Enzimler Nasıl Hidrojen Üretir

Bochum Üniversitesi, Ruhr Üniversitesi ve Freie Universität Berlin’deki araştırmacılar,
enzimlerin hidrojen üretimindeki önemli katalitik basamaklarını açıklığa kavuşturdu. [FeFe]hidrojenazlar adı verilen enzimler, elektronları ve protonları hidrojene dönüştürürler. Bu
nedenle, potansiyel enerji kaynağının biyoteknolojik üretimi için bir adaydır. Araştırmanın
yazarlarından Prof. Thomas Happe, “Enzim yardımı ile endüstriyel ölçekte hidrojen üretmek
için, nasıl çalıştığını tam olarak anlamalıyız” diyor.
Bochum merkezli Fotobiyoteknoloji Çalışma Grubu’ndan Happe ve Dr. Martin Winkler
tarafından yönetilen ekip, Dr. Sven Stripp’in liderliğinde Nature Communications dergisinde
Berlin’de bulunan meslektaşlarıyla yapılan sonuçlar hakkında raporlar yayınladı.
Enzim İki Yönde Çalışır
Hidrojenazlar iki yönde çalışabilir: protonları ve elektronları hidrojene çevirirler ve hidrojeni
de protonlara ve elektronlara ayırırlar. Bu reaksiyonlar, H-kümesi olarak adlandırılan altı
demir ve altı sülfür atomu içeren kompleks bir yapı olan hidrojenazın aktif merkezinde
gerçekleşir. Katalitik süreç sırasında bu küme çok sayıda ara durumdan geçer.
Moleküler hidrojen (H2) ayrıldığında, hidrojen molekülü başlangıçta H-kümesine bağlanır.
Martin Winkler, “Hidrojenaz araştırmacıları her zaman reaksiyonun ilk basamağında H2‘nin
İnovatif Kimya Dergisi kaynak gösterilmeden paylaşılamaz.
eşit olmayan bir şekilde bölünmesi gerektiğine ikna olmuşlardır” açıklamasını yaptı. Bu
düşüncede: Pozitif olarak yüklü bir proton (H+) ve negatif yüklü bir hidrür iyonu (H–)
oluşturulur daha sonra iki proton ve iki elektron oluşturmak için çabucak reaksiyona devam
edilir. “Hidrür iyonunun aktif merkeze bağlandığı aktif enzimin hidrür durumu son derece
kararsızdır ve şimdiye kadar hiçkimse bunu doğrulayamadı” diyor Winkler. Kesin olarak
araştırmacıların elde ettiği durum budur.
Hile ile Kararsız Durum Görünür Hale Getirildi
Bir hile kullanarak, H-kümesinin durumunu hidrit iyonu ile büyüttüler, böylece
spektroskopik olarak doğrulanabildiler. Hidrojen bölündüğünde, reaksiyon ortakları,
protonlar, hidrit iyonları ve hidrojen molekülleri arasında bir kimyasal denge elde edilir. Üç
hidrojen durumunun konsantrasyonları, katalitik H-küme durumlarının dinamik dengesiyle
belirlenir. Araştırmacılar dışarıdan büyük miktarda proton ve hidrojen ilave edince, dengeyi
hidrit durumu lehine çevirdiler. Negatif yüklü hidrit iyonu bulunan aktif merkez daha fazla
miktarda birikmiştir, bu miktar ölçülebilmektedir.
Ekip ayrıca belirli bir şekilde değiştirilmiş hidrojenazlarla yapılan diğer deneylerde hidrojen
üretimi sırasında da meydana gelen hidrit ara halini göstermiştir.
Thomas Happe, “Bu hidrojenazların katalitik ilkesini ilk kez bir deneyde göstermeyi başardık
ve H-kümelenmesi, hidrojenin endüstriyel üretimi için oldukça etkili katalitik mekanizmasını
üretmede çok önemli bir temel oluşturuyor” diye özetliyor. Enzimler saniyede 10.000
hidrojen molekülüne dönüşebilirler.
Kaynak: phys.org
Yorumlar
İnovatif Kimya Dergisi kaynak gösterilmeden paylaşılamaz.