Co jsou molekulární motory?

Molekulární motory jsou sestavy proteinů v buněčném prostředí živých organismů, které mohou prostřednictvím komplexního skládacího a chemického procesu provádět mechanický pohyb pro různé účely, jako je transportní materiály nebo elektrické náboje v cytoplazmě buňky nebo replikovat DNA a další a dalšíSloučeniny.Molekulární motorické proteiny jsou také zásadní pro svalové kontrakce a účinky, jako je pohyb bakterií pomocí typu plavání poháněného vrtulí.Většina přírodních molekulárních motorů odvozuje chemickou energii pro pohyb ze stejného základního procesu, který organismy používají k produkci energie pro podporu života mdash;Rozkladem a syntézou sloučeniny adenosinripposfátu (ATP).

Ačkoli na molekulárních motorech základní úrovně provádějí mnoho stejných funkcí jako elektromechanické motory v makroskopickém lidském měřítku, fungují v mnohem odlišném typu prostředí.Většina molekulárních motorických aktivity probíhá v kapalném prostředí, které je poháněno tepelnými silami a přímo ovlivněno náhodným pohybem blízkých molekul, známých jako Brownian Motion.Toto organické prostředí, spolu s komplexní povahou proteinového skládání a chemických reakcí, na které se molekulární motor spoléhá na fungování, způsobilo, že získalo porozumění jejich chování, které trvalo desetiletí výzkumu.Měřítko se zaměřilo na užívání biologických materiálů a výrobních molekulárních motorů, které se podobají motorům, se kterými je každodenní inženýrství známé.Prominentním příkladem toho byl motor vytvořený týmem vědců na Boston College of Massachusetts v USA v roce 1999, který se skládal ze 78 atomů, a postavil čtyři roky práce.Motor měl rotující vřeteno, které by trvalo několik hodin, než provedl jednu revoluci, a byl navržen tak, aby se otáčel pouze jedním směrem.Molekulární motor se spoléhal na syntézu ATP jako na její zdroj energie a byl použit jako výzkumná platforma k porozumění základům přechodu chemické energie do mechanického pohybu.Podobný výzkum od té doby dokončil nizozemští a japonští vědci používající uhlík k výrobě syntetických molekulárních motorů poháněných světlou a tepelnou energií a nedávné pokusy o rok 2008 vyvinuly metodu pro vytvoření motoru, který vytváří nepřetržitou úroveň rotačního točivého momentu

Biologicky mají molekulární motory rozmanitý seznam funkcí a struktur.Hlavní transportní motory jsou poháněny proteiny myosinem, kinesinem a dyneinem a aktin je hlavním proteinem přítomným ve svalových kontrakcích, které jsou u druhů považovány za stejně rozmanité jako řasy pro lidi.Výzkum toho, jak se tyto proteiny fungují, se stal tak podrobným od roku 2011, že je nyní známo, že pro každou molekulu ATP, že 50 nanometrometrová molekula kinesinu spotřebuje, je schopen přesunout chemický náklad o vzdálenost 8 nanometrů uvnitřbuňka.Kinesin je také známo, že je 50% účinný při přeměně chemické energie na mechanickou energii a je schopen produkovat 15krát větší výkon pro svou velikost, než by mohl standardní benzínový motor.

Myosin je známý jako nejmenší z molekulárních motorů, přesto je toNezbytný pro svalové kontrakce a forma ATP zvané ATP syntáza je také molekulární motor používaný k vytváření adenosin difosfátu (ADP) pro skladování energie jako ATP.Snad nejpozoruhodnější přírodní molekulární motor objevený od roku 2011 je však ten, který pohání pohyb bakterií.Projekce podobná vlasům na zadní straně bakterií zvaných bičík se točí s pohybem řízeným vrtulí, který, pokud by se zmenšil na lidskou úroveň každodenních motorů, by byla 45krát silnější než průměrný benzínový motor.