Η φωτοσύνθεση μπορεί να αντιγραφεί έξω από ένα ζωντανό κελί;
τι έχει αντιγραφεί με επιτυχία εκτός των ζωντανών κυττάρων:
* Αντιδράσεις που εξαρτώνται από το φως: Οι επιστήμονες έχουν απομονωθεί με επιτυχία και μελετημένη μεμονωμένα ένζυμα και πρωτεΐνες που εμπλέκονται στις εξαρτώμενες από το φως αντιδράσεις της φωτοσύνθεσης. Μπορούν να αναδημιουργήσουν συγκεκριμένα βήματα, όπως η απορρόφηση του φωτός από τη χλωροφύλλη και η παραγωγή ATP και NADPH, σε ελεγχόμενα εργαστηριακά περιβάλλοντα.
* Σκοτεινές αντιδράσεις (κύκλος Calvin): Τα μεμονωμένα ένζυμα που εμπλέκονται στον κύκλο Calvin, όπως το Rubisco, μπορούν να μελετηθούν και να χειριστούν in vitro. Ορισμένες πτυχές της σταθεροποίησης του άνθρακα έχουν επιτευχθεί σε τεχνητά συστήματα.
Τι δεν έχει αντιγραφεί πλήρως εκτός των ζωντανών κυττάρων:
* Συμπληρώστε τη φωτοσύνθεση: Η σύνθετη αλληλεπίδραση μεταξύ των εξαρτώμενων από το φως και των σκοτεινών αντιδράσεων, καθώς και των δομικών συστατικών του χλωροπλάστη, δεν έχουν αναπαραχθεί σε ένα ενιαίο σύστημα λειτουργίας έξω από ένα ζωντανό κύτταρο.
* Αποδοτικότητα: Ενώ τα μεμονωμένα βήματα μπορούν να αναδημιουργηθούν, η αποτελεσματικότητα της τεχνητής φωτοσύνθεσης εξακολουθεί να είναι πολύ χαμηλότερη από ό, τι στα ζωντανά φυτά.
Γιατί είναι δύσκολο να αντιγράψουμε πλήρως τη φωτοσύνθεση;
* πολυπλοκότητα: Η φωτοσύνθεση περιλαμβάνει ένα πλήθος πρωτεϊνών, ενζύμων και σύνθετων δομών που συνεργάζονται με έναν πολύ ρυθμισμένο τρόπο μέσα σε ένα κύτταρο.
* Βελτιστοποίηση: Η φωτοσύνθεση έχει βελτιστοποιηθεί μέσα από εκατομμύρια χρόνια εξέλιξης. Είναι δύσκολο να αναδημιουργηθεί η ίδια αποτελεσματικότητα και αποτελεσματικότητα έξω από ένα ζωντανό κύτταρο.
Το μέλλον της τεχνητής φωτοσύνθεσης:
Παρά τις προκλήσεις, η έρευνα συνεχίζει να διερευνά τη δυνατότητα τεχνητής φωτοσύνθεσης. Υπάρχουν πιθανές εφαρμογές σε τομείς όπως:
* Ανανεώσιμη ενέργεια: Χρησιμοποιώντας το φως του ήλιου για την παραγωγή καυσίμων όπως το υδρογόνο.
* Σχέδιο άνθρακα: Αφαίρεση του CO2 από την ατμόσφαιρα.
* βιοκαύσιμα: Παραγωγή βιώσιμων βιοκαυσίμων από το φως του ήλιου και το νερό.
Ενώ μπορεί να μην είμαστε σε θέση να μιμηθούμε τέλεια τη φωτοσύνθεση της φύσης, ακόμα, οι εξελίξεις στην επιστήμη οδηγούν σε συναρπαστικές δυνατότητες για τη διαχείριση της βιώσιμης ενέργειας και των πόρων.
