Pesquisadores da Freie Universität Berlin e da Ruhr-Universität Bochum descobriram um princípio de reação crucial das enzimas produtoras de hidrogênio. Equipes lideradas pelo Dr. Ulf-Peter Apfel em Bochum e pelo Dr. Sven T. Stripp na Freie Universität investigaram a produção de hidrogênio molecular em algas verdes unicelulares. Eles foram capazes de demonstrar como a enzima consegue transferir dois elétrons em sucessão para dois íons de hidrogênio e, assim, assumir estados intermediários estáveis. O gás hidrogênio é visto como a fonte de energia do futuro. Assim, há considerável interesse industrial em elucidar o mecanismo da produção biológica. Os resultados foram publicados na última edição da revista. Angewandte Chemie .
Na natureza viva, uma variedade de reações químicas ocorre muito lentamente. O uso de enzimas aumenta a probabilidade ou a velocidade de uma reação (catálise). Freqüentemente, o suprimento e a remoção de elétrons também desempenham um papel - isso é conhecido como redução e oxidação. Enzimas especiais, as hidrogenases, acelerar a conversão de íons de hidrogênio (prótons) em gás hidrogênio com alta eficiência. Eles absorvem o excesso de elétrons gerados durante a fotossíntese e liberam gás hidrogênio como subproduto. Este processo pode ser descrito como uma redução de dois prótons com dois elétrons, em que a reação ocorre em várias etapas.
"Depois de receber um primeiro elétron, uma enzima é normalmente menos provável de aceitar uma segunda, "frisa o Dr. Sven Stripp. Apesar disso, dois elétrons podem ser transferidos para dois prótons. Usando enzimas hidrogenase sintéticas, espectroscopia infravermelha avançada, e métodos eletroquímicos, os pesquisadores investigaram como isso é possível. Eles demonstraram que a captação de um elétron no centro catalítico da enzima está associada à ligação de um próton. A carga positiva do próton compensa a carga negativa do elétron. Em química, esse processo é conhecido como transferência de elétrons acoplados a prótons (PCET). "Assim, o segundo elétron pode ser transferido com probabilidade comparável ao primeiro, "diz o Dr. Ulf-Peter Apfel.
De acordo com os autores, esta observação tem grande relevância para a compreensão do mecanismo catalítico das hidrogenases e para o projeto de complexos sintéticos para a produção de gás hidrogênio. Além disso, os cientistas especulam que os processos PCET poderiam explicar a absorção de vários elétrons em outras enzimas também porque muitas dessas macromoléculas carregam centros catalíticos de átomos de ferro e enxofre, semelhantes às das hidrogenases.
