叶绿体升级！新型纳米仿生方法提高光合作用效率
2016-08-09 15:31:24
益择网讯（楚楚/编译）植物的叶绿体只能吸收太阳光谱中的可见光，其中只有不到10%的光进入光合作用，其太阳辐射能的利用率只有50%。尽管人们对叶绿体含有的光合作用所需全部生化机制十分了解，但是却对如何从植物中提取叶绿体进行长期、稳定的太阳能利用还所知甚少。为此，麻省理工学院的研究人员发明了一种新型增强植物叶片叶绿体光合作用强度的纳米仿生方法，它将叶绿体的光合活性提高了40%，并且扩大了植物材料在绿色、近红外和紫外范围内对太阳光的利用率，有助于生物材料和太阳能转换的发展，并能提高氧化降解的稳定性。
研究人员发现涂有DNA和壳聚糖(虾和其他甲壳类动物壳中的一种生物分子)涂层的高度带电的单壁碳纳米管(CNTs) 能自发地穿透叶绿体（捕获二氧化碳转换成太阳能的生物细胞器）。这一新型脂质交换膜渗透(LEEP)过程将碳纳米管或纳米颗粒与高度带电DNA或聚合物分子结合起来，让它们能透过围绕在叶绿体周围的脂质疏水膜。当这些纳米复合材料进入活体植物叶片中的叶绿体中时，与光合作用相关的电子流提高了30%，叶绿体的光合活性提高40%。此外，提取叶绿体用于太阳能还受限于它们很易因光分解并受氧诱导而损伤光合蛋白，因此，当像氧化铈纳米颗粒这样的强力氧自由基清除剂与高度带电聚合物(聚丙烯酸)结合后，通过脂质交换膜渗透过程进入叶绿体中时，它们会清除叶绿体中的超氧化物并抑制其他活性氧。这种纳米仿生学方法将有助于仿生材料和太阳能转换的发展，并提高生化检测效率、增强再生能力。
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