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糖分是生命的基本物质，是人类的重要食物和能源。然而，如今的糖分出产主要依赖于植物的光合效用，这种过程受到地皮、天气、生态等身分的限制，而且光能转化效率低。假设可以直接运用二氧化碳和水合成糖分，可以镌汰对生物资源的依赖，降低境况影响，缓解水和粮食危机，以致镌汰温室气体的排放。

近日，中国科学院天津工业生物所的马老师课题组和大连化物所的李老师课题组合作，发表了一篇题为《从二氧化碳合成己糖的人工途径》的论文，报道了一种从二氧化碳合成糖分的人工途径，为人工光合作用提供了一种新的思路和方法。

该途径分为两个部分：化学部分和酶催化部分。

化学部分利用ZnO–ZrO2催化剂，将二氧化碳和氢气还原为甲醇。

酶催化部分利用一系列的酶，将甲醇转化为具有特定立体化学的糖分。酶催化部分又分为三个模块：C1模块，将甲醇转化为二羟基丙酮（DHA）；C3模块，将DHA转化为果糖-6-磷酸（F6P），这是一种重要的糖前体；C6模块，将F6P转化为不同的己糖，如葡萄糖、甘露糖、异麦芽糖和鼠李糖等。

该途径的创新之处在于：

· 采取了一种新的酶，即DHA依赖的醛缩酶，催化DHA和乙醛的缩合反映，天生F6P，如斯没关系裁减ATP的消耗，缩短反映程序，提高反映效率。

· 通过数据库挖掘和蛋白工程，获得了少少具有高催化效率和高底物特异性的酶，如异麦芽糖-6-磷酸环化酶和鼠李糖-6-磷酸特异性磷酸酶，可以切确的合成差异的己糖。

· 通过空间和年华上的模块散开，没关系灵验的降低甲醇对其他酶的毒性，提高反映的安稳性和可控性。

该途径的优势在于：

· 能够从二氧化碳合成多种结议和功能的糖分，为食品、医药等领域供给新的碳源和材料。

· 可能实现二氧化碳的高效转化，比传统的植物光合功效具有高的碳转化率和能量转化效率。

· 可以裁减对土地、水和生物资源的需求，降低对境况的影响，缓解水和粮食危机，裁减温室气体的排放。

该途径的挑战在于：

· 必要进一步优化化学和酶催化部门的响应前提，提高甲醇的产率和纯度，降低能源消耗和资本。

· 须要进一步扩展酶催化部门的产物谱，合成更多种类和数量的糖分和衍生物。

· 必要摸索酶催化部门的响应机理，揭示二氧化碳转化为糖分的立体化学规律和动力学规律。

总之，该途径为人工光合作用提供了一种新的思绪和方法，为二氧化碳的高值化运用和糖分的可持续出产开发了新的途径，具有重要的理论意义和应用价格。该途径不妨与其他的人工合成途径相连系，合成的有机化合物，为人类的糊口和生长提供更多的能够性。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.scib.2023.08.023

作者：Alex