氢气通过调节氧化还原酶发挥作用

氧化还原酶是能催化两分子间发生氧 化还原作用的酶的总称。其中氧化酶（oxidase;oxydase）能催化物质被氧气所氧化的作用，脱氢酶（dehydrogenase）能催化从物质分子脱去氢的作用。主要存在于细胞中。氧化还原酶催化底物的氧化或还原，反应时需要电子供体或受体。以氧为受体的称为氧 化酶。尚有伴随着氧化而脱羧的酶，或产生的羧酸和磷酸结合成混合酸无水化合物的酶。它们都包括在氧化还原酶中。还有分别分类为以过氧化氢作为受体的过氧化 物酶、过氧化氢酶（酶编号第2位11），以氢作为供体的氢化酶（第2位：12）、加氧酶（第2位13，14）。

氢化酶是自然界厌氧微生物体内存在的一种金属酶，它能够催化氢气的氧化或者质子的还原这一可逆化学 反应（图1）。根据氢化酶活性中心所含金属的不同，可以分为镍铁氢化酶，铁铁（唯铁Iron-only）氢化酶等。

氢气是氢 化酶的产物，那么就非常有可能具有催化这种酶活性的作用。最近的文献就是证明了这种效应（见后），氢气生物学效应的一种可能，抑制高等生物氢化酶活性。在低等生物氢化酶的作用是合成氢气，但在高等生物仍有氢化酶的 同类，而且有很多种类，这些酶的作用不在是产生氢气（也许仍能产生），而是具有催化氧化还原反应的作用，例如细胞色素C氧化酶酶，这个酶在氧化磷酸化的末端，是高等生物利用氧气的最重要过程的最关键位置。我一直感觉这个酶应该会受到氢 气的影响，即使属于氢化酶，也应该具有类似的特点，另外在氧化磷酸化过程的其他酶，也有可能受到氢气的影响，他们是传递氢原子的，氢气也有可能会影响他们 的活性，如果真是这样，氢气的意义就大了，实在是太大了。

Potential Hydrogen Bottleneck in Nickel-Iron Hydrogenase.

Keith JM, Hall MB.

Department of Chemistry, Texas A&M University, College Station, Texas 77843.

Abstract

The role of two-state reactivity at the enzyme active site with respect to binding of molecular H(2) for the high- and low-spin of [NiFe] hydrogenase (Ni-SI forms) is examined by density functional theory. In addition to examination of a single H(2) molecule binding at either the Ni or Fe of the active site, the possibility that H(2) binds simultaneously at each metal center in the active site of this enzyme is examined. The concurrent binding of two molecules of H(2) suggests a potential hydrogen bottleneck in which high concentrations might lead to a decrease in the rate of hydrogen oxidation.