کلروپلاست ديده می شود اجزای به نام thylakoids در این 90-میکرومتر قطرات با استفاده از نور خورشید برای تبدیل دی اکسید کربن به ترکیبات آلی است.

T. Miller/موسسه ماکس پلانک برای زمینی Microbiology; T. Beneyton/دانشگاه بوردو

درست مثل مکانیک سنگ فرش با هم پیر قطعات موتور برای ساخت یک فیلم جدید اسب سواری مصنوعی و زیست شناسان تعمیرشده کلروپلاست موتور در قلب فتوسنتز است. با ترکیب نور-ماشین آلات برداشت اسفناج گیاهان از آنزیم های مختلف نه موجودات دانشمندان گزارش ساخت مصنوعی کلروپلاست ديده می شود که در عمل در خارج از سلول به برداشت نور خورشید و در نتیجه استفاده از انرژی برای تبدیل دی اکسید کربن (CO2) به انرژی و سرشار از مولکول. محققان امید خود را souped تا فتوسنتز سیستم ممکن است در نهایت تبدیل CO2 به طور مستقیم به مواد شیمیایی مفید—یا به کمک مهندسی ژنتیک گیاهان جذب تا 10 برابر اتمسفر CO2 از آنهایی که به طور منظم.

“[این] است که بسیار بلند پروازانه می گوید:” فرانسیس آرنولد یک مهندس شیمی در موسسه فناوری کالیفرنیا بود که درگیر در تحقیق ، او می گوید این کار را تلاش برای تغییر برنامه زیست شناسی می تواند به بهبود تلاش برای تبدیل CO2 به ماده گیاهی و همچنین به طور مستقیم به مواد شیمیایی مفید.

فتوسنتز یک فرآیند دو مرحله است. در کلروپلاست کلروفيل مولکول های جذب نور خورشید و عبور انرژی اضافی به مولکولی همکاران که با استفاده از آن برای تولید انرژی-ذخیره سازی مواد شیمیایی آدنوزین تری فسفات (ATP) و نیکوتین آمید adenine dinucleotide phosphate (طريق تجمع nadph). مجموعه ای از آنزیم ها مشغول به کار در یک چرخه پیچیده و سپس با استفاده از ATP و طريق تجمع nadph به تبدیل CO2 از هوا به گلوکز و سایر انرژی-غنی مولکول های آلی است که با استفاده از گیاه برای رشد است.

CO2 تبدیل شروع می شود با یک آنزیم به نام RuBisCO که باعث CO2 به واکنش نشان می دهند با یک کلید ترکیب آلی شروع زنجیره ای از واکنش های مورد نیاز برای ایجاد متابولیت های حیاتی در گیاهان است. به عنوان موثر به عنوان فتوسنتز است همچنین دارای یک مشکل می گوید: Tobias Akinrinoye مصنوعی زیست شناس در موسسه ماکس پلانک برای زمینی میکروبیولوژی. “RuBisCO است superslow,” او می گوید. هر کپی از آنزیم می تواند با شتاب و با استفاده از فقط پنج تا 10 CO2 مولکول در هر ثانیه است. قرار می دهد که حد مجاز سرعت در چگونه سریع گیاهان رشد می کنند.

در سال 2016 Akinrinoye و همکارانش به دنبال سطح شیب دار تا چیز با طراحی جدید مجموعه ای از واکنش های شیمیایی. به جای RuBisCO آنها جایگزین یک آنزیم باکتریایی است که می تواند گرفتن CO2 مولکول و آنها را وادار به واکنش نشان می دهند 10 بار سریع تر. در ترکیب با 16 دیگر از آنزیم های مختلف نه موجودات این ایجاد یک جدید شرکت2-را-آلی-شیمیایی چرخه آنها لقب CETCH چرخه.

که در زمان مراقبت از مرحله دوم. اما به کل فرایند به اجرا در نور خورشید—اولین گام—Akinrinoye و همکاران خود را تبدیل به کلروپلاست ديده می شود اجزای به نام thylakoid غشاء pouchlike مجامع که نگه داشتن کلروفیل و دیگر photosynthesizing آنزیم است. دیگر محققان قبلا نشان داده است که thylakoid غشاء می تواند در خارج از سلول های گیاهی. بنابراین Akinrinoye و همکاران خود را کنده thylakoid غشاء از برگ اسفناج سلول و نشان داد که مجامع بیش از حد می تواند در جذب نور و انتقال انرژی خود به ATP و طريق تجمع nadph مولکول. جفت شدن نور-برداشت thylakoids با CETCH چرخه سیستم تیم اجازه برای استفاده از نور به طور مستمر تبدیل CO2 به آلی متابولیت به نام glycolate آنها گزارش دیروز در علم.

به منظور یکپارچه سازی نور-برداشت دستگاه با CETCH چرخه محققان تا به حال به چند ترفند Akinrinoye یادداشت مبادله در داخل و خارج چند CETCH مسیر آنزیم. برای بهینه سازی کامل گروه Akinrinoye و همکارانش با همکاری ژان کریستف Baret یک microfluidics متخصص در پل پاسکال مرکز تحقیقات. Baret تیم طراحی یک دستگاه که تولید هزاران نفر از کوچک قطرات آب در نفت و تزریق هر یک با مقادیر مختلف از thylakoid غشاء مجامع و CETCH چرخه آنزیم است. اجازه داده است که محققان به خانه در کارآمد ترین دستور العمل برای تولید glycolate. مقایسه بیشتر از تمام ترکیبات ممکن و غلظت عناصر مختلف می روند و حتی بیشتر کارآمد آرنولد نظرات. “این یک راه خوب برای انجام آن است.”

Akinrinoye می گوید او و همکارانش امید به تغییر تنظیمات خود را بیشتر به تولید سایر ترکیبات آلی هستند که حتی با ارزش تر از glycolate مانند مولکول های دارو. آنها همچنین امید به موثر تر تبدیل دستگیر CO2 به ترکیبات آلی است که گیاهان نیاز به رشد. که باز کردن درب به مهندسی ژن برای این رمان فتوسنتز مسیر به محصولات کشاورزی برای ایجاد رمان گونه است که رشد بسیار سریع تر از زمان رقم—یک مزیت برای کشاورزی در جهان با رشد جمعیت.

tinyurlis.gdv.gdv.htclck.ruulvis.netshrtco.de