氢化酶 (英语:Hydrogenase )是一种可以可逆地催化 氢气 氧化还原的酶 ,如下方程式:
(1) H2 + Aox → 2H+ + Ared
(2) 2H+ + Dred → H2 + Dox
式(1)是氢气的氧化过程,Aox 为电子受体,即氧化剂 ,如氧气 、硝酸根 、硫酸根 、二氧化碳 、富马酸 等等;式(2)是质子的还原过程,Dred 为电子给体,是还原剂 ,比如铁氧还蛋白 和细胞色素 c3。所以,在生物体内,小分子和大的生物蛋白分子都可以作为实质的电子的给体或者受体。[ 1]
根据氢化酶活性中心的金属原子组成,可以分为3类:镍铁类, 双铁类,和单铁类。它们的活性中心的结构如下图所示。
2004之前,单铁氢化酶被误认为是不含金属中心的。后来,Thauer等人确认这种“无金属”酶的活性中心事实上含有一个铁原子。[ 2]
与双铁类氢化酶不同的是,单铁氢化酶的活性中心只包含一个铁原子,而且没有铁-硫簇结构。镍铁类和双铁类氢化酶有一些共同点,比如每个酶都只有一个活性中心,每个活性中心都有铁-硫簇结构,它们的金属活性中心都有一氧化碳 (CO)和氰 根离子(CN- )配体。[ 3]
三种氢化酶和它们的金属活性中心的结构:(A)镍铁类, (B)双铁类和(C)单铁类
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1HFE (页面存档备份 ,存于互联网档案馆 ) - PDB structure of [FeFe]-hydrogenase from Desulfovibrio desulfuricans
1C4A (页面存档备份 ,存于互联网档案馆 ) - PDB structure of [FeFe]-hydrogenase from Clostridium pasteurianum
1UBR (页面存档备份 ,存于互联网档案馆 ) - PDB structure of [NiFe]-hydrogenase from Desulfovibrio vulgaris
1CC1 (页面存档备份 ,存于互联网档案馆 ) - PDB structure of [NiFeSe]-hydrogenase from Desulfomicrobium baculatum
Animation - Mechanism of [NiFe]-hydrogenase