财经|从0到1,中国科学家首次在实验室实现人工合成淀粉
出品:科普中国
制作:李雷
监制:中国科学院计算机网络信息中心
近期 , 中国科学院天津工业生物技术研究所在淀粉的人工合成方面取得重大突破性进展 , 国际上首次实现了二氧化碳到淀粉的从头合成 , 相关工作于2021年9月24日发表于国际顶尖杂志《科学》 。
淀粉是粮食的主要成分 , 难道说这项技术让“喝西北风”成为现实了?
突破二氧化碳人工合成淀粉技术 , 对未来会产生哪些影响 , 到底有多重要?
我们先来看看官方的评价:这是继上世纪60年代在世界上首次完成人工合成结晶牛胰岛素之后 , 中国科学家又在人工合成淀粉方面取得重大颠覆性、原创性突破——国际上首次在实验室实现二氧化碳到淀粉的从头合成 。
【财经|从0到1,中国科学家首次在实验室实现人工合成淀粉】
图片来源:作者提供这个合成最大的特点是:不使用细胞(cell-free) 。 在自然界中 , 通过光合作用 , 细胞可以将二氧化碳合成淀粉 。
图片来源:作者提供但光合作用的问题是 , 必须要有叶绿体 , 对于地球上绝大多数生物来说 , 只有植物以及部分动物才能完成 。
而这次研究的特点就是:纯工业/实验室合成 。
这个研究的路线图如下
图片来源:作者提供简单的说一下 , 这个实验的做法是:
首先将二氧化碳用无机催化剂还原为甲醇 , 然后将甲醇转化成为三碳 , 接下来再将三碳合成六碳 , 最后 , 聚合成为淀粉 。
和标准天然淀粉对比 , 其结构基本一致 。
图片来源:作者提供无论是吸收峰 , 还是核磁共振信号 , 都佐证了这种合成和天然淀粉非常接近了
下图是合成的淀粉实物图 (中国科学院科技摄影联盟供图)人工合成淀粉的意义有多大?
我们从小往大来说:
1.步骤简单
自然界中生物从二氧化碳合成淀粉 , 需要大约60个生化反应过程 , 且需要复杂的生理调节 , 而这次人工合成只需要11个步骤 。
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