What's new

Quang hợp - Những ước mơ ấp ủ.

Quang hợp được xem là một trong những bí mật lớn nhất của thế giới sống. Cho đến hiện nay khi mà khoa học kỹ thuật phát triển vượt bậc, con người đã thay thế thiên nhiên làm được nhiều thứ song người ta vẫn khẳng định “Quang hợp là phản ứng hoá học quan trọng bậc nhất trên trái đất, nghiên cứu về quang hợp hứa hẹn cho loài người một cuộc cách mạng sâu sắc về năng lượng và kinh tế”.
Con người đã có quá nhiều thành tựu trong việc nghiên cứu về quang hợp. Chiết suất diệp lục tố và các sắc tố khác là chuyện giản đơn có thể thực hiện đựơc trong bất kì phòng thí nghiệm nào. Người ta cũng quá rõ về thylakoid, về stroma, các hệ thống ánh sáng…và vừa qua nhóm nghiên cứu của ĐH Purdue (Mỹ) cũng đã xác định được cấu trúc của cytochrome (tổ hợp protein chi phối quá trình quang hợp). Nhóm nghiên cứu về vấn đề này đã ví rằng “Trước kia, chúng ta chỉ thấy được phần nổi của tảng băng trôi, còn bây giờ chúng ta có thể nắm được toàn bộ hình phóng và tính chất của tảng băng đó” (GS. Wiliiam Cramer- 2003).

025l.jpg


Cấu trúc siêu hiển vi của cytochrome và cytochrome peroxidase

Bí mật lớn nhất của sự sống sắp được vén lên, một khi cơ chế quang hợp được làm rõ. Chỉ cần sục CO2, H2O vào hổn hợp dung dịch diệp lục nhân tạo, chiếu ánh sáng vào, thế là có tinh bột và khí O2 bay ra đủ để con người có thể ăn và hít thở. CO2, H2O và ánh sáng mặt trời là những nguồn nguyên liệu rẽ tiền và không bao giờ cạn kiệt. Có người lạc quan đến mức rằng: Trong tương lai, người ta có thể ung dung mà chặt phá rừng, tàn sát cây cối mà không hề lo lắng và bị chỉ trích, bởi vì lúc ấy vai trò của cây xanh đã được nhân tạo, việc trồng cây chỉ còn là một thứ “chơi trội” xa xỉ của những người rủng rỉnh tiền bạc hoặc của những người có tuổi!!?
Nhưng, dù thế nào đi chăng nữa cũng phải khẳng định rằng “Quang hợp của cây xanh đã giữ đang giữ và sẽ mãi giữ vai trò độc tôn tuyệt đối để thoả mãn nhu cầu về lương thực thực phẩm của con người” bởi trên thực tế, không thể tính đến việc sản xuất toàn bộ lương thực thực phẩm bằng quang hợp nhân tạo. Để thực hiện được điều này phải xây dựng những công trình có kiến trúc và cơ cấu rất phức tạp để hút và biến đổi năng lượng ánh sáng, trong khi đó với những “nhà máy sống” cây xanh có thể thực hiện một cách vô cùng giản đơn. Con người chắc sẽ có thừa thông minh và không quá sỹ diện để biết nên làm gì có lợi cho mình. Có điều tưởng chừng như vô lí mà lại rất hợp lí, khi càng hiểu rõ về quang hợp người ta lại càng thấy rõ vai trò của cây xanh. Nhóm nghiên cứu về cơ chế quang hợp sau khi đã hoàn tất bức tranh chi tiết về quang hợp đã cho biết, trong thời gian trước mắt, phát hiện của họ chưa mang lại bất kì ứng dụng nào. Họ chỉ hy vọng rằng nó có thể giúp cho giới khoa học hình dung về một quá trình hoá học quan trọng nhất của sự sống mà thôi??!!!!
Trong tương lai, người ta vẫn sẽ không ngần ngại bỏ ra nhiều tiền của để tiếp tục nghiên cứu về quang hợp. Không chỉ đơn thuần nhằm tăng năng suất của cây trồng mà thực sự còn có tham vọng sử dụng các nguyên tắc và phản ứng của quang hợp trong các hệ thống công nghiệp nhân tạo. Dĩ nhiên quang hợp nhân tạo không thể đảm bảo cho con người những thức ăn hoàn hảo và nhiều loại mà thế giới thực vật đã ban tặng cho con người. Nhưng hoàn toàn hy vọng quang hợp nhân tạo có thể tạo ra các chất đơn loại về thực phẩm cũng như các loại nguyên liệu khác. Hơn thế nữa, nếu tìm ra cơ chế của hệ thống quang hợp, con ngừơi có thể mơ ước đến việc tiến hành bất cứ phản ứng hoá học nào để tổng hợp nên bất kì chất nào từ năng lượng bức xạ mặt trời. Điều này thật ý nghĩa cho cuộc sống nhân loại trong tương lai, đặc biệt là đối với các tổ chức nghiên cứu chinh phục không gian, cấu trúc của bộ máy quang hợp có thể giúp lập ra các hệ nhân tạo có khả năng hình thành các phản ứng dẫn tới việc dự trữ năng lượng cho các chuyến du hành vũ trụ trong tương lai. Quả thật quang hợp bắt người ta phải suy nghĩ, tìm tòi và giúp người ta ấp ủ những ước mơ.
Những vấn đề nêu trên có lẽ không quá viễn vông và sẽ nằm trong tầm tay con người. Nhưng đôi khi, do quá trí thông minh mà chúng ta quên rằng tạo hoá đã tạo ra mọi thứ và ban phát vào nó những tiềm năng riêng. Từ xưa cho đến tận bây giờ “cây vẫn là môi giới giữa trời và đất”. Điều cần thiết phải làm ngay lúc này là hãy cải tạo đúng mực, bảo vệ và sử dụng hợp lí cây xanh. Đó cũng là sử dụng hợp lí chức năng quang hợp, cái mà con người đã ?được trời đất ?ban phát.
 
Cá bài của chị Hằng rất có giá trị, sẽ đưa vào mục Thảo Luận chuyên sâu ở SHVN sau đó Hiếu sẽ liên hệ với chị để đưa vào VLoS. Mong chị cho tài liệu tham thảo.

Cám ơn chị Hằng về sự cộng tác
 
Em công nhận là quá trình quang hợp có vai trò cực kì quan trọng đối với cuộc sống con người chúng ta. Ko thể phủ nhận được khả năng kì diệu của cây xanh. Điều kiện cần có của QH là diệu lục, ASMT ,cacbonic và nước.
Em muốn hỏi là hình như con người tạo ra được diệp lục nhân tạo rồi. Nhưng giá thành của nó cực kì đắt? ( tương đương với vàng )
Con người tạo ra được 1 hệ thống máy móc hiện đại thay thế cho bộ máy quang hợp của cây xanh. Liệu đó mới là triển vọng hay là đã thành thực tế rồi ạ?
 
Mong chị Hằng danh chút rảnh rỗi cung cấp tài liệu tham khảo hai bài của chị để SHVN sớm đưa bài ra trang nhất.

Thân
 
Tài liệu tham khảo.

các bạn có thể xem các sách này
1.Vũ Văn Vụ (1999) - Sinh lí thực vật ứng dụng – ?NXB Giáo Dục .
2.Trần Đăng Kế (1993) - Quang hợp – Hà Nội
3.Hopkin W.G (1995) - Introduction to Plant physiology – John Willey and Sons Inc – New York.
4.Salisbury F.B. and Ross C.W (1992) - Plant physiology – Wadsworth Pub Com. Belmont – California.
5.Taiz and Zeiger (2002) - Plant Physiology, 3rd ed. – Taiwan Uni.

và có thể đọc ở đây để thêm các thông tin
1. http://cfcc.net/faculty/dnorris/syllabi.html ?(xem chapter 8)
2.http://www.ftexploring.com ?(xem photosynthesis)
3.http://www.vnn.vn/khoahoc/2003/10/31862/

Nếu có nhã hứng thì vào đây Test ?chút chơi.

photosynthesis game
 
Nhưng theo chị thì con người có thể tạo ra những chất dùng chữa bệnh cho con người từ lá cây như trong tự nhiên không? Ý em nói là thuốc từ lá cây.Nó chỉ lcung cấp cho con người nguồn thực phẩm gần như vô hạn thôi.
 
theo như em nghĩ thì dù con người có là sinh vật thông minh nhất trên hành tinh đi nữa. Và dù trong tương lai con người có thể tạo ra được các hệ thống quang hợp nhân tạo hiện đại đến mức độ nào đi nữa thì vẫn không thể phủ nhận vai trò của cây xanh. Và những sản phảm tạo ra từ những hệ thống đó chỉ hỗ trợ chứ không thể thay thế hoàn toàn các sản phẩm từ cây xanh. Vì thế, bảo vệ rừng và trồng rừng vẫn phải được đặt lên hàng đầu. Nó góp phần quan trọng trong chiến lược phát triển bền vững.
 
Nhóm nghiên cứu về cơ chế quang hợp sau khi đã hoàn tất bức tranh chi tiết về quang hợp đã cho biết, trong thời gian trước mắt, phát hiện của họ chưa mang lại bất kì ứng dụng nào. Họ chỉ hy vọng rằng nó có thể giúp cho giới khoa học hình dung về một quá trình hoá học quan trọng nhất của sự sống mà thôi??!!!!

Xin đưa vào đây một bài báo mới đọc trên http://www.physorg.com. Mình hơi trái nghề một chút nhưng rất thích đọc về quang hợp từ lâu. Mình muốn bàn tán một chút. Hướng nghiên cứu này tràn trề triển vọng; năng lượng cho tương lai là vấn đề nước nào trên thế giới cũng phải giải quyết. Nếu chúng ta đợi các nước phát triển nghiên cứu, thành công rồi thì mình đi theo thì có chậm quá, khi ấy sẽ phải trả giá đắt quá... chi bằng chúng ta cũng cố gắng tự nghiên cứu?!
Có thể mình hơi ngây thơ nhưng mình nghĩ Việt Nam mình cũng có thể nghiên cứu cơ bản được chứ... Làm sao tìm được tài trợ, làm sao thành lập được 1 êkip có tài năng và phối hợp ăn ý bây giờ?
Các diễn đàn thế này có giúp chúng ta tìm được đồng chí? Các vị có kinh nghiệm và có vị trí cao, ảnh hưởng tốt có lẽ chỉ được con đường sáng tìm nguồn kinh phí?
Chỉ bàn vậy thôi, vì mình có rất ít kinh nghiệm thực tế.

Algae: Biofuel of the future?
General Science / Biology
University of Virginia researchers have a plan to greatly increase algae oil yields by feeding the algae extra carbon dioxide (the main greenhouse gas) and organic material like sewage, meaning the algae could simultaneously produce biofuel and clean up environmental problems.
In the world of alternative fuels, there may be nothing greener than pond scum.

Algae are tiny biological factories that use photosynthesis to transform carbon dioxide and sunlight into energy so efficiently that they can double their weight several times a day, producing oil in the process — 30 times more oil per acre than soybeans, according to the U.S. Department of Energy. Like soybean oil, the algae oil can be burned directly in diesel engines or further refined into biodiesel.

University of Virginia researchers have a plan to greatly increase algae oil yields by feeding the algae extra carbon dioxide (the main greenhouse gas) and organic material like sewage, meaning the algae could simultaneously produce biofuel and clean up environmental problems.

"We have to prove these two things to show that we really are getting a free lunch," said Lisa Colosi, a U.Va. professor of civil and environmental engineering who is part of the interdisciplinary research team.

Most previous and current research on algae biofuel, explained Colosi, has used the algae in a manner similar to its natural state — essentially letting it grow in water with just the naturally occurring inputs of atmospheric carbon dioxide and sunlight. This approach results in a rather low yield of oil — about 1 percent by weight of the algae.

The U.Va. team hypothesizes that feeding the algae more carbon dioxide and organic material could boost the oil yield to as much as 40 percent by weight, Colosi said.

Proving that the algae can thrive with increased inputs of either carbon dioxide or untreated sewage solids will confirm its industrial ecology possibilities — to help with wastewater treatment, where dealing with solids is one of the most expensive challenges, or to reduce emissions of carbon dioxide, such as coal power-plant flue gas, which contains about 10 to 30 times as much carbon dioxide as normal air.

Research partner Mark White, a U.Va. finance professor, will be quantifying the big-picture environmental and economic benefits of algae biofuel compared to soy-based biodiesel under several hypothetical scenarios. For instance, if the nation instituted a carbon cap-and-trade system, that would increase the monetary value of algae's ability to dispose of carbon dioxide. Increased nitrogen regulations would also bump up the appeal of algae, since it can also remove nitrogen from air or water.

"The main principle of industrial ecology is to try and use our waste products to produce something of value," Colosi said.

This research will quantify just how much "free lunch" algae biofuel promises.

Source: University of Virginia.
 
Bài trên đã có người dịch :
Tảo - dầu mỏ của tương lai


Việc dùng tảo để sản xuất nhiên liệu sinh học thay thế dầu mỏ giống như một mũi tên bắn trúng hai đích: vừa tạo ra năng lượng vừa làm sạch môi trường.

Mỗi cá thể tảo là một nhà máy sinh học nhỏ xíu sử dụng quá trình quang hợp để chuyển hóa CO2 và ánh nắng thành năng lượng. Hoạt động chuyển đổi của chúng hiệu quả đến nỗi trọng lượng của chúng có thể tăng gấp nhiều lần trong một ngày. Ngoài ra, trong quá trình quang hợp, tảo còn sản xuất ra dầu. Trên cùng một đơn vị diện tích, lượng dầu mà tảo tạo ra nhiều gấp 30 lần đậu nành. Các động cơ diesel có thể đốt cháy trực tiếp dầu tảo. Các nhà khoa học cũng có tinh chế thứ dầu này thành diesel sinh học.

Các nhà khoa học thuộc Đại học Virginia (Mỹ) đang xây dựng kế hoạch tăng khả năng sản xuất dầu của tảo bằng cách cho chúng “ăn” thêm CO2 (chất khí gây hiệu ứng nhà kính chủ yếu) và thả chúng vào các môi trường giàu chất hữu cơ (như nước thải). Điều này vừa tạo ra nhiên liệu sinh học, vừa làm sạch môi trường.

Lisa Colosi, một giáo sư về cơ khí dân dụng và môi trường tại Đại học Virginia, cho biết, lượng dầu mà tảo sản xuất ra chỉ chiếm khoảng 1% trọng lượng của chúng. Bà khẳng định sản lượng sẽ tăng lên tới 40% nếu tảo được bổ sung thêm CO2 và chất hữu cơ.

Mark White, giáo sư tài chính tại Đại học Virginia, cho rằng nếu việc sản xuất nhiên liệu sinh học từ tảo trở nên phổ biến, chi phí xử lý và chôn lấp CO2 sẽ giảm. Thậm chí chất thải rắn có thể trở thành một mặt hàng để mua bán. Ngoài ra, do tảo có khả năng tách nitơ ra khỏi không khí và nước, người ta có thể tạo ra nitơ nguyên chất với chi phí cực rẻ.

Theo Việt Linh (VNExpress/ Physorg)
 

Facebook

Top