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在人工光合细胞中，科学家模拟叶绿体实现光控固碳

研发家 | 2025-05-13

近日，哈尔滨工业大学韩晓军教授团队在人工细胞研究领域取得重要进展，模拟叶绿体在人工光合细胞中实现光控固碳。相关结果发表在德国应用化学。这一结果有助于了解细胞的工作机制，为构建具有复杂代谢功能的人工细胞提供基础。

光合作用是地球上生命活动的基础，通过将光能转化为化学能，将无机物转化为有机物，为生物提供能量和物质。为了实现快速的光能利用和碳固定，人工光合细胞研究致力于模拟这一过程。然而，在人工细胞中实现由光合细胞驱动的碳固定一直是这一领域的一个重大挑战。

基于上述挑战，韩晓军教授团队模拟了叶绿体的工作机制，构建了人工光合细胞，完成了光控固碳。该团队对磷脂囊泡膜中的ATP合酶和光系统II进行了净化和重组，制备了光合细胞器，并引入了藻蓝蛋白来提高其光收集能力，提高了光能利用效率和ATP产量。该团队将异柠檬酸脱氢酶、乌头酸酶和ATP柠檬酸裂解酶连接起来，建立了碳固定方法，建立了人工光合细胞。在光照下，人工光合细胞将成功α-酮戊二酸转化为乙酰辅酶A和草酰乙酸，光反应能量供应模块与碳固定酶级联模块结合，模拟叶绿体功能。

这一结果不仅显著提高了光合细胞器的能量转化效率，而且在人工细胞内部完成了光控固碳，为自下而上构建具有高度复杂代谢网络的自供能人工细胞奠定了基础。

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