绿藻中发现的酶可能替代昂贵的铂催化剂用于高效制氢

绿藻中发现的酶可能替代昂贵的铂催化剂用于高效制氢

绿藻中发现的酶可能替代昂贵的铂催化剂用于高效制氢
  
  质子和电子的耦合转移是制氢的关键,氢化酶可以像昂贵的铂催化剂一样高效地转化氢。为了使生物技术能够应用在这个领域,研究人员正在详细研究它们是如何工作的。
  
  波鸿大学(Ruhr-UniversitBochum)和牛津大学共同组建的一个团队发布在《美国国家科学院院刊(PNAS)》上最新报告指出,酶的质子和电子传递在空间上是分开的,但仍然是耦合的,这是高效率的决定性因素。该文章于2020年8月10日在线发表。

绿藻中发现的酶可能替代昂贵的铂催化剂用于高效制氢
绿藻中发现的酶可能替代昂贵的铂催化剂用于高效制氢

  
  自然界最有效的氢气制造者
  
  所谓的这一类[FeFe]-氢化酶,例如在绿藻中发现的,是自然界最有效的氢气制造者。它们可以产生和分解氢。实际的化学反应发生在酶深层的活性部位。“因此,反应所需的电子和质子必须找到一种有效的途径,”来自波鸿光生物技术研究组的Oliver Lampret博士解释道,他是这篇论文的作者之一。电子传输是通过一根电线进行的,可以说,它是由几个铁硫团簇组成的。质子通过由五个氨基酸和一个水分子组成的质子转移通道转运至活性中心。
  
  光生物技术研究组的负责人Thomas Happe教授说:“尽管已经知道存在质子耦合的电子转移机制,但研究人员迄今认为耦合只发生在活性中心。”
  
  蛋白质工程使耦合可见
  
  研究小组对氢化酶进行了操作,使得质子转移的速度明显减慢,但氢仍然可以被转化。利用动态电化学,他们发现氢转化率显着下降,更重要的是,需要显着的过电位来催化氢的产生或裂解。通过控制质子转移途径,研究人员间接地降低了电子转移的速率。
  
  Oliver Lampret总结道:“由于两个转移路径在空间上是分开的,我们假设这两个过程的远程协同耦合对于高效催化是必要的。”这一发现将有助于未来开发更高效的氢化酶催化剂。

Related Posts

低成本高效微藻培养新突破!农林废料解锁微藻产业可持续发展新路径

微藻生物膜附着培养,是当下极具潜力的绿色可持续生物质生产技术,在生物能源、环境治理、生物质资源化等领域应用前景广阔。但长期以来,高成本、难量产、耐久性差的载体材料短缺,一直是制约微藻规模化产业化发展的核心痛点。 针对这一产业难题,本研究创新选用废弃松木屑、甘蔗渣两类常见、低成本、无毒的农林木质纤维素废料作为微藻生物膜载体,开展规模化培养试验,为产业降本增效提供了全新解决方案。 研究证实,载体材料类 […]…

光语320吨反应器 Read More

光反应器差别在哪里?低价光生物反应器的真相

  好的光反应器和低价光生物反应器的差别在哪里?低价光生物反应器的真相   ——十四年行业深耕者:当”便宜”变成”贵”,劣质反应器如何侵蚀科研与产业根基   光语生物在光生物反应器行业深耕了十四年。十四年里,我们见过太多——见过用劣质玻璃管导致藻种大面积污染报废的实验室,见过灯珠半年光衰过半却找不到售后的大学生创业团队,见过买了低价设备两年后铝型材锈 […]…