为什么铜比铁更适合参与血红素铜氧化酶活化和还原氧气到水过程

Ambika Bhagi-Damodaran, Matthew A. Michael, QianHong Zhu, Julian Reed, Braddock A. Sandoval, Evan N. Mirts, Saumen Chakraborty, Pierre Moenne-Loccoz, Yong Zhang and Yi Lu

Nat. Chem., DOI: 10.1038/NCHEM.2643

血红素铜氧化酶（HCO）是从细菌到真核生物和人类等许多生命体的有氧呼吸过程所需的末端酶。其包含一个能催化氧气四电子还原成水及将化学能转化成细胞过程所需的能量形式ATP的异性双核血红素-铜中心。但是目前为止非血红素金属的角色及为何不选用铜以外的其他金属（例如铁）的原因还未探究清楚。最近、Yi Liu等人的研究成果显示：还原氧气到水的过程需要快速的电子转移及有效的O-O键断裂，相对于铁而言，铜具有驱动电子快速转移所学的更高的能量和弱化O-O键键能的能力。事实上，与其他3d过渡金属相比，铜是唯一一个既具有氧化还原活性又包含最多的可活化O-O键键能的d电子。这项工作将为我们了解自然界各种生化反应中特定金属的选择，将有助于寻找能源技术及其他工业应用所需的新型生物活性催化剂。