без серебра успешно используют. И такие необычные
процессы можно воспроизвести самостоятельно. Вот несколько примеров.

В 100 мл дистиллированной воды растворите 15г