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2022三支一扶公共基础知识之从二氧化碳到淀粉的蜕变

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2022三支一扶公共基础知识之从二氧化碳到淀粉的蜕变

　　2021年9月24日在国际学术期刊《科学》发表了一个极具影响性的重大技术成果——人工合成淀粉。这一技术源于中国科学家历时6年多科研攻关，仅需11步在实验室实现二氧化碳到淀粉的从头合成。

　　1.重要意义

　　淀粉，属于一种白色无臭无味粒状或粉状的复杂多碳化合物，是小麦、玉米、大米等谷物粮食中最主要的成分，也是重要的工业原料。目前，人类主要通过农业种植来生产这种复杂多碳化合物。我国为了守护人民必要生命来源，在政策上严守耕地保护红线，在技术发展上，从转基因新品种培育到基因编辑技术育种，以此保证国家粮食安全。

　　二氧化碳合成淀粉、不依赖植物种植进行淀粉制造，这对于生物合成生物制造的领域是里程碑式的突破。我国乃至世界对农业生产、对工业的生物制造实际上提供了一个新的途径，具有非常重大的推进意义。在未来将会节约90%以上的耕地和淡水资源，避免农药、化肥等对环境的负面影响，推动形成可持续的生物基社会，提高人类粮食安全水平，也为推进“碳达峰”和“碳中和”目标实现的技术路线提供一种新思路。

　　2.合成过程

　　目前，淀粉主要由玉米等农作物通过自然光合作用固定二氧化碳生产，合成与积累涉及约60步代谢反应以及复杂的生理调控，理论能量转化效率仅为2%左右。农作物种植通常需较长周期，并使用大量土地、淡水等资源和肥料、农药等农业生产资料。

　　中国科学院天津工生所研究团队，采用一种类似“搭积木”的方式，从头设计出11步主反应的非自然二氧化碳固定与人工合成淀粉新途径，利用化学催化剂将高浓度二氧化碳在高密度氢能作用下还原成碳一(C1)化合物，再将碳一化合物聚合成碳三(C3)化合物，最后通过生物途径优化，将碳三化合物又聚合成碳六(C6)化合物，再进一步合成直链和支链淀粉(Cn化合物)。这一人工途径的淀粉合成速率是玉米淀粉合成速率的8.5倍，向设计自然、超越自然目标的实现迈进了一大步，并且通过核磁共振等检测发现，人工合成淀粉分子与天然淀粉分子的结构组成一致。

　　试题演练：

　　1.(单选)我国人工合成二氧化碳需要( )步

　　A.11

　　B.15

　　C.17

　　D.21

　　1.【答案】A。解析：我国二氧化碳到淀粉合成只有11步反应。故本题答案为A。