Τι είναι οι μοριακοί κινητήρες;

Οι μοριακοί κινητήρες είναι συγκροτήματα πρωτεϊνών εντός του κυτταρικού περιβάλλοντος των ζωντανών οργανισμών που, μέσω σύνθετων αναδίπλωσης και χημικών διεργασιών, μπορούν να εκτελούν μηχανική κίνηση για διάφορους σκοπούς, όπως για μεταφορικά υλικά ή ηλεκτρικά φορτία εντός του κυτταροπλάσματος ενός κυττάρου ή αναπαραγωγής DNA και άλλωνενώσεις.Οι μοριακές πρωτεΐνες του κινητήρα είναι επίσης θεμελιώδεις για τις μυϊκές συστολές και τις δράσεις όπως η κίνηση των βακτηρίων μέσω ενός τύπου κίνησης κολύμβησης που βασίζεται στην έλικα.Οι περισσότεροι φυσικοί μοριακοί κινητήρες παράγουν χημική ενέργεια για κίνηση από την ίδια βασική διαδικασία που χρησιμοποιούν οι οργανισμοί για την παραγωγή ενέργειας για υποστήριξη ζωής mdash.Με την κατανομή και τη σύνθεση της ένωσης τριφωσφορικής αδενοσίνης (ΑΤΡ)

Αν και σε βασικούς μοριακούς κινητήρες εκτελούν πολλές από τις ίδιες λειτουργίες με τους ηλεκτρο-μηχανικούς κινητήρες στην μακροσκοπική ανθρώπινη κλίμακα, λειτουργούν σε ένα πολύ διαφορετικό είδος περιβάλλοντος.Η περισσότερη μοριακή κινητική δραστηριότητα λαμβάνει χώρα σε ένα υγρό περιβάλλον που οδηγείται από θερμικές δυνάμεις και επηρεάζεται άμεσα από την τυχαία κίνηση των κοντινών μορίων, γνωστών ως Brownian Motion.Αυτό το οργανικό περιβάλλον, μαζί με τη πολύπλοκη φύση της αναδίπλωσης πρωτεϊνών και των χημικών αντιδράσεων που ένας μοριακός κινητήρας βασίζεται στη λειτουργία, έχει καταστήσει την κατανόηση της συμπεριφοράς τους που έχει πάρει δεκαετίες έρευνας.Η κλίμακα έχει επικεντρωθεί στη λήψη βιολογικών υλικών και στην κατασκευή μοριακών κινητήρων που μοιάζουν με τους κινητήρες με τους οποίους η καθημερινή μηχανική είναι εξοικειωμένη.Ένα εξέχον παράδειγμα αυτού ήταν ένας κινητήρας που κατασκευάστηκε από μια ομάδα επιστημόνων στο Boston College of Massachusetts στις ΗΠΑ το 1999 που αποτελείται από 78 άτομα και χρειάστηκε τέσσερα χρόνια εργασίας για την κατασκευή.Ο κινητήρας είχε έναν περιστρεφόμενο άξονα που θα χρειαζόταν αρκετές ώρες για να κάνει μια επανάσταση και σχεδιάστηκε για να περιστρέφεται σε μία μόνο κατεύθυνση.Ο μοριακός κινητήρας βασιζόταν στη σύνθεση ΑΤΡ ως πηγή ενέργειας και χρησιμοποιήθηκε ως ερευνητική πλατφόρμα για να κατανοήσει τα βασικά στοιχεία της μετάβασης της χημικής ενέργειας σε μηχανική κίνηση.Παρόμοιες έρευνες έχουν ολοκληρωθεί από τους ολλανδούς και ιαπωνικούς επιστήμονες που χρησιμοποιούν άνθρακα για την παραγωγή συνθετικών μοριακών κινητήρων που τροφοδοτούνται από την ενέργεια και τη θερμότητα και οι πρόσφατες προσπάθειες από το 2008 έχουν αναπτύξει μια μέθοδο για τη δημιουργία ενός κινητήρα που παράγει ένα συνεχές επίπεδο περιστροφής ροπής.Βιολογικά, οι μοριακοί κινητήρες έχουν έναν διαφορετικό κατάλογο λειτουργιών και δομών.Οι κύριοι κινητήρες μεταφοράς τροφοδοτούνται από τις πρωτεΐνες μυοσίνης, κινεζίνη και δυνεΐνη και η ακτίνη είναι η κύρια πρωτεΐνη που υπάρχει στις μυϊκές συστολές που παρατηρούνται σε είδη τόσο διαφορετικά όσο τα φύκια στους ανθρώπους.Η έρευνα για τον τρόπο με τον οποίο η λειτουργία αυτών των πρωτεϊνών έχει γίνει τόσο λεπτομερής από το 2011 ότι είναι πλέον γνωστό ότι, για κάθε μόριο του ΑΤΡ που καταναλώνει ένα μόριο 50 νανομέτρων της κινεσίνης, είναι σε θέση να μετακινήσει χημικό φορτίο σε απόσταση 8 νανόμετρων μέσα μέσαένα κελί.Η κινεσίνη είναι επίσης γνωστό ότι είναι 50% αποτελεσματική στη μετατροπή της χημικής ενέργειας σε μηχανική ενέργεια και ικανή να παράγει 15 φορές περισσότερη ισχύ για το μέγεθός της από ό, τι ένας τυπικός βενζινοκινητήρας θα μπορούσε να είναι γνωστό ότι είναι η μικρότερη των μοριακών κινητήρων, όμως είναιΒασική για τις συσπάσεις των μυών και μια μορφή ATP που ονομάζεται συνθετάση ΑΤΡ είναι επίσης ένας μοριακός κινητήρας που χρησιμοποιείται για την δημιουργία διφωσφορικής αδενοσίνης (ADP) για την αποθήκευση ενέργειας ως ΑΤΡ.Ίσως ο πιο αξιοσημείωτος φυσικός μοριακός κινητήρας που ανακαλύφθηκε από το 2011, ωστόσο, είναι αυτός που εξουσιάζει την κίνηση των βακτηρίων.Μια προβολή που μοιάζει με τρίχες στο πίσω μέρος ενός βακτηρίου που ονομάζεται σφαίρα στροφών με μια κίνηση με έρωτα, η οποία, εάν κλιμακωθεί στο ανθρώπινο επίπεδο των καθημερινών κινητήρων, θα ήταν 45 φορές πιο ισχυρή από τη μέση βενζινοκινητήρα.