光合作用反应式,光合作用反应式初一生物

光合作用是植物、藻类等生产者和某些细菌等利用光能把二氧化碳、水或硫化氢变成碳水化合物的过程，分为分为产氧光合作用和不产氧光合作用两类；植物的光合作用的过程可分为光反应和碳反应两个步骤：

12H2O +阳光→ 12H2 + 6O2 [光反应]

12H2 (来自光反应) + 6CO2 → C6H12O6 (葡萄糖) + 6H2O [碳反应]

它需要阳光水以及二氧化碳的参与，属于太阳能利用的一种方式，尽管它的理论效率可达11%，但会因为吸收不良，光合作用的呼吸要求以及最佳太阳辐射水平等影响，整体效率很低，总光合效率在总太阳辐射的3%到6%之间。

当然这也架不住全球植物和藻类覆盖面积太大，是全球碳水化合以及氧气的极其重要的来源，如果没有光合作用就没有地球生命存在的基础。

从光合作用的反应式来看似乎非常简单，但要用人工合成来代替光合作用，差不多就是代替了自然界经过亿万年演化而来的生物化学过程，其难度可想而知！

人造淀粉合成代谢途径的设计和模块化组装

中国科学院天津工业生物技术研究所马延和研究员带领团队，研究团队采用了一种类似“搭积木”的方式，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，然后通过设计构建碳一聚合新酶，依据化学聚糖反应原理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）。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。

这个人工合成的效率可达自然界农业生产方式的8.5倍，1立方米的生物反应容器就可达5亩玉米地的生产水平，未来的农业生产将真的变成工厂，假如有一天《流浪地球》时代来临，还真可以进入地下工业化生产粮食。

相信很多朋友对这条新闻无感，不就实现个合成淀粉么，有啥了不起的？但事实上这个新闻一出，比较了解科学的朋友一定发现了一个惊人的事实，合成淀粉需要用到什么？二氧化碳！

如果产业化成功，未来大规模合成淀粉，那么需要天文数字般的二氧化碳气体，从哪里获取？它可以来自二氧化碳含量很高的工业废气，比如重要的工业产品石灰石的生产中就会产生大量的二氧化碳，比例大约是100吨石灰石在生产过程中分解会产生约44吨二氧化碳。

原本这些不是排入大气层就是生产工业二氧化碳，如果在大规模应用下，甚至可以收集大气层中的二氧化碳来制造淀粉，结果是什么，全球变暖的最大原因的温室气体来源被解决，所以巴黎协定中设定的减排路线，在大规模合成淀粉的情况下，将会更容易实现。

2020年5月5日，新华网报道，“

美国每年向全球供应约1.5亿吨的粮食出口数量。其中，大豆出口占全世界出口总额的37%，玉米占全世界出口总额的47%，小麦占全世界出口总额的22%，这是一组非常惊人的数字。

全球各国粮食出口排名

在全球粮食出口榜单上，美国印度和东南亚国家总是前三甲，很难相信美国一个现代化科技国家还是一个农业大国。事实上美国的操作确实是最优秀的，从农业到高科技都将依赖美国的供应链，这一点简直就无懈可击。

从农业到工业化的转变过程中，很多农田都转为种植经济作物，钱也许赚得比以前多，但有一天用钱买不到粮食的时候，该怎么办？所以我国一直在强调主粮必须自给，我们对着粮食安全有着极其清晰的认识。

未来的人工合成淀粉，也就是人类最大的热量来源碳水化合物一旦解决，其意义重大无法用言语来表达，请试想全球有多少人处在饥饿状态，他们对于食物的需求是解决温饱，而一旦大量低成本的淀粉敞开供应，不知道能解决多少人的肚子问题。

2021年9月5日，联合国粮农组织公布报告：

2020年，全世界有多达8.11亿人面临饥饿，面临饥饿的人数比2019年多出1.61亿，近23.7亿人无法获得充足的食物，比2019年增加3.2亿人。

要换台词了吗？

是不是瞬间有种技术在手，天下我有的感觉？换成美国前总统特朗普的调调，“中国将再次伟大”，其实无论有没有合成淀粉技术，中国人已经在“再次伟大”的路上了。

上文中的合成路线最终产物是直链和支链淀粉，大米中这两种淀粉的比例差异就决定了米饭的口感，比如

直链淀粉的韧性口感较低，弹性低，有点糊糊状的感觉，而支链淀粉含量高，煮熟后的粘性也比较高，米饭韧性口感比较好。

而且论文中也提到了核磁共振等检测发现，人工合成淀粉分子与天然淀粉分子结构组成是一致的，也就是说和天然淀粉没有区别，是可以食用的，当然各位也放心，在正式上市销售以前，一定会经过大量的试验，以确定其生物安全性。

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