Los investigadores de la Freie Universität Berlin y la 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 Stripp en la Freie Universität investigaron la producción de hidrógeno molecular en una solade algas verdes de células. 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 de hidrógeno es visto como 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, se producen una variedad de reacciones químicas 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 juegan un papel, esto se conoce comoreducción y oxidación. Las enzimas especiales, las hidrogenasas, aceleran 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 puede describirse 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, es menos probable que una enzima acepte un segundo", subraya Sven Stripp. A pesar de esto, se pueden transferir dos electrones a dos protones. Utilizando enzimas hidrogenasa sintéticas, espectroscopía infrarroja avanzada yLos investigadores investigaron cómo esto es posible, y demostraron que la absorción de un electrón en el centro catalítico de la enzima está unida 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 primera", dice Ulf-Peter Apfel.
Según los autores, esta observación tiene una gran relevancia para comprender el mecanismo catalítico de las hidrogenasas y para el diseño de complejos sintéticos para la producción de gas hidrógeno. Además, los científicos especulan que los procesos PCET podrían explicar la absorción de múltiples electrones enotras enzimas también porque muchas de estas macromoléculas llevan centros catalíticos de átomos de hierro y azufre, similares a los de las hidrogenasas.
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Materiales proporcionado por Ruhr-Universidad Bochum . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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