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2021株洲事业单位公基备考:从二氧化碳到淀粉的蜕变

2021-11-11 11:56:54| 来源:株洲中公教育

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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。

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