白癜风治疗专业的医院 https://jbk.39.net/yiyuanzaixian/bjzkbdfyy/nxbdf/#科学探索#这些90微米液滴中的叶绿体成分称为类囊体，利用阳光将二氧化碳转化为有机化合物。就像机械师将旧的引擎零件拼凑在一起以制造新的跑车一样，合成生物学家已经改造了叶绿体，这是光合作用的核心引擎。据报道，该研究通过将菠菜植物的类囊体与来自9种不同生物体的酶相结合，科学家们制造出了一种人造叶绿体，该叶绿体在细胞外运作以收集阳光，并利用所产生的能量将二氧化碳（CO2）转化为能量丰富的分子。研究人员希望增强的光合作用系统最终可以将二氧化碳直接转化为有用的化学物质，或者帮助基因工程植物吸收10倍于普通植物的二氧化碳量。加州理工学院的化学工程师FrancesArnold说：“该项研究很有前景。”，她没有参与这项研究。她说，这项重新编程的工作可以改进将二氧化碳转化为植物物质以及直接转化为有用化学物质的尝试。光合作用是一个两步的过程。在叶绿体中，叶绿素分子吸收阳光，并把多余的能量传递给“分子伴侣”，后者利用它产生储存能量的化学物质三磷酸腺苷(ATP)和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)。一系列其他的酶在一个复杂的循环中工作，然后利用ATP和NADPH将空气中的二氧化碳转化为葡萄糖和植物生长所需的其他高能量的有机分子。CO2转化过程开始于一种叫做RuBisCO的酶，该酶促使CO2与一种关键的有机化合物发生反应，从而启动了一系列在植物中产生重要代谢产物所需的反应。马克斯·普朗克陆地微生物研究所的合成生物学家TobiasErb说，尽管光合作用很有效，但它也有一个问题。他说：“RuBisCO非常慢。”这种酶每个过程每秒只能捕获和使用5到10个二氧化碳分子。这就限制了植物生长的速度。年，Erb和他的同事们试图通过设计一套新的化学反应来提高效率。他们用一种细菌酶取代了RuBisCO，这种细菌酶可以捕获二氧化碳分子，并迫使它们的反应速度加快10倍。与来自9种不同生物的16种其他酶结合，这创造了一个新的二氧化碳-有机-化学循环，他们称之为CETCH循环。这就完成了第二步。但是为了使整个过程在阳光下进行，Erb和他的同事们首先转向称为类囊体膜的叶绿体成分，这是一种容纳叶绿素和其他光合作用酶的囊状组件。其他研究人员先前已经证明类囊体膜可以在植物细胞外起作用。因此，Erb和他的同事从菠菜叶片细胞中提取类囊体膜，发现它们的组件也可以吸收光，并将其能量转移到ATP和NADPH分子中。他们在最近的《科学》杂志上报道，将采集光的类囊体与CETCH循环系统相结合，使得研究小组能够利用光持续地将二氧化碳转化为一种叫做乙醇酸的有机代谢物。Erb指出，为了将类囊体与CETCH循环相结合，研究人员必须做一些微调，将CETCH循环途径中的一些酶进行换入和换出。为了优化整个系统，Erb和他的同事与保罗·帕斯卡研究中心的微流体学专家Jean-ChristopheBaret合作。Baret团队设计了一种装置，它可以在油中产生成千上万个微小的水滴，并向每个水滴中注入不同数量的类囊体膜组件和CETCH循环酶。这使得研究人员能够找到生产乙醇酸的最有效的配方。Arnold评论说，对不同元素的所有可能组合和浓度进行进一步比较，可以使这一过程更加有效。“这是一个很好的方法。”Erb说，他和他的同事们希望进一步修改他们的结构，以产生比乙醇酸更有价值的其他有机化合物，例如药物分子。他们还希望能更有效地将捕获的二氧化碳转化为植物生长所需的有机化合物。这将为基因工程打开大门，使这种新的光合作用途径进入作物，创造出比现有品种生长快得多的新品种，在一个人口激增的世界，这对农业是一个福音。