酶如何产生氢

【据sciencedaily网站7月21日报道】德国波鸿鲁尔大学及柏林自由大学的研究人员，已经对于在利用酶进行氢气生产过程中的关键性催化步骤，进行了透彻研究。这种被称为铁铁氢化酶的酶，能够有效地将电子及质子转化成氢。因此它成为了，潜在能源资源的生物技术生产方面的候选者之一。“为了能够利用酶对氢进行大规模的工业化生产，我们必须对它的工作过程有一个准确理解。”该研究论文的作者之一，托马斯.哈帕说道。

由哈帕，及马丁.温克勒尔博士，共同领导的来自波鸿光生物技术工作组的研究团队，和由史芬.斯内普领导的柏林同事共同研究的成果，发表在《自然通讯》杂志上。

酶在两个方向进行工作

氢化酶能够在两个方向进行工作：一方面将质子和电子转变成氢，另一方面将氢进行分解，转化成质子和电子。这些反应都在氢化酶的作用中心进行；氢化酶是包含六个离子及六个硫原子的复杂结构，它被称之为H簇。在催化处理过程中，这些簇要经过大量中间态的变化。当氢分子分裂时，氢分子开始绑定在H簇上。“氢化酶的研究人员过去一直怀疑，在第一步的反应中，即氢分子的分裂是不均匀的，”马丁.温克勒尔解释道。设想：带正电的质子和带负电的氢化物离子同时形成，然后继续发生反应迅速生成两个质子并释放两个电子。“活性酶的氢化状态，在此状态下，氢化离子与酶的活化中心结合，是非常不稳定的，但目前没有人能够检验这一点。”温克勒尔说。但现在研究人员对这一问题已给出准确回答。

使不稳定状态可见的方法

利用这一方法，研究人员将带有氢化离子的负氢离子簇状态进行加强，以便能够用光谱学方法进行检测。当氢被分解后，在参与化学反应的各成份之间，即在质子、氢化离子、氢分子之间，将出现一种平衡。氢的三种状态成份的浓度由起催化作用的H簇状态的动态平衡所决定。当研究人员从外部加入大量的质子和氢分子时，就利用平衡，进入氢化离子浓度偏高的状态。带有负电荷的活化中心的氢化离子浓度积累到非常高的程度，直到足以进行测量。

研究团队还介绍了，氢化物的中间状态，该状态也出现在氢生产的过程中，进一步的氢化酶实验已经以一种特别方式发生了改变。

“像这样，我们首次能够在实验中对于这些氢化酶的催化原理进行演示，”托马斯.哈帕总结道，“这为再现，用于工业化氢气生产的H簇催化作用机制，提供了关键性的实验基础。”这种氢化酶每分钟能生成高达上万个氢分子。

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