我國科學家實現從二氧化碳到糖的精準全合成
原標題:我國科學家實現從(cong) 二氧化碳到糖的精準全合成
本報天津8月17日電 (記者靳博、李家鼎)記者從(cong) 中國科學院天津工業(ye) 生物技術研究所了解到:日前,該所科學家成功構建了靈活性、高效性和多功能性的人工生物係統,首次實現了多種己糖從(cong) 頭精準合成,為(wei) 擺脫自然合成途徑、利用二氧化碳創造多樣的糖世界提供了可能。8月16日晚間,研究成果在權威刊物《科學通報》發表。
糖是人類生命活動及日常生活中的重要物質,也是當今工業(ye) 生物製造的關(guan) 鍵原材料。己糖是在自然界廣泛分布、與(yu) 機體(ti) 營養(yang) 代謝最為(wei) 密切的糖的統稱。傳(chuan) 統提取糖的方式為(wei) “二氧化碳—生物質資源—糖”,這種方式受製於(yu) 植物光合作用的能量轉換效率,也麵臨(lin) 著土地退化和短缺、生物係統退化、全球氣候變暖的極端天氣和自然災害的威脅挑戰。
本次技術攻關(guan) 曆時2年多完成,中國科學院天津工業(ye) 生物技術研究所與(yu) 中國科學院大連化學物理研究所合作,設計了化學—酶耦聯的非天然轉化途徑,工程化設計改造酶蛋白分子的催化特性,實現了精準控製合成不同結構與(yu) 功能的己糖。實驗室內(nei) ,生成糖的反應時間約為(wei) 17小時,每升每小時合成糖的重量為(wei) 0.67克,是目前人工製糖路線中碳轉化效率的最高水平。
“我們(men) 設計了一個(ge) 從(cong) 頭開始合成糖的新路徑,解決(jue) 了糖的合成不可控的難題。”中國科學院天津工業(ye) 生物技術研究所所長馬延和介紹,二氧化碳生物轉化利用,是中國科學院天津工業(ye) 生物技術研究所長期堅持的科研方向。本次研究成果是在二氧化碳合成澱粉基礎上的一個(ge) 重大突破,顛覆了依賴糖生物質資源轉化製備複雜糖分子的範式,提供了一種靈活的、可拓展的糖製造模式。未來,所獲得糖可作為(wei) 原料應用於(yu) 食品、醫藥等領域,還可作為(wei) 工業(ye) 生物製造關(guan) 鍵原材料合成其他化學品,進一步滿足人類的其他物質需求,從(cong) 而為(wei) 負碳物質合成提供原料供給。但目前,距離工業(ye) 化生產(chan) 還有很長的路要走,仍需要解決(jue) 相關(guan) 科學與(yu) 工程技術問題。
德國科學院院士曼弗雷德·雷茨就相關(guan) 成果給出評價(jia) 稱,將二氧化碳轉化為(wei) 碳水化合物非常具有挑戰。成果在這一競爭(zheng) 性研究領域提供了一種靈活性、多功能性和高效性糖合成路線,為(wei) 綠色化學打開了一扇門。
《 人民日報 》( 2023年08月18日 第 10 版)
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