中國實現規模化一氧化碳合成蛋白質對中國影響
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中國實現規模化一氧化碳合成蛋白質對中國影響,我國科學家經過多年研究攻關,在國際上首次實現從一氧化碳到蛋白質的合成,中國實現規模化一氧化碳合成蛋白質對中國影響。
中國實現規模化一氧化碳合成蛋白質對中國影響1
10 月 31 日訊息,據中國農業資訊網,我國在一碳生物合成領域取得重大突破性進展。中國農業科學院飼料研究所昨日宣佈:全球首次實現從一氧化碳到蛋白質的合成,並已形成萬噸級工業產能。
官方表示,這一舉突破了天然蛋白質植物合成的時空限制,為彌補我國農業最大短板 —— 飼用蛋白對外依存度過高提供了國之利器,對於我國糧食安全、經濟安全和綠色可持續發展以及“雙碳”目標的實現具有長遠意義。
眾所周知,自然界中最原始的蛋白質主要是由植物或者植物體內具有固氮功能的特定微生物體內通過無機成分天然合成,比如藉由自然光合作用下形成碳水化合物的糖類經過三羧酸迴圈途徑多個環節複雜的生物轉換與酶促反應,形成蛋白質合成需要的必須氨基酸,進而合成為蛋白質,其中涉及複雜的遺傳表達、生化合成、生理調控等生命過程。
因此,國際學術界長期以來認為,在人工條件下利用天然存在的一氧化碳和氮源(氨)大規模生物合成蛋白質是影響人類文明發展和對生命現象認知的革命性的前沿科學與技術。此次突破有望引起一場顛覆性的產業革命。
據報道,我國科學家經過多年研究攻關,終於突破了自然光合固碳、固氮系統利用太陽能、反應速度緩慢的侷限,打破了這一時空限制,在國際上首次實現從一氧化碳到蛋白質的合成,並創造了 22 秒工業化一步生物合成蛋白質獲得率最高 85% 的世界奇蹟。
中國實現規模化一氧化碳合成蛋白質對中國影響2
中國農業科學院飼料研究所10月30日宣佈,“全球首次實現從一氧化碳到蛋白質的合成,並已形成萬噸級工業產能”,這是什麼概念,不僅實現了一氧化碳而成蛋白質,而且還實現了萬噸級工業產能,這要比二氧化碳合成澱粉的技術成熟不知道多少倍。
自然界的光合作用過程非常複雜,植物、藻類等生產者和某些細菌等利用光能把二氧化碳、水或硫化氫變成碳水化合物的過程稱之為光合作用,一般會經歷如下過程:
12H2O +陽光→ 12H2 + 6O2 [光反應]
12H2 (來自光反應) + 6CO2 → C6H12O6 (葡萄糖) + 6H2O [碳反應]
光合作用肯定需要陽光和水以及二氧化碳的參與,其太陽光的利用率大約在3%~6%之間,除了產生碳水化合物,植物葉子的光合作用也能合成類脂、有機酸、氨基酸和蛋白質,其中產生蛋白質比較有意思:
蛋白質合成需要氮的參與,因此氮肥比較高合成蛋白質也比較多,而且植物的幼嫩的`葉子中合成蛋白質比例比較高,隨著樹葉長大變老,則趨向於合成碳水化合物,另外光照波段也有影響,比如藍紫光下則合成蛋白質比較多,而紅光則趨向於合成碳水化合物。但蛋白質合成過同樣非常複雜:
自然光合作用形成碳水化合物,再經三羧酸迴圈途經多個複雜的生物轉換與酶促反應後形成蛋白質合成需要的氨基酸,繼而再合成為蛋白質。涉及副廠複雜的生化合成、生理調控等生命過程,反應緩慢、物質和能量的轉化效率較低,最終積累的蛋白質含量很低。
據專案首席科學家、中國農科院飼料所研究員薛敏博士介紹,在人工條件下,以一氧化碳和氮源(氨)大規模生物合成蛋白質,突破了乙醇梭菌蛋白核心關鍵技術,大幅度提高反應速度(22秒合成),創造了工業化條件下一步生物合成蛋白質收率最高85%的世界紀錄。
效率比天然合成提高几十倍,直接突破了自然界的禁錮,突破氣候的限制,完全以工業化生產的方式實現了蛋白質合成,實在是無法想象的偉大成就!
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