“biotexnologiya asoslari”

SUVDA BIOFOTOLIZ

Biologik yoqilg’i elementlari

Ayni vaqtda suvni vodorod va kislorodga fotoajratish reaksiyasi qobiliyatiga asoslangan biokimyoviy tizimlar yaratilgan. Ma’lumki, suvda biofotoliz tizimlar ikki umumiy elementdan iborat:
1. suvni ajratish tizimi kiradigan fotosintez elektron-transportli zanjiri; 2. vodorod hosil qiluvchi katalizatorlar.
Vodorod hosil qilish jarayonida foallashtiruvchi katalizator sifatida, anorganik katalizatorlar platina hamda biologik katalizatorlar- gidrogenazalardan foydalaniladi.
Gidrogenazalar eritma va immobillangan shaklda yoki hujayrada vodorod hosil qiluvchi terminal fermentlar ko’rinishida qo’llanilishi mumkin. O’rganilayotgan tizimlarning barchasini uchta guruhga ajratish mumkin:
Uksak o’simliklar xloroplastlari, ferredoksin va gidrogenazalar (2.9.A-rasm);
loroplastlar elektronlarni kichik molekulyar tashuvchilar (mediator) va bakterial gidrogenazalar (2.9. B.-rasm);
Mikroorganizmlar hujayrasiga asoslangan tizimlar.
Bunda hujayraning - vodorod fotoprodusentlari bo’lishi mumkin: mikrosuvo’tlari

H₂O Energiya (yuqori energiyali) yorug’likda metabolitlar
O₂ H₂ (qorong’ulikda)
Immobillangan hujayra ham qo’llanilishi mumkin:
H₂O q HAD Anabaena nidulans HADH q O₂;

HADH H2 q HAD^q.
Phodosporillum rubrum
Tasavvur qiling, hoxlagan o’simlik tizimiidan gidrogenaza yordamida vodorod ajratish mumkin. Buni esa laboratoriya sharoitida bakteriyalardan va o’simlik bargi ekstraktlaridan foydalanib tashkil etish mumkin. Bu esa eng yuqori (oliy) maqsad yo’lida suvo’tlar yoki o’simlik-bakterial tizim chizmasi bo’yicha to’liq sun’iy tizim ishlab chiqishni mukammal o’rganishni talab qiladi.
Bunday hollarda gidrogenaza bilan birgalikda Fe-S katalizatorlaridan foydalanish mumkin, bular bilan birgalikda xlorofil saqlovchi membrana yuzasining xloraplastlar yoki ko’piklaridan, suvda kislorodni kamaytirishi uchun va elektronlar va protonlarni erkinlashtirish va vodorod hosil qilish uchun - marganesli katalizatorlar qo’llanilishi mumkin.
YOrug’likda O₂ va qorong’ulikda H₂ ajratadigan ikkifazali tizim yaratilgan, keyin esa bir vaqtning o’zida H₂ va O₂ ajratuvchi bir qatlamli fazani yarimo’tkazuvchi membrana yordamida ajratish mumkin bo’ladi.
Bundan tashqari, fotosintezlovchi bakteriyalarning (Rhodospirillum rubrum, Chromatium thiocapsa) stabil gidrogenazadan muvaffaqiyatli foydalanish mumkin.
Vodorod ishlab chiqarishdagi biokatalitik tizim, hozircha yorug’lik nurida ishlovchi yagona bo’lgan bir bosqichli tizim hisoblanadi. Bu tizim qanchalik ko’p ishlagani bilan energiya manbai (quyosh nuri) va xom-ashyosi (suv) buzilmaydi, shuning uchun ham yuqori energetik qiymatga ega gazsimon vodorodni ajratish va saqlab turish, atrof-muhitga hech qanday zarar etkazmaydi.
Boshqa birorta energetik tizim bunday ajoyib xususiyatga ega emas. Hozirgi kunda bunday biologik va fotokimyoviy tizimlar yaratish bilan jahonning zamonaviy uskunalar bilan jihozlangan bir necha o’nlab laboratoriyalari ishlamoqdalar.
Olimlarning diqqat e’tibori-da turgan muammo, bu yarimo’tkazgich xususiyatiga ega bo’lgan kukunlar va membranaga o’xshamagan xlorofillar yordamida amalga oshadigan sun’iy fotosintez jarayonini yaratishdir.
Oxirgi yillarda kimyoviy energiyani elektr energiyasiga aylantirishni samarali yo’llarini muammosiga qiziqish ortib bormoqda.
Ayni vaqtda, turli xil yoqilg’i turlarini yonishidan hosil bo’lgan energiyani qayta ishlashning ko’p bosqichli jarayonidan foydalanib kelinmoqda: