Investigadores de la Ruhr-Universität Bochum y la Freie Universität Berlin han aclarado el paso catalítico crucial en la producción de hidrógeno por enzimas. Las enzimas, llamadas [FeFe] -hidrogenasas, convierten eficientemente electrones y protones en hidrógeno. Por lo tanto, son candidatospara la producción biotecnológica de la fuente de energía potencial. "Para producir hidrógeno a escala industrial con la ayuda de enzimas, debemos entender con precisión cómo funcionan", dice el profesor Thomas Happe, uno de los autores del estudio.
El equipo dirigido por Happe y el Dr. Martin Winkler del Grupo de trabajo de fotobiotecnología con sede en Bochum informa sobre los resultados con colegas con sede en Berlín dirigidos por el Dr. Sven Stripp en la revista Comunicaciones de la naturaleza .
la enzima funciona en dos direcciones
Las hidrogenasas pueden funcionar en dos direcciones: convierten protones y electrones en hidrógeno, y también dividen el hidrógeno en protones y electrones. Estas reacciones tienen lugar en el centro activo de la hidrogenasa, que es una estructura compleja que comprende seis átomos de hierro y seis de azufre, llamado el grupo H. Durante el proceso catalítico, este grupo pasa a través de numerosos estados intermedios.
Cuando el hidrógeno molecular H2 se divide, la molécula de hidrógeno se une inicialmente al clúster H. "Los investigadores de la hidrogenasa siempre estaban convencidos de que el H2 tenía que dividirse de manera desigual en el primer paso de la reacción", explica Martin Winkler. La idea:Se crean un protón cargado positivamente H + y un ion hidruro cargado negativamente H-, que luego continúan reaccionando rápidamente para formar dos protones y dos electrones ". El estado hidruro de la enzima activa, en el que el ion hidruro es asíunido al centro activo, es altamente inestable, hasta ahora nadie ha podido verificar esto ", dice Winkler. Esto es precisamente lo que los investigadores han logrado ahora.
El truco hace visible el estado inestable
Utilizando un truco, aumentaron el estado del clúster H con el ion hidruro, de modo que pudiera verificarse espectroscópicamente. Cuando se divide el hidrógeno, se logra un equilibrio químico entre los compañeros de reacción involucrados: protones, iones hidruro y moléculas de hidrógenoLas concentraciones de los tres estados de hidrógeno están determinadas por un equilibrio dinámico de los estados catalíticos del clúster H. Cuando los investigadores agregaron grandes cantidades de protones e hidrógeno a la mezcla desde el exterior, inclinaron el equilibrio, a favor del estado de hidruro.El centro activo con el ion hidruro cargado negativamente acumulado en una cantidad mayor; suficiente para ser medible.
El equipo también demostró el estado intermedio de hidruro, que también ocurre durante la producción de hidrógeno, en otros experimentos con hidrogenasas que habían sido alteradas de manera específica.
"Así pudimos demostrar el principio catalítico de estas hidrogenasas en un experimento por primera vez", resume Thomas Happe. "Esto proporciona una base crucial para reproducir el mecanismo catalítico altamente eficaz del clúster H para la producción industrial".de hidrógeno ". Las enzimas pueden convertir hasta 10,000 moléculas de hidrógeno por segundo.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Ruhr-Universidad Bochum . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :