Hvad er Molecular Motors?

Molekylære motorer er samlinger af proteiner i det cellulære miljø for levende organismer, som, gennem komplekse folde og kemiske processer, kan udføre mekanisk bevægelse til forskellige formål, såsom at transportere materialer eller elektriske ladninger i cytoplasmaet i en celle eller kopierer DNA og andre forbindelser . Molekylære motoriske proteiner er også afgørende for muskelsammentrækninger og handlinger såsom flytning af bakterier gennem en form for propeldrevne svømning bevægelse. De fleste naturlige molekylære motorer udlede kemisk energi til bevægelse fra den samme grundlæggende proces, organismer bruger til at producere energi til livet support - af fordelingen og syntesen af ​​forbindelsen adenosin trifosfat (ATP).

Selv på et grundlæggende niveau molekylære motorer udføre mange af de samme funktioner som elektromekaniske motorer på makroskopiske menneskelig skala, de opererer i en meget anderledes type miljø. Mest molekylær motorisk aktivitet foregår i et flydende miljø, der er drevet af termiske kræfter og direkte berørt af den tilfældige bevægelse af nærliggende molekyler, kendt som Brownsk bevægelse. Denne økologiske miljø, sammen med den komplekse karakter af protein foldning og kemiske reaktioner, en molekylær motor afhængig at fungere, har gjort at få en forståelse af deres adfærd, der har taget årtiers forskning.

Forskning i nanoteknologi på det atomare og molekylære skala har fokuseret på at tage biologiske materialer og fremstilling molekylære motorer, der ligner motorerne, som dagligdags teknik er velkendt. Et fremtrædende eksempel på dette var en motor konstrueret af et team af forskere ved Boston College of Massachusetts i USA i 1999, der bestod af 78 atomer, og tog fire års arbejde at konstruere. Motoren havde en roterende spindel, der ville tage flere timer at gøre en omdrejning og er designet til at rotere i én retning. Den molekylære motor påberåbt ATP syntese som energikilde og blev brugt som en forskningsplatform til at forstå de grundlæggende principper for overgangen kemisk energi til mekanisk bevægelse. Lignende forskning er siden blevet afsluttet ved hollandske og japanske forskere ved hjælp af kulstof til fremstilling af syntetiske molekylære motorer drevet af lys og varme energi, og de seneste forsøg fra 2008 har udviklet en metode til at skabe en motor, der producerer en kontinuerlig niveau af drejningsmoment.

Biologisk molekylære motorer har en mangfoldig liste over funktioner og strukturer. De store transport- motorer er drevet af den proteinerne myosin, kinesin og dynein, og actin er den største protein til stede i muskelsammentrækninger set i arter så forskellige som alger til mennesker. Forskning i hvordan disse proteiner funktion er blevet så detaljeret fra 2011, at det nu er kendt, at for hver molekyle ATP at en 50-nanometer-lange molekyle kinesin forbruger, er den i stand til at bevæge sig kemisk last en afstand på 8 nanometer inden en celle. Kinesin er også kendt for at være 50% effektiv i at omdanne kemisk energi til mekanisk energi og er i stand til at producere 15 gange mere strøm for sin størrelse end en standard benzinmotor kunne.

Myosin er kendt for at være den mindste af molekylære motorer, men det er vigtigt at muskelsammentrækninger, og en form for ATP kaldet ATP syntase er også en molekylær motor, der anvendes til at opbygge adenosindiphosphat (ADP) til energilagring ATP. Måske den mest bemærkelsesværdige naturlige molekylære motor opdaget fra 2011, dog er den, der driver bevægelighed for bakterier. En hårlignende fremspring på bagsiden af ​​en bakterie kaldet en flagel spinder med en propeldrevne bevægelse, som, hvis opskaleret til det menneskelige plan dagligdags motorer ville være 45 gange kraftigere end den gennemsnitlige benzinmotor.


© 2019 Zajacperrone.com | Contact us: webmaster# zajacperrone.com