Investigadores de Freie Universität Berlin y Ruhr-Universität Bochum han descubierto un principio de reacción crucial de las enzimas productoras de hidrógeno. Los equipos dirigidos por el Dr. Ulf-Peter Apfel en Bochum y el Dr. Sven T. Stripp en Freie Universität investigaron la producción de hidrógeno molecular en algas verdes unicelulares. Pudieron demostrar cómo la enzima logra transferir dos electrones en sucesión a dos iones de hidrógeno y, por lo tanto, asumir estados intermedios estables. El gas hidrógeno se considera la fuente de energía del futuro. Por lo tanto, Existe un considerable interés industrial en dilucidar el mecanismo de producción biológica. Los hallazgos fueron publicados en el último número de la revista. Angewandte Chemie .
En la naturaleza viva, una variedad de reacciones químicas ocurren muy lentamente. El uso de enzimas aumenta la probabilidad o la velocidad de una reacción (catálisis). Con frecuencia, el suministro y la eliminación de electrones también juega un papel; esto se conoce como reducción y oxidación. Enzimas especiales las hidrogenasas, Acelera la conversión de iones de hidrógeno (protones) en gas hidrógeno con alta eficiencia. Absorben el exceso de electrones que se generan durante la fotosíntesis y liberan gas hidrógeno como subproducto. Este proceso se puede describir como una reducción de dos protones con dos electrones, por lo que la reacción tiene lugar en varios pasos.
"Después de recibir un primer electrón, Por lo general, es menos probable que una enzima acepte una segunda, "destaca el Dr. Sven Stripp. A pesar de esto, dos electrones se pueden transferir a dos protones. Utilizando enzimas hidrogenasas sintéticas, espectroscopia infrarroja avanzada, y métodos electroquímicos, los investigadores investigaron cómo esto es posible. Demostraron que la captación de un electrón en el centro catalítico de la enzima está acoplada a la unión de un protón. La carga positiva del protón compensa la carga negativa del electrón. En química, este proceso se conoce como transferencia de electrones acoplados a protones (PCET). "Por lo tanto, el segundo electrón puede transferirse con una probabilidad comparable a la del primero, "dice el Dr. Ulf-Peter Apfel.
Según los autores, esta observación tiene gran relevancia para comprender el mecanismo catalítico de las hidrogenasas y para el diseño de complejos sintéticos para la producción de hidrógeno gaseoso. Además, los científicos especulan que los procesos de PCET podrían explicar la absorción de múltiples electrones en otras enzimas también porque muchas de estas macromoléculas llevan centros catalíticos de átomos de hierro y azufre, similares a las de las hidrogenasas.
