Wat zijn moleculaire motoren?

09/14/2014 by admin

Moleculaire motoren zijn samenstellingen van eiwitten in de cellulaire omgeving van levende organismen die door complexe vouwen en chemische processen, kunnen mechanische beweging uitvoeren voor verschillende doeleinden, zoals materialen of elektrische ladingen transporteren binnen het cytoplasma van een cel of repliceren DNA en andere verbindingen . Moleculaire motor-eiwitten zijn ook van fundamenteel belang voor spiercontracties en acties zoals de beweging van bacteriën door middel van een soort propeller aangedreven zwemmen beweging. De meeste natuurlijke moleculaire motoren afkomstig chemische energie voor beweging vanuit dezelfde fundamentele proces dat organismen om energie voor levensonderhoud produceren - door de afbraak en synthese van de verbinding adenosine trifosfaat (ATP).

Hoewel op een basisniveau moleculaire motoren presteren veel van dezelfde functies als electro-mechanische motoren op de macroscopische menselijke schaal, ze opereren in een heel ander soort omgeving. De meeste moleculaire motor activiteit vindt plaats in een vloeibare omgeving die wordt aangedreven door thermische krachten en rechtstreeks door de willekeurige beweging van nabijgelegen moleculen, zogenaamde Brownse beweging. Deze biologische omgeving, samen met de complexiteit van eiwitvouwing en chemische reacties die een moleculaire motor aanvoert om functie heeft inzicht geven in hun gedrag die decennia van onderzoek genomen.

Onderzoek in de nanotechnologie op atomaire en moleculaire schaal heeft zich gericht op het nemen van biologische materialen en de productie van moleculaire motoren die de motoren waarmee alledaagse techniek vertrouwd lijken. Een prominent voorbeeld hiervan was een motor gebouwd door een team van wetenschappers van de Universiteit van Boston van Massachusetts in de Verenigde Staten in 1999, dat bestond uit 78 atomen, en nam vier jaar werk te bouwen. De motor heeft een draaiende as die enkele uren zou één omwenteling maken en is ontworpen om te draaien in slechts één richting. De moleculaire motor zich op de ATP-synthese als energiebron en werd gebruikt als een onderzoeksplatform om de fundamenten van de overgang van chemische energie in mechanische beweging te begrijpen. Vergelijkbaar onderzoek is inmiddels afgerond door Nederlandse en Japanse wetenschappers met behulp van koolstof op synthetische moleculaire motoren aangedreven door licht en warmte-energie, en de recente pogingen produceren vanaf 2008 hebben een methode voor het creëren van een motor die een continu niveau van rotatie-koppel produceert ontwikkeld.

Biologisch, moleculaire motoren hebben een gevarieerde lijst met functies en structuren. De belangrijke verkeersader motoren worden aangedreven door de eiwitten myosine, kinesine, en dynein, en actine is het belangrijkste eiwit in spiercontracties gezien in soorten zo divers als algen voor de mens. Onderzoek naar hoe deze eiwitten functioneren detaillering van 2011 die nu bekend geworden dat voor elke molecule van ATP die een 50 nanometer lange molecuul kinesine verbruikt is staat chemische lading bewegen een afstand van 8 nanometer binnen een cel. Kinesine is ook bekend 50% efficiënt in het omzetten van chemische energie in mechanische energie en kan produceren 15 keer meer vermogen voor zijn omvang dan een standaard benzinemotor kan zijn.

Myosine is bekend dat de kleinste moleculaire motoren zijn, maar het is essentieel spiercontracties en een vorm van ATP ATP synthase is ook een moleculaire motor wordt opgebouwd adenosine difosfaat (ADP) voor energieopslag ATP. Misschien wel de meest opmerkelijke natuurlijke moleculaire motor ontdekt als van 2011, echter, is degene die de bevoegdheden van de beweging van bacteriën. Een haar uitsteeksel op de achterkant van een bacterie een flagellum draait met een propeller aangedreven beweging die, indien opgeschaald naar de menselijke niveau van gewone motoren 45 keer krachtiger dan de gemiddelde benzinemotor is.