核心素养导向下相同情境素材不同题型的命题实践与反思——二氧化碳人工合成淀粉

同“素”异构即针对同一素材分别以不同题型跨模块甚至是跨学科进行深挖,测试学生化学学科核心素养的不同学业质量水平。以前沿学术探索情境“二氧化碳人工合成淀粉”作为命题素材,分别从化学反应原理、物质结构与性质、有机化学基础等3种呈现形式原创3道大题。同“素”异构,有利于提升学生从真实情境中提取加工信息的能力;有利于提升学生知识关联结构化的水平;有利于拓展学生思维的宽度和深度。

我国科学家突破二氧化碳人工合成淀粉技术

近日,中国科学院天津工业生物技术研究所在淀粉人工合成方面取得突破性进展,在国际上首次实现二氧化碳到淀粉的从头合成。相关成果由国际知名学术期刊《科学》在线发表。中国科学院天津工生所研究团队,采用一种类似"搭积木"的方式,从头设计出11步主反应的非自然二氧化碳固定与人工合成淀粉新途径,在实验室中首次实现从二氧化碳到淀粉分子的全合成。核磁共振等检测发现,人工合成淀粉分子与天然淀粉分子的结构组成一致。

我国科学家突破二氧化碳人工合成淀粉技术

粮食不需要土地种植,可以在生产车间中制造出来。如今,这个看似天方夜谭的想象正在成为可能。我国科学家成功构建从二氧化碳人工合成淀粉仅需11步反应的途径。日前,中科院召开新闻发布会宣布,中国科学院天津工业生物技术研究所在淀粉人工合成方面取得突破性进展,在国际上首次实现二氧化碳到淀粉的从头合成。相关成果已由国际知名学术期刊《科学》在线发表。

解密“空气变粮食”——二氧化碳人工合成淀粉的探索

在近日举办的第十四届中国生物产业大会高层论坛上,中国科学院天津工业生物技术研究所所长、研究员马延和就“二氧化碳人工合成淀粉”做在线报告。2021年9月24日,一篇题为“Cell-free chemoenzymatic starch synthesis from carbon dioxide”的研究论文在《科学》杂志发表。该论文提出了一种颠覆性的淀粉制备方法,不依赖植物光合作用,以二氧化碳、电解产生的氢气为原料,成功生产出淀粉,在国际上首次实现了二氧化碳到淀粉的从头合成。

化碳为食?中国科学家突破二氧化碳人工合成淀粉技术

人类漫长的历史上,获取食物的方式往往标志着重大的进步。从狩猎采集到农业耕作,文明一直繁衍传承。我国的耕地面积为150多万平方千米,仅占国土面积的16%左右,粮食问题一直非常严峻,科学家和农业学家均在为解决农业问题而不懈地探索着。中秋丰收之节刚过,国庆佳节即将到来,一则喜报传来:北京时间9月24日凌晨,著名国际学术期刊《科学》发表了由中国科学院天津工业生物技术研究所(中科院天津工业生物所)主导完成的人工合成淀粉重大科技突破进展成果论文,中国科学家突破二氧化碳人工合成淀粉技术,使淀粉生产从传统农业种植模式向工业车间生产模式转变成为可能。曾经以为“点石成金”只是在神话故事才会出现的画面,如今“化碳为食”却真实地发生在实验室里。

我国科学家将二氧化碳人工合成葡萄糖和脂肪酸

日前,我国科学家独创了一种二氧化碳转化新路径,通过电催化与生物合成相结合,成功以二氧化碳和水为原料合成了葡萄糖和脂肪酸,为人工和半人工合成“粮食”提供了新路径。将二氧化碳人工转化为高附加值化合物,“变废为宝”,是科技界持续攻关的重要领域。我国科学家此前在国际上首次实现了二氧化碳到淀粉的从头合成。二氧化碳除了可以“变”淀粉,还能“变”其他东西吗?这项成果给出了肯定答案。

我国科学家将二氧化碳人工合成葡萄糖和脂肪酸

我国科学家独创了一种二氧化碳转化新路径,通过电催化与生物合成相结合,成功以二氧化碳和水为原料合成了葡萄糖和脂肪酸,为人工和半人工合成“粮食”提供了新路径。此前,我国科学家在国际上首次实现了二氧化碳到淀粉的从头合成。

我国实现二氧化碳到淀粉从头合成

2021年9月24日Science报道,中国科学院天津工业生物技术研究所马延和研究员团队从头设计了11步主反应的非自然二氧化碳固定与淀粉合成新途径,在实验室中首次实现了从二氧化碳到淀粉分子的全合成。研究者采用了一种类似“搭积木”的方式,利用化学催化剂将高浓度二氧化碳在高密度氢能作用下还原成碳一化合物,然后通过设计构建碳一聚合新酶,依据化学聚糖反应原理将碳一化合物聚合成碳三化合物,最后通过生物途径优化,将碳三化合物又聚合成碳六化合物,再进一步合成直链和支链淀粉。

基于诊断能力发展的“单糖与多糖转化”项目式教学——以“二氧化碳合成淀粉”教学为例

本文基于项目式教学法理论,以“二氧化碳合成淀粉”教学为例,从项目主题内容的分析、项目目标的确定、项目任务的设计、项目教学的实施、项目教学的评价等5个方面,论述项目式教学法在化学课程教学中的具体应用,同时对项目式教学法的应用实践进行反思。

我国率先实现二氧化碳合成金刚石

最新一期国际化学界权威学术刊物《美国化学会志》发表了中国科学技术大学陈乾旺教授研究组的重大成果——在440℃的低温条件下以CO2为碳源成功合成250微米的大尺寸金刚石。该成果是人工合成金刚石(钻石)领域的重大突破,美、英、法、德、意等多国媒体均对其给予了高度评价,有关成果目前已申请国际专利。

二氧化碳变淀粉的魔法

说到淀粉,同学们应该不会太陌生。它是我们一日三餐中的米饭、面条、面包、玉米等食物中的主要成分,是爸爸妈妈为我们做美味佳肴时勾芡的首选。不仅在食物领域,淀粉在工业领域同样应用广泛。比如,用淀粉制麦芽糖、葡萄糖、酒精;调制印花浆、纺织品的上浆,等等。淀粉的用途如此之广,自然很受人们欢迎。然而,大自然生产淀粉的能力却没那么给力。怎么办呢?没关系,我国的科学家通过人工合成,成功将温室气体二氧化碳变成了淀粉。此举真是一箭双雕。那么,科学家是如何将二氧化碳转变为淀粉的呢?跟随我,一起看一看其中的奥秘吧!

空气制馒头——人工合成淀粉技术

植物能通过光合作用将无机物转化为有机物,并为其他生物体提供能量.然而,该反应烦琐且周期长,尤其是在沙漠等严苛的环境中很难实现.人工合成淀粉技术可人为地在无土地的情况下将二氧化碳转化为淀粉,有效避免光合作用的不足,它是一项突破性的研究,对人类的发展具有重要意义.解读中国科学院马延和等在《科学》期刊上发表的"无细胞化学酶法:由CO_(2)合成淀粉"一文中提出的前沿生物技术及意义,帮助师生了解植物光合作用及人工合成淀粉的区别、人工合成淀粉技术的原理及其重要性,对学生增加知识储备并建立发散思维具有重要意义.

素养为本的初中化学单元复习的教学设计——以认识“人工合成淀粉”为例

以认识“人工合成淀粉”的复习为例,围绕主题情境“人工合成淀粉技术”分享了以问题、活动、知识和核心素养为主线的教学设计结构和具体的学习过程,从情境、内容、设问、立意等方面谈了对素养为本的复习课的反思,以期让教学更有针对性和实效性。

一起惨痛的二氧化碳中毒死亡事故

1988年8月15日,某市白茆乡一村办面筋卷面加工场在加工生产水面筋的过程中,发生了一起因吸入高浓度的二氧化碳导致10人中毒,其中五人死亡的惨痛事故。该场有生产工人17人,水面筋加工工艺为:面粉+水搅拌沉淀池沉淀4～8小时淀粉浆脱水面筋成品。事发经过如下:该场职工沈××住8月15日上午10时许进入2.45米正方形沉淀池内排故障。

人工合成六倍体小麦与其亲本间淀粉酶活性的比较

研究小麦多倍化初期幼苗中α-淀粉酶和β-淀粉酶的活性变化,以模拟普通小麦的人工合成异源六倍体小麦为材料,采用3,5-二硝基水杨酸(DNS)法分别测定发芽96.5h的人工合成六倍体小麦(第五代)及其亲本中这两种淀粉酶的活性。结果表明,人工合成六倍体小麦中淀粉酶的活性显著低于其亲本中该酶的活性。

从人工合成淀粉说开去

“中国首次实现淀粉的全人工合成”被中央广播电视总台选入“2021年度国内十大科技新闻”“2021年9月23日,中国科学院天津工业生物所的科研人员成功创制了一条利用二氧化碳和氢气直接人工合成淀粉的技术路线,人工合成淀粉的速率是自然界玉米合成淀粉速率的8.5倍”“未来,淀粉的工业化制造能够实现,这将会节约90%以上的耕地和淡水资源,避免农药、化肥等对环境的负面影响,提高人类粮食安全水平,促进碳中和的生物经济发展”。

国际重大颠覆性突破中国首次在实验室实现人工合成淀粉

二氧化碳能合成淀粉吗?对这个貌似天方夜谭的问题,中国科学家历时6年多科研攻关给出肯定和详细的答案。继上世纪60年代在世界上首次完成人工合成结晶牛胰岛素之后,中国科学家又在人工合成淀粉方面取得重大颠覆性、原创性突破--国际上首次在实验室实现二氧化碳到淀粉的从头合成。

人工合成淀粉:未来不用种地了吗?

中国人偏重碳水饮食,清代美食家袁枚曾在《随园食单》中这样写道,“粥饭本也,余菜末也”,足见国人对碳水的宠爱。这里所说的碳水即碳水化合物,由碳、氢、氧组成,是人类生存必不可少的元素。而淀粉就是“粥饭”中最主要的碳水化合物,它是面粉、大米、玉米等粮食的主要成分,是养活全球人口最重要的食物原料,同时也是重要的工业原料。

从二氧化碳到淀粉的人工合成

淀粉是粮食最主要的成分,也是重要的工业原料。中国科学院天津工业生物技术研究所联合大连化物所等单位,抽提自然光合作用的化学本质,从头设计创建了从二氧化碳到淀粉合成的非自然途径,解决了途径代谢流从头计算、关键酶元件设计组装、生化途径精确调控等科学问题.以生物催化与化学催化耦合的11步反应,颠覆了自然光合作用固定二氧化碳合成淀粉的复杂生化过程,在国际上首次实现了二氧化碳到淀粉的人工全合成,能效和速率超越玉米等农作物,突破了自然光合作用局限,为淀粉的车间制造打开了一扇窗,并为二氧化碳原料合成复杂分子提供了新思路。