SYNTHETISCH ENZYM SPLITST ZUURSTOF IN AFZONDERLIJKE ATOMEN

Amerikaanse chemici hebben een ijzerbevattend synthetisch enzym gemaakt dat een zuurstofmolecuul (O2) splitst in twee reactieve zuurstofradicalen (Science, 11 aug). Bacteriën en andere levende organismen beschikken over enzymen met een ijzerion (Fe) die de splitsing biochemisch uitvoeren, maar voor chemici is het altijd een hele klus geweest om moleculen waarin twee dezelfde atomen gepaard voorkomen (H2, O2, N2) te splitsen. Chemici slaagden er pas aan het begin van de vorige eeuw in om ammoniak (NH3) te maken uit stikstof en waterstof, terwijl bacteriën al miljoenen jaren met enzymen (natuurlijke katalysatoren) stikstof uit de lucht oppikken en splitsen om hun DNA en eiwitten mee op te bouwen.

In hun synthetisch enzym omringen de Amerikanen het ijzerion met verbindingen met stikstofatomen. Dit, om te voorkomen dat een zuurstofatoom al te sterk aan het ijzer kan binden. De stikstofhoudende molecuulstaarten vormen een holte waarin ze de zuurstof iets verder weg van het ijzerion fixeren met waterstofbruggen, zwakke chemische bindingen. Zo in de tang genomen, valt het zuurstofmolecuul spontaan uiteen. Dit soort zuurstofstabilisatoren komen ook in de natuurlijke enzymen veelvuldig voor. Het ontstaan en verdwijnen van waterstofbruggen speelt in enzymatische reacties vaak een grote rol.

In veel natuurlijke enzymen is de plaats van de ontledingsreactie zodanig afgeschermd, dat er maar één zuurstofatoom gebonden blijft en het andere verder reageert tot water. Daarmee gaat de helft van de beschikbare chemische energie verloren. Het synthetische complex bleek wel in staat beide zuurstofatomen tegelijk weg te vangen en is dus twee keer zo goed.