二氧化碳能合成淀粉吗,人工合成淀粉能获得诺贝尔奖吗

理论上是可以获得诺贝尔化学奖二氧化碳能合成淀粉吗,甚至后续全球会有大量的科学家,在这个研究的技术上创新出新的东西,同样能够获奖。

二氧化碳能合成淀粉吗,人工合成淀粉能获得诺贝尔奖吗

我们首先要清楚,这个项目研究的背景意义。

二氧化碳能合成淀粉吗,人工合成淀粉能获得诺贝尔奖吗

1、二氧化碳可以合成淀粉,这个是不需要论证的事实。因为自然界的植物,都已经论证了:吸收二氧化碳,通过光合作用,合成淀粉。

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光合作用

既然,光合作用已经证明了二氧化碳可以合成淀粉,那么我们的科学家做这个项目的意义是什么呢?

1、重要的意义在于:工业化生产制造。如何人工在可控制的情况下,通过一种设计好的路径,从源头生产出淀粉。

这个意义就在于:人工合成产生淀粉,如果在未来可以实现技术的进一步发展,完全可以实现工业化大规模生产。可以不受限与场景,可以在短时间内实现大量的生产,不受限于时间的限制。

这个技术,在今天看来意义可能并不大,我们设定一个场景:

当人类在进入到星际时代,同时也就标志人类进入核能时代,可以远距离地探索宇宙。那么这技术就非常的重要了,因为从二氧化碳合成淀粉,人类就完全可以实现当地化的补给。

星际探索

人类在宇宙的探索中,发现C和O,H元素的含量,在各个星球基本都是存在的。

要知道,在制备二氧化碳,氢,和氧,这些技术方面人类的技术是很成熟的。也就是说,只要掌握了二氧化碳制备淀粉的过程。只要能源充足,在星际探索中,就可以实现淀粉能源的补给。(当然知道这个技术理论的展望)

从这看是不是很重要?(要知道马斯克的中国也登上月球了,也实现火星探测了)

2、提高淀粉合成的效率。中国科学家设计的CO2合成淀粉的步骤是11步主反应合成的。这个步骤要比自然界的植物少很多,同时效率提高很多。

在玉米等农作物中,将二氧化碳转变为淀粉涉及60 余步的代谢反应和复杂的生理调控,太阳能的理论利用效率不超过2%。农作物的种植通常需要数月的周期,使用大量的土地、淡水、肥料等资源。

按照中国科学家设计的“这一人工途径的淀粉合成速率是玉米淀粉合成速率的 8.5 倍,向设计自然、超越自然目标的实现迈进了一大步,为创建新功能的生物系统提供了新的科学基础。”【引自:我科学家在国际上首次实现人工合成淀粉,科技日报】

国内的二氧化碳合成步骤是:碳/氢反应,然后实现C1—C3—C6化合物,之后实现直链,支链。

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碳一(C1)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(C3)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(C6)化合物,再进一步合成直链和支链淀粉(Cn 化合物)。

人工合成淀粉代谢途径的设计和模块化组装

那么为什么说:这个技术有机会获得诺奖的资格呢?前面我们也说了,二氧化碳合成淀粉,是一个不需要验证的事实。但是,一直没有人,从二氧化碳的开始合成过淀粉。

或者说,在细胞中通过光合作用实现淀粉的合成的全系列的极为详细的过程,人类是并掌握的。人类并没有完全的掌握,到底有多少种酶参与其中,并且起到了什么环节的多大的作用。这其实并没有完全的掌握情况。

不然,最早的人工合成淀粉,应该是完全人工环境下,复刻光合作用的步骤就可以了。不要觉得这没有意义啊!完全地复刻光合作用,需要对大量的酶进行研究,这其实难度更大。

那么人工的方式,实现二氧化碳合成淀粉,从这里看就非常的重要了。

那么,这个跟诺贝尔化学奖的差距有多大呢?

我们举一个大家都熟悉的例子:克隆技术——2012年诺贝尔生理学奖或是医学奖的桂冠

克隆技术,理论上就是无性繁殖的一种人工验证。自然界植物的克隆很常见,一个枝条就是一个新的植物。但是动物界,尤其是多细胞动物,并不常见。

克隆技术,研究的就是依靠人工的方式,让多细胞动物实现克隆繁殖。例如第一个动物:小羊多利。

克隆技术也造就了约翰·格登成为诺奖获得者。

当然,目前人工合成淀粉是处于实验完成阶段,还没有到产业化阶段。未来实现降本将是重要的研究方向。

2022-06-10

2022-06-10