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GPI电子财神到:这是一个实现人工光合作用合成淀粉的过程

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光能怎样才能更有效地转化为化学能?为了模拟和学习自然过程,构建新的人工光合途径,研究者们想到了光能-电能-化学能的能量转换方法。首先利用光伏发电将光能转化为电能,然后通过光伏水解产生氢气,再通过催化产生氢气。利用氢气将二氧化碳转化为甲醇,并将电能转化为储存在甲醇中的化学能。该过程的能量转换效率超过10%。

 

远远超过光合作用的能量利用效率。甲醇储存来自太阳能的能量,但自然界中不存在甲醇合成淀粉的生命过程。因此,研究人员利用合成生物学的思想,利用大量的生化反应数据,仅包含主反应的10步,尽快设计出了从甲醇到淀粉的人工路线。

 

为了将这一构想变为现实,研究组还从动物、植物、微生物等31种生物中挖掘并改良了62种生物酶催化剂。最后选择最佳的酶,用10种酶逐步将一碳甲醇转化为三碳二羟基丙酮,进一步转化为六碳葡萄糖磷酸,最后合成直链支链淀粉和支链淀粉。

 

这是一个实现人工光合作用合成淀粉的过程。”马彦河表示,从科学突破的角度来看,这种人工合成淀粉的方法朝着实现自然设计、超越自然目标迈出了一大步。为创造新的功能生物系统提供了新的科学依据。

 

从技术创新的角度,通过开发高效的人工催化剂和生物酶,研究团队设计了一种从6568个生化反应中固定碳和人工合成淀粉的新方法。按20%的光电转换效率计算,该新型化学生物杂交合成淀粉体系的理论能量转换效率为7%,其淀粉合成率是自然光合作用的3.5倍。

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