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我国基础研究获重大突破:实验室首次实现人工合成淀粉

2021-09-25 15:18:19

  

  

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  人民网记者 赵竹青

  植物的光合作用,也许是地球上最重要的化学反应。它可以利用太阳的光照将二氧化碳等无机物合成有机物,让地球充满生机。如何不依赖植物光合作用,设计人工系统固定二氧化碳合成淀粉,将是影响世界的重大颠覆性技术。

  近日,这一科学难题被我国科学家率先突破,在实验室实现了国际上首次二氧化碳到淀粉的从头合成。该研究由中国科学院天津工业生物技术研究所完成,相关工作于9月24日发表于国际学术期刊《科学》。

  2021年8月30日,中国科学院天津工业生物技术研究所蔡韬副研究员在实验室展示人工合成淀粉样品。中国科学院科技摄影联盟供图

  

  

  淀粉不仅是粮食的最主要成分,同时也是重要的工业原料。作为一种高分子碳水化合物,它的合成与积累过程事实上相当复杂,涉及60余步代谢反应以及精妙的生理调控。

  为了实现淀粉的人工合成,中科院研究团队通过从头设计反应链,仅用11步,在实验室中首次实现了从二氧化碳到淀粉分子的全合成。

  论文通讯作者、天津工业生物技术研究所所长马延和介绍,团队采用了一种类似“搭积木”的方式,联合中国科学院大连化学物理研究所,利用化学催化剂将高浓度二氧化碳在高密度氢能作用下还原成分子中只含有一个碳原子的化合物(简称“碳一化合物”),然后通过设计构建碳一聚合新酶,依据化学聚糖反应原理将碳一化合物聚合成碳三化合物,最后通过生物途径优化,将碳三化合物又聚合成碳六化合物,再进一步合成直链和支链淀粉。

  



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