промойте холодной водой и высушите бромат бария, затем
отвесьте 2 г, растворите в 50 мл кипятка и вновь профильтруйте раствор.
Стакан с раствором поставьте охлаждаться, но не при комнатной температуре,
а при несколько более высокой - 40-45€С (лучше всего - в сушильном шкафу).
При этой температуре в растворе будут появляться голубые искры и
раздаваться хлопки - опять микрогроза в химическом стакане...

СВЕЧЕНИЕ ТВЕРДЫХ ТЕЛ

Раствор бромата бария, приготовленный в предыдущем опыте, охладите до
комнатной температуры; в осадок должны выпасть белые кристаллы соли. Когда
их соберется достаточно, разотрите их стеклянной палочкой. Может быть, и не
с первого раза (требуется навык), но при растирании появятся вспышки света.

По какой же причине - ведь химические процессы уже не идут, и
кристаллизация тоже закончилась?

Действительно, причина тут иная - трение. И явление это -
триболюминесценция (по-гречески трибос - трение). Есть вещества, которые
очень чувствительны к трению и начинают светиться в темноте не только при
растирании, но даже при встряхивании. Правда, эти вещества - не из самых
распространенных, но может быть, они есть в школьном кабинете химии или в
химическом кружке. Вот два из них: сульфид цинка ZnS с добавкой 0,02%
сульфида марганца MnS; сульфид кадмия CdS. Однако среди веществ,
испускающих свет при трении, есть и на удивление обыденные. Например,
сахароза.

В большую фарфоровую ступку насыпьте на дно немного рафинированного (т. е.
очищенного) сахарного песка. Войдите в темное помещение и пробудьте в нем
несколько минут. Когда глаза привыкнут к темноте, сначала медленно, потом
постепенно убыстряя темп, растирайте круговыми движениями сахарный песок
фарфоровым пестиком. Вскоре появятся голубоватые искры, которые сольются в
светящееся кольцо. Если не убыстрять темп растирания, то искры будут
вспыхивать под пестиком тут и там.

Упрощенный вариант опыта: крепко зажмите в руке кусок сахара-рафинада и
чиркните им несколько раз по шероховатой поверхности - фаянсовой,
керамической. Проделайте это, как и прежде, в темноте. Если глаза к ней
привыкли, вы увидите светящиеся полосы, которые гаснут, едва вспыхнув.

Излучение при триболюминесценцин объясняется электрическими разрядами,
возникающими при разрушении кристаллов. Вот почему оно прекращается, когда
кристаллы сахара в ступке уже перетерты. Сахарная пудра от трения не
светится.

ФАНТАСТИЧЕСКИЙ БУКЕТ

Сейчас займемся приготовлением цветов фантастической окраски. Мы
воспользуемся свойством некоторых природных красителей изменять свой цвет
под действием среды - тем самым свойством, благодаря которому нам удавалось
превращать растения в самодельные индикаторы.

У английского писателя Редьярда Киплинга есть стихотворение "Синие розы" -
о девушке, которая отвергла букет красных роз, и о юноше, который
отправился на поиски синих, но так и не нашел их:

"Зря изъездил я весь свет -
Синих роз под солнцем нет".

Точно так же, как нет на свете ни зеленых пионов, ни желтых ландышей, ни
малиновых нарциссов. И все же их можно видеть своими глазами...

В колбе или стакане смешайте 50 мл медицинского эфира с таким же
количеством концентрированного раствора аммиака - это и есть реактив для
изготовления фантастического букета. Пожалуйста, помните о том, что пары
эфира легко воспламеняются, а значит, поблизости не должно быть огня. Кроме
того, у обеих жидкостей резкий запах, поэтому опыт надо проводить в
вытяжном шкафу или, в крайнем случае, на открытом воздухе.

Цветок, окраску которого вы собираетесь изменить, поместите над сосудом со
смесью жидкостей. Некоторое время спустя (точное время придется определить
на практике для каждого вида цветов) окраска изменится. Обе жидкости,
которыми вы пользуетесь, летучи. Пары эфира экстрагируют Красители цветка
из растительных клеток, а пары аммиака создают в лепестках щелочную среду.
От этого красители и меняют окраску, подобно лабораторным индикаторам.

Обработав таким способом несколько разных цветков, вы получите невероятные
букеты. Если вы собираетесь удивить необычными цветами своих знакомых, то
учтите, что букет следует готовить незадолго до демонстрации, потому что
обработанные смесью аммиака и эфира цветы быстро увядают.

Казалось бы, в кислой среде, под действием паров какой-либо кислоты,
окраска цветов должна восстановиться. К сожалению, это не так: в цветках
идут и необратимые процессы, поэтому восстановить прежний цвет удается
далеко не всегда.

6. СВОИМИ ГЛАЗАМИ

В школе вы изучаете химическую теорию, а на лабораторных занятиях
убеждаетесь в том, что теория верна. Но все ли теоретические положения
можно проверить на уроках? Вряд ли, времени не хватит, а многое слишком
сложно для проверки. И все-таки некоторые явления, сложные по своей
природе, можно наблюдать и на занятиях химического кружка, и даже в
домашней лаборатории. Узнать о них не по книгам, а на опыте.

Сейчас бурно развивается биохимия - и вы можете своими глазами увидеть
биохимические превращения, Вы слышали о солнечных элементах, которые
преобразуют солнечную энергию в электрическую? Такие элементы можно
изготовить самостоятельно - и они будут давать ток. Получить искусственный
шелк, разделить смесь веществ на хроматографической колонке, синтезировать
полупроводниковый материал и проверить его свойства - все это посильные
задачи для юного химика.

Конечно, множество явлений и процессов останутся у нас вне поля зрения -
необъятного не объять. Однако будем надеяться, что то немногое, с чем вы
встретитесь в этой главе, даст вам пищу для размышлений. Увидеть своими
глазами - очень важно, разобраться в сути - еще важнее.

ОПЫТЫ С ФЕРМЕНТАМИ: ОКСИДАЗЫ И ПЕРОКСИДАЗЫ

В клетках растений и животных непрерывно протекают сложные химические
процессы. Они регулируются белковыми веществами - ферментами, которые
(напомним еще раз) играют роль катализаторов химических реакций в клетках.
Для изучения таких биохимических процессов нужны сложные приборы и
множество реактивов. Однако некоторые биохимические явления можно
наблюдать, как говорится, и невооруженным глазом.

Начнем с окислительных ферментов - оксидаз и пероксидаз. Они присутствуют
во многих живых тканях, потому что окисление лежит в основе процессов
дыхания. Но действуют эти ферменты по-разному: оксидазы окисляют
органические вещества кислородом воздуха, пероксидазы для той же цели
"добывают" кислород из пероксидов. Конечно, вещества медленно окисляются и
без помощи ферментов, но ферменты ускоряют реакцию во много тысяч раз.

При окислении некоторых веществ, например, фенола и гидрохинона, образуются
окрашенные продукты реакции. Появление окраски говорит о том, что фермент
сработал. А интенсивность окраски позволяет судить о количестве продуктов
окисления. Если же окраска вообще не появляется, значит, фермент неактивен.
Это может случиться в слишком кислой или слишком щелочной среде, или если
отсутствуют поставщики кислорода, или в присутствии вредных для ферментов
веществ - так называемых ингибиторов ферментов.

После этого небольшого вступления - сами опыты. Вам понадобятся: капустная
кочерыжка, яблоко, клубень картофеля с ростками, луковица с корешками,
проросшая в темноте. Реактивами будут служить холодная кипяченая, а еще
лучше дистиллированная вода, гидрохинон (из магазина фототоваров) и
аптечная перекись водорода. Запаситесь также теркой для овощей, водяной
баней, пробирками или флакончиками из-под пенициллина, чистыми пипетками и
марлей либо белой тканью.

Начнем исследования с капустного сока. Кусочек капустной кочерыжки,
примерно 20 г, измельчите на терке, полученную кашицу отожмите через два
слоя марли или один слой ткани, сок соберите в стакан и разбавьте водой в
десять раз. Сразу же предупреждаем: при исследовании других растительных
объектов сок нужно разбавлять не более чем в два-три раза.

Шесть чистых сухих пробирок или флакончиков пронумеруйте. В пробирки ‘ 1,
2, 3 и 4 налейте по 1 мл разбавленного капустного сока. Пробирки 1 и 2
поставьте для разрушения (инактивации) ферментов минут на пять в кипящую
водяную баню, а затем охладите до комнатной температуры. В пробирки 5 и 6
вместо сока налейте по 1 мл воды.

Во все шесть пробирок добавьте немного, на кончике ножа, гидрохинона. Затем
в пробирки 1, 3 и 5 налейте по пять капель воды, а в пробирки 2, 4 и 6 - по
пять капель пероксида водорода. Содержимое каждой пробирки тщательно
перемешайте.

Через десять-пятнадцать минут можно уже наблюдать результаты опыта.
Настоятельно советуем записать их в виде таблицы. Внесите в таблицу номера
пробирок и состав смеси в каждой из них, в графе против каждой смеси
пометьте, изменилась ли окраска в ходе опыта, а если изменилась, то как
именно. В следующей графе сделайте вывод - произошло ли окисление.

Когда вся таблица будет заполнена, попытайтесь проанализировать полученные
результаты. Для этого подумайте над такими вопросами.

  * Может ли пероксид водорода окислить гидрохинон в отсутствие
    капустного сока?
  * Окисляется ли гидрохинон под действием сока капусты без пероксида
    водорода?
  * Сохраняется ли активность ферментов в соке после кипячения?
  * Какие окислительные ферменты содержатся в капустном соке - оксидазы
    или пероксидазы?

Однако на основании опыта с растениями одного вида рано еще делать
окончательные выводы. Поэтому поставьте такие же опыты с клубнем картофеля
и его ростками, с мякотью яблок, с мясистыми чешуями луковицы, а также с ее
донцем и листьями ("перьями"). Напоминаем: в этих случаях полученный сок
надо разбавлять водой в 2-3 раза.

Когда все опыты проделаны, можно определить, в каком из исследованных
материалов окислительные ферменты активнее. Как вы считаете, могут ли
одновременно присутствовать в растительных тканях оксидазы и пероксидазы?

Попытайтесь сделать выводы сами, не заглядывая в объяснение. А когда выводы
сделаны, проверьте, насколько они правильны.

* Вывод первый. Пероксид водорода может постепенно окислять гидрохинон и
без сока: в пробирках 5 и 6 медленно появляется розовая окраска. Значит,
фермент необязателен для реакции. Как и все катализаторы, ферменты лишь
ускоряют начавшуюся реакцию во много раз. Вы заметили, конечно, как быстро
появилась окраска в пробирке 4. Однако пероксидазы не могут ускорить
реакцию гидрохинона с кислородом воздуха (окраска в пробирке 3 отсутствует
или появляется очень медленно).
* Вывод второй. Фермент можно вывести из строя даже кратковременным
кипячением. В пробирке 2 окраски практически нет. Ведь ферменты - это
белки; они свертываются при нагревании - в пробирках 1 и 2 появились
белковые хлопья.
* Вывод третий. В пробирке 3 окраска не появилась. Значит, в капустном соке
содержатся только пероксидазы, ускоряющие окисление гидрохинона лишь в
присутствии пероксида водорода. Однако в опытах с картофельными клубнями и
яблоком окраска появляется, и особенно быстро при встряхивании флакона,
когда раствор обогащается кислородом воздуха. Значит, в картофеле и яблоке
есть оксидазы (конкретнее - фенолоксидаза), способствующие окислению
гидрохинона кислородом. Поэтому и темнеют на воздухе разрезанные клубни
картофеля и яблоки - они содержат вещества, родственные гидрохинону.
Оксидаза также теряет активность при нагревании. Вспомните, темнеет ли
вареный картофель? Наконец, четвертый вывод. В картофеле и яблоке есть
также оксидазы - при добавлении пероксида в пробирку 4 окраска появляется
скорее. А в мясистых чешуях лука оксидазы нет. Они не темнеют на воздухе
даже с гидрохиноном.

Кстати, вы обратили внимание на то, что окислительные ферменты особенно
активны в готовящихся к росту или растущих органах растений - в донце
луковицы и ее корешках, в ростках клубней картофеля? Обмен веществ идет там
наиболее интенсивно.

Итак, мы выяснили, что не всякие условия среды благоприятны для действия
ферментов. Если сильный нагрев инактивирует ферменты, то, может быть, они
более активны при низкой температуре? Проверим и это. Для опыта нужны будут
дополнительно четыре стеклянные или металлические банки емкостью около
одного литра и лед или снег (примерно 1 кг). Опыт поставим с капустной
кочерыжкой.

Натрите кочерыжку на терке, сок, как и прежде, отожмите через марлю или
ткань и разбавьте водой в двадцать раз. Пронумеруйте вновь пробирки, если
старая нумерация почему-либо стерлась, и налейте в пробирки 1, 2, 3 и 4 по
1 мл разбавленного капустного сока, а затем добавьте гидрохинон на кончике
ножа. В пробирки 5 и 6 вместо сока налейте по 1 мл воды и тоже насыпьте
гидрохинон. А затем расставьте пробирки следующим образом: 1 - в банку со
снегом или льдом; 2 - в банку с теплой водой (40€С); 3 - в банку с горячей
водой (60€С); 4 - оставьте на столе при комнатной температуре; 5 - в банку
с кипящей водой; 6 - оставьте при комнатной температуре.

Через 5 мин после начала опыта во все пробирки, начиная с более холодных,
влейте по пять капель пероксида водорода. Смесь осторожно взболтайте и
заметьте время начала реакции. Еще через 5 мин выньте пробирки из банок и
запишите результаты опыта в виде таблицы, примерно такой же, как и в
прошлый раз. Когда таблица заполнена, можно заняться анализом полученных
данных.

Попробуйте сделать выводы самостоятельно, ответив сначала на следующие
вопросы.

  * Ускоряется ли реакция окисления при повышении температуры без
    добавления фермента?
  * Можно ли сказать, что ферменты лучше действуют при охлаждении?
  * Какая температура наиболее благоприятна для действия пероксидаз?
  * Почему пищевые продукты дольше сохраняются в холодильнике?
  * Для чего кипятят молоко?
  * Почему теплокровные животные - млекопитающие и птицы - наиболее
    развитые и жизнеспособные животные на Земле?

Вы ответили на все эти вопросы? Тогда - наши пояснения.

Вы, вероятно, заметили, что скорость окисления гидрохинона пероксидом
водорода неодинакова при низкой и высокой температурах. При высокой
температуре скорость окисления, естественно, выше. Пероксидазы облегчают
взаимодействие гидрохинона с пероксидом. В присутствии фермента реакция
проходит даже при низкой температуре, однако чем выше температура, тем
легче ферменту активировать молекулы реагирующих веществ.

Но нельзя забывать, что белки при высокой температуре свертываются,
скорость реакции снижается. Существует понятие оптимальной температуры
действия ферментов, при которой они проявляют наибольшую активность. Для
разных ферментов эта температура неодинакова, но многие ферменты, в том
числе и пероксидазы, имеют температурный оптимум 40-50€С.

Пищевые продукты портятся под действием ферментов, которые содержатся в них
или выделяются микроорганизмами. На холоде активность ферментов снижается -
вот почему в холодильнике продукты портятся меньше.

На верхнюю ступень эволюции поднялись теплокровные животные, которые могут
поддерживать температуру тела, оптимальную для деятельности ферментов.

ОПЫТЫ С ФЕРМЕНТАМИ: ДЕГИДРОГЕНАЗЫ

До сих пор вы ставили опыты с растительными тканями. Попробуем
поэкспериментировать с ферментами из тканей животных. Объект нового
исследования - дегидрогеназы, которые участвуют в процессах тканевого
дыхания у животных. Из названия этих ферментов видно, что они отнимают у
веществ атомы водорода. Как это происходит, вы увидите чуть позже, а пока
приготовьте все необходимое для опыта.

На этот раз вам понадобятся следующие вещества: 5 мл 0,5%-ного водного
раствора формальдегида (аптечный формалин разбавить водой в десять раз);
столько же 0,02%-ного водного раствора метиленового синего (можно
использовать разбавленные синие чернила); столько же водного раствора
янтарной кислоты, осторожно нейтрализованного пищевой содой до прекращения
выделения пузырьков; 10 мл вазелинового или растительного масла. Еще нужен
будет термометр и объекты исследования - свежее коровье молоко и мясо
курицы или кролика.

Сначала посмотрим, как окисляет формальдегид дегидрогеназа свежего молока.
Чтобы это стало заметно, и понадобился раствор красителя метиленового
синего: дегидрогеназа отнимет у формальдегида атом водорода, перенесет его
на легко восстанавливающийся краситель, и он обесцветится. А формальдегид
окислится при этом до муравьиной кислоты. Обесцвеченный после
восстановления краситель легко окисляется кислородом воздуха и вновь
синеет. Поэтому реакционную смесь придется изолировать от воздуха слоем
масла.

Пронумеруйте шесть пробирок. В пробирки 1 и 2 налейте по 5 мл свежего
некипяченого молока, а в пробирку 3 - такое же количество холодного
кипяченого молока.

Воду в водяной бане нагрейте до 37€С. Во все три пробирки добавьте по 0,5
мл (около 50 капель) раствора формальдегида и по 5 капель раствора
метиленового синего. Смесь станет голубой. В каждый флакон налейте немного
масла, чтобы образовался тонкий изолирующий слой на поверхности, и
поставьте пробирки 1 и 3 на водяную баню. Пробирку 2 оставьте при комнатной
температуре. Заметьте время начала реакции и наблюдайте за изменением
окраски растворов. Результаты не забудьте записать в тетрадь.

    Как и раньше, зададим вам наводящие вопросы.
  * При какой температуре раствор обесцвечивается быстрее?
  * Сохраняет ли фермент свою активность в кипяченом молоке?
  * Что произойдет, если продуть через обесцвеченный раствор воздух?

Прежде чем проверить правильность своих выводов, поставьте еще один опыт с
дегидрогеназой, а потом уже рассмотрим результаты обоих опытов.

В мышцах животных содержится специфический фермент - дегидрогеназа янтарной
кислоты. Она катализирует превращение янтарной кислоты в фумаровую с
переносом отнятого водорода на подходящее вещество, например, на
метиленозый синий. Эта реакция протекает без участия кислорода, как
говорят, в анаэробных условиях.

Сырое мясо курицы или кролика (около 10 г) мелко нарежьте и разотрите на
блюдце. Кашицу промойте несколько раз водой на марле, чтобы удалить
растворимые вещества. Промытую кашицу размешайте с тройным объемом воды, в
которую добавлена поваренная соль - примерно треть чайной ложки.
Разбавленную кашицу влейте в пробирки 4, 5 и 6 - по 5 мл в каждую. Пробирку
4 погрузите на пять минут в кипящую водяную баню и охладите до комнатной
температуры. Затем в пробирки 4 и 5 добавьте по 0,5 мл раствора янтарной
кислоты и по 10 капель раствора метиленового синего, а в пробирку 6
добавьте 0,5 мл воды и 10 капель красителя. В каждый флакон долейте
чуть-чуть масла, чтобы изолировать смесь от воздуха. Проследив изменение
окраски, попробуйте ответить на очередные вопросы.

  * Восстанавливается ли краситель в присутствии прокипяченной кашицы из
    мяса?
  * Нужна ли для этой реакции янтарная кислота?
  * Сходно ли поведение ферментов из тканей при высокой температуре?

А теперь - пояснения. Дегидрогеназы в свежем молоке ускоряют реакцию
окисления формальдегида (это замечено по обесцвечиванию метиленового
синего). Восстановленному красителю можно вернуть синий цвет, окисляя его
кислородом воздуха. Дегидрогеназа молока при низкой температуре "работает"
медленно; после кипячения молока она вовсе теряет активность. Значит, у
этого фермента тоже есть оптимальная температура реакции.

В опытах с кашицей из мышц дегидрогеназа янтарной кислоты, как и все
ферменты, теряет активность после кипячения. В отсутствие янтарной кислоты
реакция также не идет (если вы хорошо промыли кашицу водой и удалили таким
образом содержащуюся в ней янтарную кислоту). Фермент довольно быстро
окисляет янтарную кислоту до фумаровой, перенося атомы водорода на
краситель.

И еще один опыт с этим же ферментом, но с другим объектом - с
микроорганизмами. До сих пор вы имели дело с животными и растительными
тканями. Однако микроорганизмы, пожалуй, еще лучше вооружены ферментами:
ведь у них нет других средств борьбы за существование, кроме биохимических.
С одним из микроорганизмов, а точнее - грибов, мы и поставим опыт. Речь
идет об обычных пекарских дрожжах. Среди множества активных