科学家发现了产氢酶的关键反应原理研究了单细胞绿藻中分子氢的产生

柏林自由大学和波鸿鲁尔大学的研究人员发现了产氢酶的关键反应原理。由波鸿的Ulf-Peter Apfel博士和FreieUniversität的Sven Stripp博士领导的团队研究了单细胞绿藻中分子氢的产生。他们能够证明酶如何成功地将两个电子连续转移到两个氢离子，从而呈现稳定的中间状态。

氢气被视为未来的能源。因此，在阐明生物生产机制方面存在相当大的工业兴趣。该研究结果发表在最新一期的Angewandte Chemie期刊上。

在生活自然界中，各种化学反应发生得非常缓慢。酶的使用增加了反应(催化)的可能性或速度。电子的供应和去除通常也起作用 - 这被称为还原和氧化。特殊的酶，即氢化酶，可以高效地加速氢离子(质子)向氢气的转化。它们吸收光合作用过程中产生的多余电子，并释放氢气作为副产物。

该过程可以描述为用两个电子还原两个质子，由此反应在几个步骤中进行。

“接受第一个电子后，酶通常不太可能接受第二个电子，”Sven Stripp强调说。尽管如此，两个电子可以转移到两个质子。研究人员使用合成氢化酶，先进的红外光谱和电化学方法研究了这种可能性。他们证明，在酶的催化中心吸收电子与质子的结合相结合。质子的正电荷补偿了电子的负电荷。

在化学中，该过程称为质子耦合电子转移(PCET)。“因此，第二个电子可以以与第一个电子相当的概率转移，”Ulf-Peter Apfel说。

这组作者说，这一观察结果对于理解氢化酶的催化机理和设计合成氢气产生的配合物具有重要意义。此外，科学家推测，PCET过程也可以解释其他酶中多个电子的吸收，因为许多这些大分子带有铁和硫原子的催化中心，类似于氢化酶。

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