Hva er molekylære motorer?

Molekylære motorer er samlinger av proteiner i det cellulære miljøet til levende organismer som gjennom komplekse folding og kjemiske prosesser kan utføre mekanisk bevegelse til forskjellige formål, for eksempel til transportmaterialer eller elektriske ladninger i cytoplasmaet til en celle eller replisere DNA og andreforbindelser.Molekylære motoriske proteiner er også grunnleggende for muskelkontraksjoner og handlinger som bevegelse av bakterier gjennom en type propelldrevet svømmebevegelse.De fleste naturlige molekylære motorer henter kjemisk energi for bevegelse fra den samme grunnleggende prosessen som organismer bruker for å produsere energi for livsstøtte mdash;Ved nedbrytningen og syntesen av forbindelsen adenosintrifosfat (ATP).

Selv om molekylære motorer på et grunnleggende nivå utfører mange av de samme funksjonene som elektromekaniske motorer i den makroskopiske menneskelige skalaen, fungerer de i en mye annen miljø.Mest molekylær motorisk aktivitet foregår i et flytende miljø som er drevet av termiske krefter og direkte påvirket av tilfeldig bevegelse av nærliggende molekyler, kjent som brownisk bevegelse.Skala har fokusert på å ta biologiske materialer og produsere molekylære motorer som ligner motorene som hverdagslige prosjektering er kjent med.Et fremtredende eksempel på dette var en motor konstruert av et team av forskere ved Boston College of Massachusetts i USA i 1999 som besto av 78 atomer, og tok fire års arbeid å konstruere.Motoren hadde en roterende spindel som ville ta flere timer å gjøre en revolusjon og ble designet for å rotere i bare en retning.Molekylmotoren var avhengig av ATP -syntese som energikilde og ble brukt som en forskningsplattform for å forstå det grunnleggende ved å overføre kjemisk energi til mekanisk bevegelse.Tilsvarende forskning er siden blitt fullført av nederlandske og japanske forskere som bruker karbon for å produsere syntetiske molekylære motorer drevet av lys- og varmeenergi, og nyere forsøk fra 2008 har utviklet en metode for å lage en motor som gir et kontinuerlig nivå av rotasjonsmoment.Biologisk har molekylære motorer en mangfoldig liste over funksjoner og strukturer.De viktigste transportmotorene drives av proteiner myosin, kinesin og dynein, og aktin er det viktigste proteinet som er til stede i muskelkontraksjoner sett i arter som er så forskjellige som alger for mennesker.Forskning på hvordan disse proteinene fungerer har blitt så detaljert fra og med 2011 at det nå er kjent at det for hvert molekyl av ATP at et 50-nanometer langt molekyl av kinesin bruker, det er i stand til å flytte kjemisk last en avstand på 8 nanometer ien celle.Kinesin er også kjent for å være 50% effektiv når detViktig for muskelkontraksjoner, og en form for ATP kalt ATP -syntase er også en molekylær motor som brukes til å bygge opp adenosin -difosfat (ADP) for energilagring som ATP.Den kanskje mest bemerkelsesverdige naturlige molekylmotoren som er oppdaget fra 2011, er imidlertid den som driver bakterienes bevegelse.En hårlignende projeksjon på baksiden av en bakterie kalt en flagellum snurrer med en propelldrevet bevegelse som, hvis den skaleres opp til det menneskelige nivået på hverdagsmotorer, ville være 45 ganger kraftigere enn den gjennomsnittlige bensinmotoren.