加快叶绿体流动速度的处理（人工叶绿体赋能低碳未来）

光合作用是绿色植物和部分藻类吸收光能，把二氧化碳和水合成有机物，同时释放氧气的过程绿色植物光合作用主要发生在叶绿体类囊体和基质中，包括一系列光物理、光化学和生理生化的复杂过程自然光合作用中，由太阳能到最终生物质能的转化效率比较低，藻类植物低于7%，高等植物约为1%，今天小编就来说说关于加快叶绿体流动速度的处理?下面更多详细答案一起来看看吧!

加快叶绿体流动速度的处理

光合作用是绿色植物和部分藻类吸收光能，把二氧化碳和水合成有机物，同时释放氧气的过程。绿色植物光合作用主要发生在叶绿体类囊体和基质中，包括一系列光物理、光化学和生理生化的复杂过程。自然光合作用中，由太阳能到最终生物质能的转化效率比较低，藻类植物低于7%，高等植物约为1%。

人工叶绿体技术就是从结构和功能上模仿植物叶绿体的光合作用，以便模拟再现、提高叶绿体的光合效率，实现既可以收集光能，又可以绿色高效合成所需的有机物等。目前，科技界已经在人工叶绿体技术多个前沿方向上取得较大突破。

模拟光合磷酸化过程。通过分子组装技术，我国科研团队先后在2016年、2019年实现了三磷酸腺苷合酶和光系统II两种蛋白的共组装、含光酸分子多层膜叠状结构及光系统II与三磷酸腺苷合酶共组装，实现了“最接近真实叶绿体结构和功能的人工合成”。

重新设计光合固碳途径。2016年，德国科研人员成功构建了一种与天然固碳循环不同的、全人工设计合成的固碳CETCH循环，将其与菠菜叶绿体类囊体薄膜结合在一起，封装到直径约为100微米的液滴中，组成了“半合成光合系统”。随后，在2020年，德法两国科研人员利用合成生物学与纳米微流控技术，又研发出具有叶绿体功能、细胞大小的液滴，以及自动化生产具有不同功能人工叶绿体的组装平台。

改造光合微生物打造“光合细胞工厂”。光合微生物广泛分布，具有固氮、产氢、固碳和脱硫等多种生理生化功能，同时有易繁殖培育、易人工变异、耐性强等优点。以光合微生物的光合作用体系为基础，经过分子遗传改良的天然光合微生物混菌体系在污水处理、土壤修复、高价值化学品合成等领域展示出巨大价值。我国研究人员已经建立了以蓝细菌等单细胞藻为底盘，生产各类能源及高附加值分子的研究体系及平台。

有机/无机人工复合催化体系。人工半导体光催化剂具有消光系数高、吸光范围可调、结构稳定、反应寿命长等优点。将光合作用酶、类囊体膜、光合细菌及其他光合结构单元与人工光合作用单元串联起来，组装成自然—人工光合杂化体系，可实现优势互补、相互促进。目前，蛋白酶—纳米材料体系和活细胞—纳米材料体系两种技术路径进展迅速。

光合作用广泛存在于自然界的土壤、水田、沼泽、湖泊和江海等处，每年地球上通过光合作用合成的有机物约为2200亿吨，相当于人类每年所需能耗的10倍。未来人工叶绿体技术走向成熟乃至商业化，至少有三方面的重大影响。首先，目前主要作物稻麦品种的光能利用效率仅为1%，而作物光能利用效率理论上可达5%。人工叶绿体技术将加速人类认识光合作用科学机理，改造提升农作物的光合作用效率，增加全球农作物的产量。其次，利用人工叶绿体技术可以高效提供环境友好的新能源，更好捕获环境中的CO2、加快“碳中和”进程，为解决能源问题和碳排放问题提供新技术方案。再次，人工叶绿体技术有望变革精细化学品、药品制造方式，清除环境特定污染物，且具有低能耗维持高效运行、安全性高等诸多优点，有利于实现联合国可持续发展目标。

总体上，人工叶绿体技术的研发仍然集中在基础研究层面上，还有理论机理、应用基础、材料组件等许多关键科学问题亟待解决。例如，光合作用能量传递效率高达94%—98%，光合作用反应中心进行的光能转换的量子效率几乎是100%。在常温常压下，当前科学技术所开发的人工叶绿体工厂远未能达到上述水平。将当前光吸收激发和化学转化相互分离的两个过程直接耦合，有助于指导人工叶绿体系统设计开发，实现更高效率的光捕集和光能转化。从原子和分子水平逐步深入认识光/电转化、传输过程、热力学、动力学和降解机理，对光合膜蛋白复合物进行空间结构解析，则有助于设计、开发高性能和长寿命的人工叶绿体系统组件。

目前，国际科技界都将人工叶绿体技术作为重要科技攻关方向，加快科技布局。美国加州理工学院和劳伦斯伯克利国家实验室牵头成立的“人工光合系统联合研究中心”、欧盟未来和新兴技术旗舰计划“面向循环经济的太阳能利用”、我国自然科学基金委“人工光合成”基础科学中心等，有望为人工叶绿体技术未来发展开辟出一条新路。