Was sind molekulare Motoren?

Molekulare Motoren sind Ansammlungen von Proteinen in der zellulären Umgebung lebender Organismen, die durch komplexe Faltung und chemische Prozesse mechanische Bewegungen für verschiedene Zwecke durchführen können, z.Verbindungen.Molekulare motorische Proteine sind auch für Muskelkontraktionen und -aktionen wie die Bewegung von Bakterien durch eine Art propellergetriebener Schwimmbewegung von grundlegender Bedeutung.Die meisten natürlichen molekularen Motoren leiten chemische Energie für Bewegung aus demselben grundlegenden Prozess ab, mit dem Organismen Energie für die Lebensunterstützung mdash produzieren.Durch den Zusammenbruch und die Synthese des zusammengesetzten Adenosintriphosphat (ATP).

ausgeübt auf grundlegende Molekularmotoren aus der grundlegenden Ebene sind viele der gleichen Funktionen wie elektro-mechanische Motoren im makroskopischen menschlichen Maßstab aus, operieren sie in einer anderen Art von Umgebung.Die meisten molekularen motorischen Aktivitäten findet in einer flüssigen Umgebung statt, die von thermischen Kräften angetrieben und direkt von der zufälligen Bewegung der nahe gelegenen Moleküle betroffen ist, die als Brownsche Bewegung bezeichnet werden.Diese organische Umgebung, zusammen mit der Komplexität der Proteinfaltung und der chemischen Reaktionen, auf die ein molekularer Motor zu funktionieren, hat das Verständnis ihres Verhaltens erlangt, das jahrzehntelange Forschung erforscht hat.Die Skala hat sich darauf konzentriert, biologische Materialien und molekulare Motoren herzustellen, die den Motoren ähneln, mit denen die tägliche Ingenieurwesen vertraut sind.Ein herausragendes Beispiel hierfür war ein Motor, der 1999 von einem Wissenschaftlerteam am Boston College of Massachusetts in den USA konstruiert wurde und aus 78 Atomen bestand, und dauerte vier Jahre Arbeit, um zu bauen.Der Motor hatte eine rotierende Spindel, die mehrere Stunden dauern würde, um eine Revolution zu machen, und wurde so konzipiert, dass sie sich nur in eine Richtung dreht.Der molekulare Motor stützte sich auf die ATP -Synthese als Energiequelle und wurde als Forschungsplattform verwendet, um die Grundlagen der Übergang chemischer Energie in mechanische Bewegung zu verstehen.Ähnliche Untersuchungen wurden seitdem von niederländischen und japanischen Wissenschaftlern durchgeführt, die Kohlenstoff verwenden, um synthetische molekulare Motoren zu produzieren, die durch Licht- und Wärmeenergie angetrieben werden, und jüngste Versuche ab 2008 haben eine Methode zur Schaffung eines Motors entwickelt, das ein kontinuierliches Niveau des Drehdrehmoments erzeugt.

Biologisch haben molekulare Motoren eine vielfältige Liste von Funktionen und Strukturen.Die Haupttransportmotoren werden von den Proteinen Myosin, Kinesin und Dynein angetrieben, und Actin ist das Hauptprotein, das in Muskelkontraktionen vorhanden ist, die bei so unterschiedlichen Arten wie Algen für den Menschen vorhanden sind.Erforschung der Funktionsweise dieser Proteine ist ab 2011 so detailliert geworden, dass nun bekannt ist, dass für jedes ATP-Molekül, dass ein 50-nanometer langes Molekül von Kinesin konsumiert wird, chemische Ladung in einer Entfernung von 8 Nanometern in sich bewegen kanneine Zelle.Kinesin ist auch zu 50% effizient bei der Umwandlung chemischer Energie in mechanische Energie und in der Lage, 15 -mal mehr Leistung für seine Größe zu erzeugen als ein Standard -Benzinmotor könnte.

Myosin ist bekannt als die kleinsten molekularen Motoren, aber es ist jedochEssentiell für Muskelkontraktionen und eine Form von ATP, die als ATP -Synthase bezeichnet wird, ist auch ein molekularer Motor, der zum Aufbau von Adenosin -Diphosphat (ADP) zur Energiespeicherung als ATP verwendet wird.Der vielleicht bemerkenswerteste natürliche molekulare Motor, der bis 2011 entdeckt wurde, ist jedoch derjenige, der die Bewegung von Bakterien betreibt.Eine haarähnliche Projektion auf der Rückseite eines Bakteriens, das als Flagellum mit einer propellergetriebenen Bewegung bezeichnet wird und die, wenn sie sich auf das menschliche Niveau der Alltagsmotoren auswirkt, 45-mal leistungsfähiger wäre als der durchschnittliche Benzinmotor.