על העוקם

זרזים בהשראת אנזימים מהטבע

מאת: יעל הלפמן כהן

"אם יש משהו בטבע שיודע לעשות קטליזה בצורה הטובה ביותר זה אנזים." אומרת נעה סופר-לוגסי, חוקרת במעבדה לאלקטרוכימיה ואנרגיה בטכניון.

אנזים הוא מולקולה ביולוגית (ברוב המקרים חלבון) שמזרזת תגובות כימיות בתאים של יצורים חיים. האנזים נקשר לחומר שעליו הוא פועל (סובסטרט), מוריד את אנרגיית השפעול שנדרשת לתגובה ומשחרר את התוצר.

מסתבר שבטבע, האתרים הפעילים של אנזימים בדרך כלל אינם שטוחים. המבנה שלהם יותר עקמומי או קעור בתלת ממד. בהמוגלובין למשל האתר הפעיל לקישור של חמצן המכיל אטום ברזל הוא עקמומי. מכיוון שיש קשר בסיסי בין מבנה לפונקציה, נעה וצוות המחקר במעבדה שיערו שהמבנה העקמומי בעל תפקיד בזירוז התגובה. במחקר ביקשו לבדוק אם ניתן לשחזר את המבנה גם במערכת אי-אורגנית במעבדה, ולקבל ביצועים דומים של זירוז כמו בטבע.

נעה התמקדה בזרזים מבוססי פחמן עם אתר קטליטי של ברזל, כלומר אתרים שמכילים אטום ברזל ומשמשים בזירוז תהליכי חמצון / חיזור אלקטרוכימיים.

במעבדה נבנו מודלים של זרזים אי אורגניים, גם בעלי אתרים שטוחים, וגם בעלי אתרים עקמומיים כמו בטבע,  לשם השוואה. התוצאות הראו שיש הבדל במועד תחילת התגובה, כלומר בכמות האנרגיה שנדרשה לצורך שפעול התגובה. באתרים בעלי המבנה העקמומי נדרשה פחות אנרגיה.

אין עוד תשובה מדעית מוחלטת לקשר בין המבנה העקמומי לזירוז התגובה אך יש מספר השערות. יתכן ולמולקולה הנקשרת יש אפיניות (משיכה) גבוהה למבנה עקמומי, אולי בגלל הגישה הגיאומטרית הנוחה יותר. באופן כללי ידוע כי אתרים פחות יציבים הם אתרים יותר פעילים, ויתכן והמבנה העקמומי משפיע על יציבות האתר.

היישומים האפשריים הם בתחום הזרזים והקטליזה.

השראה זו מאפשרת תכנון אתרים קטליטיים סינתטיים שמחקים את הגאונות והיעילות הטבעית הזו. "דמיינו אנזים ש'יודע' בדיוק איך לפרק מולקולה – עכשיו אנחנו בונים משהו דומה!" אומרת נעה.

כבר כיום יש שימוש במתכות לזירוז תהליכים למשל בתאי דלק. משתמשים בעיקר בפלטינה שהיא זרז טוב, ויציב, שאינו עובר דגרגציה (התפרקות) אך מצד שני הוא גם נדיר בטבע ולכן יקר. הרעיון הוא להחליף את הפלטינה בחומרים נפוצים וזולים יותר, אך להנדס אותם למבנה ההופך אותם ליעילים ברמת יעילות המתקרבת אל הפלטינה. הרעיון הוא "לקחת השראה מאנזימים פשוטים ולבנות טכנולוגיה שתשנה את עולם האנרגיה", מסכמת נעה.

ידיעה זו נכתבה בעקבות ראיון עם נעה סופר-לוגסי.

קישור למעבדה בטכניון.

בתמונה: מבנה האתרים הקטליטים בזרזים אי אורגנים  שהוכנו במעבדה – דיאגרמה

 

רוצה לדעת עוד?

תקנון האתר

כללי
אתר נייצ'ר קוד הוקם כדי לספק שירותי חדשנות בהשראת הטבע, והנך מוזמן לקחת בו חלק בכפוף להסכמתך לתנאי השימוש אשר יפורטו להלן.
השימוש באתר זה, כמו גם תכניו והשירותים המוצעים בו, עשויים להשתנות מעת לעת.

 

קניין רוחני
1. האתר כמו גם כל המידע שבו לרבות גרפיקות, תמונות, טקסטים, מצגות, ומשחקים, שייכים במלואם לנייצ'ר קוד ומהווים קניין רוחני בלעדי של החברה.
2. המשתמש רשאי לעשות בחומרים שבאתר שימוש הוגן למטרות לימוד עצמי, מחקר, סקירה ודיווח עיתונאי, תוך ציטוט חלקי וסביר מתוך החומר והמידע המופיע באתר, ותוך איזכור המקור.
3. אסור למשתמש לעשות בחומר המופיע באתר כל שימוש אחר, לרבות שימוש מסחרי, אלא לאחר קבלת רשות בכתב מנייצ'ר קוד.

 

קישורים לאתרים אחרים
באתר זה נמצאים קישורים לאתרים אחרים. הקישורים נועדו לנוחיות המשתמש בלבד. אין לנייצ'ר קוד כל אחריות בנוגע לחומר המופיע באתרים אלו.


ביצוע תשלומים בכרטיסי אשראי
באמצעות אתר זה ניתן לבצע תשלומים עבור ספרים, קורסים, והכשרות לנייצ'ר קוד, בכרטיסי אשראי.
השימוש באתר לצורך זה מוגבל למי שגילם מעל שמונה עשרה שנים בלבד. שימוש בכרטיס אשראי באחריות בעל הכרטיס בלבד.

סליקת התשלומים באתר מבוצעת ע"י צד שלישי, ואין בעלי האתר נושאים בכל אחריות לסליקה.
נייצ'ר קוד מתחייב שלא לפגוע בפרטיות מבצעי התשלום באמצעות האתר, ולפעול בכפוף להוראות חוק הגנת הפרטיות, התשמ"א – 1981.
ביטול עיסקת תשלום שנעשית באמצעות אתר זה יהיה בהתאם לקבוע בחוק הגנת הצרכן, התשמ"א – 1981.
דף התשלום באתר מאובטח על ידי תקן אבטחה PCI DSS Level-1

 

הדין החל וסמכות שיפוט
 על תקנון זה חלים דיני מדינת ישראל. לבתי המשפט  בתל אביב הסמכות הבלעדית והייחודית לדון בכל תביעה ו/או עניין הנוגעים או הקשורים לשימוש באתר.  

 
לדיווח על תקלות נא לפנות אל yael@naturecode.co.il

 
דילוג לתוכן