蛋白質(zhì)與我們的生活息息相關(guān)，關(guān)于人工合成蛋白質(zhì)，有沒有效果。我們是不是可以喝西北風(fēng)了，樂觀派說也許有一天我們都可以不用去種地了，直接解決食物問題。不樂觀的人會(huì)說：人工合成蛋白質(zhì)與人工合成淀粉，真的可以吃嗎？可能制造的蛋白質(zhì)或者淀粉都是有害的，我們也要去考慮成本的問題。人類也可以把一氧化碳合成蛋白質(zhì)？讓它成為食物嗎？經(jīng)過科學(xué)家的堅(jiān)持不懈6年多的攻克，我國終于迎來了最偉大的發(fā)明。

第一個(gè)合成的蛋白質(zhì)

在1965年，我國完成世界上第一個(gè)蛋白質(zhì)的合成。在同年的9月17日，完成了結(jié)晶牛胰島素的全合成。胰島素是一種蛋白質(zhì)類激素，它是能降低血糖的激素，并且是人體內(nèi)唯一的。也是唯一促進(jìn)糖原，脂肪，蛋白質(zhì)合成的激素。它的分子量比較小，結(jié)構(gòu)也很復(fù)雜，所以在蛋白質(zhì)中有著特殊的地位。

1921年，加拿大的外科醫(yī)生從狗的萎縮胰臟中取出了胰島素研究，并初步的純化的動(dòng)物胰島素，可以用在糖尿病患者當(dāng)中。1923年胰島素的發(fā)現(xiàn)，被認(rèn)為是糖尿病研究史上的里程碑。從胰腺中提取的胰島素純化后，英國的科學(xué)家從1945年，經(jīng)過長達(dá)10年的研究，在1955年，牛胰島素的一級(jí)結(jié)構(gòu)，測定了生物中第一個(gè)蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)。牛胰島素的一級(jí)結(jié)構(gòu)是由A鏈和B鏈兩條肽鏈一共有51個(gè)氨基酸殘基組成的生物大分子，兩條肽鏈的個(gè)別氨基酸殘基不同。 A鏈含有11種21個(gè)氨基酸殘基，6位和11位上是通過二硫鍵相連成環(huán)的。隔壁內(nèi)只含有16種30個(gè)氨基酸殘基，A鏈和B鏈?zhǔn)峭ㄟ^流量相互連接成的胰島素分子。

在1958年，我國的科學(xué)家提出了合成胰島素。經(jīng)過了6年的時(shí)間，終于在1965年的9月份得到了全合成的牛胰島素結(jié)晶。全合成牛胰島素結(jié)晶重復(fù)了4次才得到。人工合成的牛胰島素是世界上第一個(gè)合成的蛋白質(zhì)，也讓人類探索新的征途前進(jìn)了一大步。人工合成結(jié)晶牛胰島素在我國取得了很大的成就，他的成功證明了蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)。

中國首發(fā)顛覆性成果

淀粉是高分子碳水化合物，是葡萄糖分子聚合而成的多糖。淀粉有兩類直鏈淀粉和支鏈淀粉。直鏈淀粉中有幾百個(gè)葡萄糖單元而支鏈淀粉含有幾千個(gè)葡萄糖單元。淀粉可以吸附許多有機(jī)化合物和無機(jī)化合物。而我們的生活中也離不開淀粉，它在食品中常見，也是重要的工業(yè)原料。我國科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所所長和他的團(tuán)隊(duì)發(fā)表了顛覆性成果，在全世界首次實(shí)現(xiàn)了二氧化碳到淀粉的合成，是研究領(lǐng)域的重大突破。從二氧化碳和氫氣合成淀粉的化學(xué)中，人工淀粉合成代謝途徑，有11種核心反應(yīng)組成，通過計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)通過模塊組裝和取代，并通過三種相關(guān)酶的蛋白質(zhì)進(jìn)行優(yōu)化。二氧化碳通過無機(jī)催化劑還原了甲醇，然后由酶轉(zhuǎn)化3和6個(gè)碳糖，然后轉(zhuǎn)化為聚合物淀粉。這種人工淀粉的合成來自很多不同的生物工程重組酶?？梢院铣善渌潭ㄏ到y(tǒng)的速度、效率。二氧化碳人工生物轉(zhuǎn)化方面一直是一個(gè)難點(diǎn)，然后取得的突破就是一個(gè)顛覆性的成果。2018年美國NASA提出了二氧化碳制造葡萄糖的挑戰(zhàn)，但是沒有實(shí)現(xiàn)人工淀粉突破。把二氧化碳資源轉(zhuǎn)化為材料，化學(xué)食品等綠色的產(chǎn)業(yè)，會(huì)產(chǎn)生很重要的影響，也確立了一個(gè)新的思路，新的創(chuàng)新，新的起點(diǎn)。2018年第一次成功合成淀粉，帶來喜悅的同時(shí)，也準(zhǔn)備了很多，更加注重實(shí)用性。提高人工淀粉的合成效率，在兩年多的時(shí)間里合成效率將提高100多倍。雖然你實(shí)際還有很大的差距，但是在未來的產(chǎn)業(yè)中他將有很大的潛力。

首次實(shí)現(xiàn)人工合成蛋白質(zhì)形成億萬級(jí)工業(yè)產(chǎn)能

據(jù)相關(guān)報(bào)道，2021年10月30日宣布，我國在一碳生物合成領(lǐng)域取得了重大的突破，全世界首次實(shí)現(xiàn)了一氧化碳到蛋白質(zhì)的合成，已經(jīng)形成了萬噸級(jí)工業(yè)產(chǎn)能。為此也彌補(bǔ)了我國農(nóng)業(yè)的短板，提高了國之利器，促進(jìn)國家“雙碳”的實(shí)現(xiàn)。根據(jù)相關(guān)研究員的介紹，蛋白質(zhì)的天然合成通常是在植物或者植物體內(nèi)具有固碳功能的微電微生物，在通過光合作用形成的碳水化合物的糖類，再與三羧酸循環(huán)多個(gè)復(fù)雜的生物經(jīng)過在于酶反應(yīng)。形成蛋白質(zhì)的合成也需要氨基酸，從而合成蛋白質(zhì)。但是在一些復(fù)雜的遺傳表達(dá)，生理調(diào)控等生命的過程，他的反應(yīng)是比較緩慢，物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)化效率也低，然后最終的蛋白質(zhì)含量也會(huì)低。他也強(qiáng)調(diào)在人工合成的條件下，利用天然存在的一氧化碳和氮源生物合成蛋白質(zhì)。經(jīng)過中國科龍?jiān)凤暳纤c北京首蘭生物技術(shù)有限公司的多年研究，突破乙醇梭菌蛋白核心的關(guān)鍵技術(shù)，大幅度提高了反應(yīng)，速度創(chuàng)造了工業(yè)化條件，下一步生物合成蛋白質(zhì)的收率，它的最高世界紀(jì)錄是85%。實(shí)現(xiàn)了從0~1的自主創(chuàng)新突破，自主研發(fā)。工業(yè)化生產(chǎn)1000萬噸的乙醇梭菌蛋白含量有83%，這相當(dāng)于2800萬噸的大豆進(jìn)口。有了這些新技術(shù)，可以減少二氧化碳2.5億噸的排放。

人工合成淀粉與人工合成蛋白質(zhì)，將影響著全世界?？晒?jié)約90%的耕地與淡水，解決了糧食危機(jī)，提高糧食的安全。由于疫情的原因，減少了國際上的來往，也為了減少疫情的傳播。疫情雖然過了大半，但是國外的疫情還在增長，減少了兩國的貿(mào)易往來，同時(shí)也暴露了一個(gè)問題，就是糧食的安全。我國是一個(gè)世界人口大國，也是世界上最大的發(fā)展中國家。長期依賴進(jìn)口，如果發(fā)生了糧食危機(jī)，將會(huì)使我國造成糧食供應(yīng)不足。同時(shí)，也會(huì)影響著其他的行業(yè)，農(nóng)業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，沒有農(nóng)業(yè)，其他的也不能保證?！罢l控制了石油誰就控制了所有國家，誰控制了食物誰就控制了全人類”這是美國的卿基辛格所說的。因此，糧食安全是最重要的。推進(jìn)“碳達(dá)峰”和“碳中和”，更是解決全球的氣候變化，為它提供新的方法。

對(duì)于資源的利用減少資源加工量能減少碳的排放，我們要通過提高資源的效率，材料的替代等能夠減少資源的使用量，減少資源的加工過程呢，就能消費(fèi)的減少二氧化碳的排放。工業(yè)生產(chǎn)是能源資源環(huán)境的多個(gè)因素和生產(chǎn)加工的多個(gè)環(huán)節(jié)，相互促動(dòng)的過程。通過工業(yè)技術(shù)的改變，節(jié)能技術(shù)的發(fā)展也可以減少二氧化碳的排放。對(duì)于大數(shù)據(jù)，推動(dòng)5G， 人工智能等新一代的技術(shù)，在工業(yè)中的應(yīng)用加快了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，也推動(dòng)了大規(guī)模的使用優(yōu)化，工業(yè)生產(chǎn)的流程提高了管理和效率，提升自動(dòng)化的水平，對(duì)于能源的使用要進(jìn)一步的加強(qiáng)提高能源效益，通過光伏，水力發(fā)電等，并減低能源生產(chǎn)的碳排放。要實(shí)現(xiàn)我國工業(yè)碳中和的目標(biāo)，我國的工業(yè)體系需要大部分的提升，其中鋼鐵，水泥，化石等行業(yè)的能源要達(dá)到國際領(lǐng)先水平。