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。