寧波光合作用與人工葉-wenkub
2023-05-22 07:24:31 本頁(yè)面
【正文】 gy outlook, 2021 到 2050年 ， 世界的能源需求將達(dá)到目前的 2倍 。光合作用與新能源 常文瑞 中國(guó)科學(xué)院生物物理研究所 生物大分子國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 1. 能源的現(xiàn)狀與思考 2. 光合作用的貢獻(xiàn)與啟示 3. 光合作用在未來(lái)能源產(chǎn)業(yè)中的地位 能源形勢(shì)與思考 能源形勢(shì)與思考 發(fā)展新型可再生清潔能源勢(shì)在必行 ! ? 已探明世界石油資源儲(chǔ)量為 12777億桶 。 傳統(tǒng)化石能源 （ 煤炭 、 石油和天然氣等 ） 已在人類長(zhǎng)期 、 連續(xù)甚至過(guò)度的開(kāi)發(fā)中 ， 正一步步走向枯竭的邊緣 。 熱膨脹和冰層融化將使得海平面在未來(lái)的幾個(gè)世紀(jì)中持續(xù)上漲 。 此外 ， 我國(guó)能源結(jié)構(gòu)以煤炭為主 ， 對(duì)于 CO2的排放壓力更大 ， 因此 中國(guó)對(duì)可再生清潔能源的需求尤為迫切 。 什么是 太陽(yáng)能 ? 太陽(yáng)能是最重要的基本能源，生物質(zhì)能、風(fēng)能、潮汐能等都來(lái)自太陽(yáng)能。 ? 太陽(yáng)能在未來(lái)能源結(jié)構(gòu)中比例 : 光合作用 是利用太陽(yáng)能最好的榜樣 如何利用太陽(yáng)能 ? (太陽(yáng)能光伏、太陽(yáng)熱能 …) 光合作用的貢獻(xiàn)和啟示 光合作用的貢獻(xiàn) 地球每年經(jīng)光合作用產(chǎn)生的物質(zhì)有 1730億噸 ， 蘊(yùn)含的能量相當(dāng)于 全世界能源消耗總量的 1020倍 光合作用提供并 維持大氣中氧氣的穩(wěn)定 ,它的直接產(chǎn)品是人類和 一切生命物質(zhì)賴以生存和繁衍的基礎(chǔ) (作為食物和用品 的蛋白質(zhì) 、 糖類 、 紡織品 、 橡膠等 ) 光合作用可以 固定空氣中的 CO2從而成為緩解溫室效應(yīng)的重要因素 。 vitamins ? Paul Karrer (1937, Chemistry): Carotenoid structure。 光合作用神密機(jī)制的探索 Artist’s rendition of a leaf (bottom), thylakoids within a chloroplast (middle), and a photosystem in thylakoids (top). (Reference: Wim Vermaas (1998) The World amp。 紫細(xì)菌的捕光復(fù)合物 LH2的三維結(jié)構(gòu) ?亞基 ?亞基 B800 Bchla B850 Bchla RG (carotenoid) McDermott et al. (1995) Nature, 374, 517521. Papiz et al. (2021) J. Mol. Biol., 326, 15231538. periplasm cytoplasm 紫細(xì)菌的 RCLH1核心復(fù)合物 Top view from the cytoplasm ?亞基 ?亞基 B880 W 亞基 Side Vi w periplasm cytoplasm Roszak,. et al. (2021) Science, 302, 19691972. 藻類的光合系統(tǒng)示意圖 圖修改自： Kurisu, G., Zhang, H., Smith, J. L. amp。 Liu JY, et al 1999, JBC. RPE, 197。 Zouni et al. nature(2021) Kamiya and Shen PNAS(2021) Ferreira et al. Science(2021) Loll et al. Nature(2021) 197。 lumen stroma 藍(lán)細(xì)菌的光系統(tǒng) I三維結(jié)構(gòu)示意圖 PsaA PsaB stroma lumen Jordan et al. (2021) Nature, 411, 909917. 藍(lán)細(xì)菌的細(xì)胞色素 b6f三維結(jié)構(gòu)示意圖 ISP Cyt b6 Subunit IV Cyt f PetG,L,M,N 引自： Kurisu et al. (2021) Science, 302, 10091014. Cyanobacterial photosystem II at resolution PDB ID: 3BZ1, 3BZ2, Guskov et al. (2021). Mn4Ca cluster 197。 Kaneko, T., et al. DNA Res. 3, 109136 (1996) 集胞藻是第一個(gè)被測(cè)序的光合生物 Angermayr, ., et al. Current Opinion in Biotechnology 20, 17 (2021) 綜述了 藍(lán)細(xì)菌作為生物燃料合成體系的優(yōu)勢(shì) Atsumi, S., et al. Nature Biotechnology 27， 11771180（ 2021） 基因工程 藍(lán)細(xì)菌合成異丁醛 Lindberg, P., et al. Metabolic Engineering 12, 7079 (2021). 基因工程 藍(lán)細(xì)菌合成異戊二烯 Dexter, J., et al. Energy amp。 提出了從基礎(chǔ)研究到商業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用的 研究計(jì)劃和預(yù)計(jì)時(shí)間表： 5年內(nèi) 構(gòu)建出有寬泛的吸收波長(zhǎng)范圍的 天線 10年內(nèi)能夠修復(fù)光損傷的天線 ,能夠組裝天線到合適的尺寸 , 并與電荷分離單元共組裝 10年內(nèi) 闡明清楚 PSII裂解水的催化機(jī)制 , 闡明蛋白骨架在質(zhì)子傳遞 的定向 …… 10年內(nèi)在宿主基質(zhì)中獲得人工燃料生產(chǎn)器官 20年內(nèi)完成有催化活性的單元大規(guī)模自組裝成為納米器件 15到 20年內(nèi)連接催化單元，并整合到太陽(yáng)能－燃料的轉(zhuǎn)化器件上 10年內(nèi)可展示在千瓦量級(jí)（ kW）的可
高考資料相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1