Biohidrogén napfényből

 

 

Kovács Kornél

MTA Szegedi Biológiai Központ, Biofizikai Intézet, H-6726 Szeged, Temesvári krt. 62.

 

 

Önként kínálkozik az ötlet: az óriási fúziós reaktor, amit Napnak hívunk és tőlünk biztonságos távolban üzemelve a földi léthez bőségesen elegendő energiát szolgáltat a következő több száz év igényeit könnyűszerrel kielégítve, valódi kiutat jelenthet az energetikai zsákutcából. Ahhoz, hogy a napenergiát hatékonyan munkára foghassuk, a legfontosabb feladat ennek az energiának a begyűjtése. Erre ma két, elvileg különböző megoldási lehetőséget ismerünk, az egyik a félvezető napelemeket használó fizikai, a másik biológiai rendszereket használ. A fotoszintézis kulcsfontosságú energia raktározási és szerves anyag felépítési folyamat. Ahhoz, hogy széles körben használható, tárolható, és szállítható formájában nyerjük ki a Nap könnyen elillanó energiáját valamilyen kémiai energiává kell átalakítani. A zöld növények és algák jó része a megkötött fényenergiát első lépésben vízbontásra használják fel. Az elektronokban rejlő kémiai energia akkor stabilizálódik, amikor valamilyen szerves molekula szintéziséhez használódik fel. Energetikailag leggazdaságosabb megoldás a vízbontás során képződő elektronok és protonok egyesítése hidrogénné. Így a gyakorlatilag kimeríthetetlen napfényt egy olyan körfolyamatban tesszük energetikailag hasznosíthatóvá, amelyben a tároláskor vizet bontunk összetevőire, a felhasználáskor pedig a komponensekből vizet állítunk elő.

 

A folyamat kulcsenzimét a hidrogenázt, csak baktériumokban és algákban találjuk meg. A hidrogenáz Ni és Fe atomokat tartalmazó metalloenzim. Kutatásaink tárgya a hidrogenáz működése, bioszintézisének és az aktív enzim összeszerelésének molekuláris mechanizmusa, valamint a szerkezet és stabilitás kapcsolatának megértése.

 

A biohidrogén termelésen kívül a hidrogenázok az oxidáló környezetben tevékenykedő mikroorganizmusoknak redukálószert biztosítanak. Természetes, hogy a sokrétű felhasználási lehetősége miatt a hidrogenáz enzimet a biotechnológia számos területén komoly ígéretként tartják számon. Az eredményes hasznosítás egyik fontos feltétele, hogy megfelelő stabilitású enzimet használjunk.

 

Referenciák:

G. Rákhely, A. Colbeau, J. Garin, P. M. Vignais, K. L. Kovács, Unusual gene organization of HydSL, the stable [NiFe] hydrogenase in the photosynthetic bacterium Thiocapsa roseopersicina. J. Bacteriol., 180, 1460-1465 (1998)

 

G. Rákhely, Z. H. Zhou, M. W. W. Adams, K. L. Kovács. Biochemical and molecular characterization of the [NiFe]hydrogenase from the hyperthermophilic Archaeon Thermococcus litoralis. Eur. J. Biochem., 266, 1158-1165. (1999)

 

C. Dahl, G. Rákhely, A. S. Pott, B. Fodor, M. Takács, A. Tóth, M. Kraeling, K. Győrfi, Á. Kovács, J. Tusz, K. L. Kovács. Genes involved in hydrogen and sulfur metabolism in phototrophic sulfur bacteria. FEMS Microbiol. Lett., 180, 317-324. (1999)

 

K. L. Kovács, Cs. Bagyinka, L. Bodrossy, B. Fodor, K. Győrfi, T. Hanczár, J. Ősz, G. Rákhely, M. Takács, A Tóth, J. Tusz, Recent advances in biohydrogen research. Eur. J. Physiol., 439, R81-R83. (2000)