3d struktura proteinů, zdroj: Wikipedia, licence obrázku public domain
3d struktura proteinů, zdroj: Wikipedia, licence obrázku public domain

Enzym nitrogenáza umí produkovat i vodík

Nitrogenázu využívají některé bakterie pro fixaci dusíku za pokojové teploty. Je to reakce velmi zajímavá, když si uvědomíme, jak je molekula dusíku jinak nereaktivní.
Pro přímou „anorganickou“ syntézu amoniaku z prvků potřebujeme vysoký tlak, teplotu a katalyzátory – i když existují i pokusy o jiné cesty (viz také: Výroba amoniaku syntézou při pokojové teplotě). Oxidy dusíku zase z obou prvků vznikají v atmosféře účinkem blesku, tedy rovněž v dost extrémních podmínkách.

Nicméně zpět k samotnému enzymu. Nitrogenáza některých bakterií umí navíc vyrábět také vodík. Molekulární dusík totiž enzym převádí na amoniak, tj. do redukované formy, stejně tak umí v nepřítomnosti dusíku ale redukovat i vodík – kationt H+ na neutrální molekulu. Nový výzkum ukázal, že nitrogenáza dokáže vodík produkovat dokonce hned dvěma způsoby.
Samotné aktivní místo enzymu představuje de facto hydrid železa. Vědci z Pacific Northwest National Laboratory, Utah State University, Northwestern University a University of Utah ukázali, že jde vlastně o reakci H+ + H-. Nitrogenázu umístili na elektrodu a pak sledovali, jak funguje kinetika reakce. Dále také zkoumali, kdy jaký vodík vstupuje do reakce pomocí různých izotopů (deuteria). Na kofaktoru (kofaktor/koenzym = neproteinová část enzymu, evolučně zřejmě velmi dávného původu) nitrogenázy se vodík nachází jak v hydridové vazbě se železem, tak i jako navázaný na síru (skupina SH). Nakonec se podařilo ukázat, že teoretický model a pozorování spolu souhlasí, tj. zase demonstrovat pokročilost současné „výpočetní/simulační chemie“.
Studie byla publikována v Journal of the American Chemical Society. Chápání detailního fungování enzymu by se mohlo využít při nových postupech průmyslové výroby vodíku i amoniaku.

Zdroj: Phys.org

Poznámky:
Co využití nitrogenázy přímo k výrobě vodíku? Zde je asi problém, že enzym vyžaduje anaerobní podmínky (to mu musí zajistit i bakteriální buňka, respektive její rostlinný symbiont), kyslíkem vznikajícím při rozkladu vody by se mohl otrávit (i když by kyslík vznikal na jiné elektrodě?). Nicméně by enzym asi mohl vytvářet vodík z jiných látek, sulfanu apod.
V kofaktoru nitrogenázy se kromě železa nachází také molybden. I když je ho v živých organismech málo, jedná se o klíčový biogenní prvek. Podle některých teorií dokonce právě nedostatek molybdenu brzdil až do počátku kambria celou biologickou evoluci.

Týden na ITBiz: Umělá inteligence jako nadřízený

Vedou agilní metody vývoje k vyhoření programátorů? Jepičí život firem po ICO. Kdo koho koupil. …

Používáme soubory cookies pro přizpůsobení obsahu webu a sledování návštěvnosti. Data o používání webu sdílíme s našimi partnery pro cílení reklamy a analýzu návštěvnosti. Více informací

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close