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

Read More

从“跟跑”到“竞跑”我国微藻产业下一步拼什么

摘自:中国商报/2026 年/10 月/8 日/第 007 版  记者 陈文丽 年产量超万吨干重、占世界总产量一半以上,螺旋藻全球市场占有率约 60%、雨生红球藻产能占全球 80%以上……历经 30 年发展,我国微藻产业已实现从“跟跑”到“竞跑”的跨越式发展,我国也已成为全球最大的微藻生产国与消费市场。 市场前景广阔 微藻是地球最古老的光合自养生物之一。中国科学院武汉植物园研究 […]…

Read More

给菌藻穿上 “防护铠甲”!固定化菌藻共生,破解海水养殖尾水处理难题

 随着海水养殖业规模化发展,养殖尾水治理已经成为行业必须面对的现实课题。养殖过程产生的残饵、生物排泄物,会让废水中氮、磷等营养盐居高不下;再加上海水本身盐度波动大,如果尾水直接排放,极易诱发近海富营养化,破坏海洋生态平衡。 菌藻共生是广受关注的绿色生态处理技术:微藻通过光合作用产氧,供给细菌降解污染物;细菌代谢释放二氧化碳,反过来又成为微藻生长碳源,二者协同实现营养盐消减。 但传统悬浮式 […]…

Read More

一株本土螺旋藻,如何在盐碱地上撑起世界级微藻产业

螺旋藻,直径只有头发丝十分之一的微小蓝绿色微藻,肉眼难以看清全貌,却蕴藏巨大产业能量。在内蒙古鄂托克旗的盐碱大地上,曾经草木稀疏、庄稼难长的碱湖,依托本土选育的钝顶螺旋藻,一步步成长为全球瞩目的 “世界藻都”。 从本土藻种发现、盐碱地驯化养殖,到园区集群化生产,再向生物医药前沿赛道破圈。三十余年时间,小小的螺旋藻完成了破荒、破局、破圈的跨越式发展,也为国内微藻产业化提供了一份可借鉴的县域发展样本。…