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科学家打造半人工光合作用安全网 为收获高附加值能源提供了重要工具

2022-05-10  来源:天气网  【字体:  

天气网讯,我们知道,光合作用一般是植物自身进行的,但近日,据说科学家通过人为的方式去模拟光合作用,打造半人工光合作用安全网!这显然是一次历史性的突破。这便实现光驱二氧化碳的高效固定,为收获高附加值能源提供了重要工具。下面我们一起来了解具体情况。

科学家打造半人工光合作用安全网

科学家打造半人工光合作用安全网 为收获高附加值能源提供了重要工具

光合作用

近期半人工光合作用非常“火爆”,通过人为的方式去模拟光合作用,利用光能催化生产燃料分子或有用化学品。近日,中科院深圳先进院科研科研团队利用合成生物技术工程改造细菌生物被膜,构建一个全新的生物-无机兼容界面。实现光驱二氧化碳的高效固定,为收获高附加值的能源提供了重要工具。相关研究结果已发表在《科学进展》杂志上。

光合作用的含义:

科学家打造半人工光合作用安全网 为收获高附加值能源提供了重要工具

光合作用

光合作用,通常是指绿色植物(包括藻类)吸收光能,把二氧化碳和水合成富能有机物,同时释放氧气的过程。其主要包括光反应、暗反应两个阶段,涉及光吸收、电子传递、光合磷酸化、碳同化等重要反应步骤,对实现自然界的能量转换、维持大气的碳-氧平衡具有重要意义。

意义:

将太阳能变为化学能

植物在同化无机碳化物的同时,把太阳能转变为化学能,储存在所形成的有机化合物中。每年光合作用所同化的太阳能约为人类所需能量的10倍。有机物中所存储的化学能,除了供植物本身和全部异养生物之用外,更重要的是可供人类营养和活动的能量来源。因此可以说,光合作用提供今天的主要能源。绿色植物是一个巨型的能量转换站。

把无机物变成有机物

植物通过光合作用制造有机物的规模是非常巨大的。据估计,植物每年可吸收CO2约合成约的有机物。地球上的自养植物同化的碳素,40%是由浮游植物同化的,余下60%是由陆生植物同化的。人类所需的粮食、油料、纤维、木材、糖、水果等,无不来自光合作用,没有光合作用,人类就没有食物和各种生活用品。换句话说,没有光合作用就没有人类的生存和发展。

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光合作用

维持大气的碳-氧平衡

大气之所以能经常保持21%的氧含量,主要依赖于光合作用(光合作用过程中放氧量约)。光合作用一方面为有氧呼吸提供了条件,另一方面,的积累,逐渐形成了大气表层的臭氧(O3)层。臭氧层能吸收太阳光中对生物体有害的强烈的紫外辐射。植物的光合作用虽然能清除大气中大量的CO2,但大气中CO2的浓度仍然在增加,这主要是由于城市化及工业化所致。

最早的光合作用:

1990年,一种红藻化石在加拿大北极地区被发现,这种红藻是地球上已知的第一种有性繁殖物种,也被认为是已发现的现代动植物最古老祖先。对红藻化石的年龄此前没有形成统一看法,多数观点认为它们生活在距今约12亿年前。

为了确定这种红藻化石的年龄,研究人员专门到加拿大巴芬岛收集包含这种红藻化石的黑页岩并用铼锇同位素测年法分析,认为红藻化石有10.47亿年的历史。

在确认红藻化石年龄基础上,研究人员用一种名为“分子钟”的数学模型来计算基于基因突变率的生物进化事件。他们的结论是,约12.5亿年前,真核生物开始进化出能进行光合作用的叶绿素。

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