关于如何制造氢燃料的研究进展

伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校Beckman高级科学与技术研究所的研究人员通过计算机模拟打开了一扇窗户，让他们看到氢气和氧气如何以及在何处通过反应手动离开酶的催化剂位点--H簇-其中氢转化为能量。

来自科罗拉多州戈尔登市国家可再生能源实验室的伊利诺伊州科学家和三个同事详细介绍了9月份期刊“结构”中的研究结果。他们发现的东西可以帮助解决长期存在的经济问题。因为氧气永久地与H簇中的氢气结合，所以停止产生氢气。结果，供应短缺。

许多微生物具有称为氢化酶的酶，其仅仅使用太阳光和水来产生基于氢的能量。

“理解氧气到达活性位点将提供对通过蛋白质工程如何增加氢气耐受性的见解，并进而使氢化酶成为氢燃料的经济来源，”伊利诺伊州物理学教授兼Beckman理论生物物理学领导者KlausSchulten说。组。

利用Schulten实验室开发的计算机建模-纳米级分子动力学(NAMD)和视觉分子动力学(VMD)-物理学博士生JordiCohen基于来自巴氏梭菌(Clostridiumpasteurianum)的氢化酶CpI的晶体结构创建了一个全原子模拟模型。

这个模型允许科恩可视化和跟踪氧气和氢化物如何与氢化酶的催化位点，气体结合的位置以及分子在离开时采取的路径。使用新的计算概念，他能够描述通过蛋白质的气体扩散，并准确地预测通常采用的扩散路径。

“结果发现令人惊讶，”舒尔滕说。“氢和氧化物通过蛋白质很快就会消失，但是，它们有很多不同之处。”

与较轻和较小的氢气相比，氧气需要更多的空间，保持接近几个良好局部化的波动通道。氢气更自由地流动。研究人员发现，由于蛋白质对氢气而言比对氧气更具多孔性，因此通过氧气途径进行氢化改性，但也通过完全新的通道接近氧气。

研究人员得出结论，通过蛋白质的遗传修饰可以关闭氢化酶的氧通道，从而增加氢化酶对氧的耐受性，而不会破坏氢气的释放。

SchultenandCohen的合着者是KwiseonKim，PaulKing和MichaelSeibert，他们都是国家可再生能源实验室。美国国立卫生研究院，国家科学基金会和美国能源部资助了这项研究。

NAMD是一种平行分子动力学代码，设计用于大型生物分子系统的高性能模拟.VMD是一种分子可视化程序，用于使用三维图形显示，动画和分析大型生物分子系统。

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