Động cơ phân tử là gì?

Động cơ phân tử là các tập hợp các protein trong môi trường tế bào của các sinh vật sống, thông qua các quá trình gấp và hóa học phức tạp, có thể thực hiện chuyển động cơ học cho các mục đích khác nhau, như để vận chuyển vật liệu hoặc điện tích trong tế bào chất của tế bào hoặc sao chép DNA và các loại khácCác hợp chất.Các protein vận động phân tử cũng là nền tảng cho các cơn co thắt cơ bắp và các hành động như sự di chuyển của vi khuẩn thông qua một loại chuyển động bơi điều khiển bằng cánh quạt.Hầu hết các động cơ phân tử tự nhiên có được năng lượng hóa học cho chuyển động từ cùng một quá trình cơ bản mà các sinh vật sử dụng để tạo ra năng lượng cho hỗ trợ cuộc sống mdash;Bằng cách phân tích và tổng hợp hợp chất adenosine triphosphate (ATP). Mặc dù trên một động cơ phân tử cấp độ cơ bản thực hiện nhiều chức năng giống như động cơ cơ điện ở quy mô vĩ mô của con người, chúng hoạt động trong một loại môi trường khác nhau.Hầu hết các hoạt động vận động phân tử diễn ra trong môi trường chất lỏng được điều khiển bởi các lực nhiệt và bị ảnh hưởng trực tiếp bởi chuyển động ngẫu nhiên của các phân tử gần đó, được gọi là chuyển động Brown.Môi trường hữu cơ này, cùng với tính chất phức tạp của các phản ứng gấp protein và các phản ứng hóa học mà một động cơ phân tử dựa vào chức năng, đã tạo ra sự hiểu biết về hành vi của chúng một thập kỷ nghiên cứu.Quy mô đã tập trung vào việc lấy vật liệu sinh học và sản xuất động cơ phân tử giống với các động cơ mà kỹ thuật hàng ngày quen thuộc.Một ví dụ nổi bật về điều này là một động cơ được xây dựng bởi một nhóm các nhà khoa học tại Đại học Massachusetts ở Mỹ năm 1999, bao gồm 78 nguyên tử, và mất bốn năm làm việc để xây dựng.Động cơ có một trục chính quay sẽ mất vài giờ để thực hiện một cuộc cách mạng và được thiết kế để quay theo một hướng.Động cơ phân tử dựa vào quá trình tổng hợp ATP làm nguồn năng lượng của nó và được sử dụng như một nền tảng nghiên cứu để hiểu các nguyên tắc cơ bản của việc chuyển năng lượng hóa học thành chuyển động cơ học.Nghiên cứu tương tự đã được hoàn thành bởi các nhà khoa học của Hà Lan và Nhật Bản sử dụng carbon để tạo ra các động cơ phân tử tổng hợp được cung cấp bởi năng lượng ánh sáng và nhiệt, và những nỗ lực gần đây vào năm 2008 đã phát triển một phương pháp tạo ra một động cơ tạo ra mức độ mô -men xoắn liên tục.Về mặt sinh học, động cơ phân tử có một danh sách đa dạng các chức năng và cấu trúc.Các động cơ vận chuyển chính được cung cấp bởi các protein myosin, kinesin và dynein, và actin là protein chính có trong các cơn co thắt cơ bắp thấy ở các loài đa dạng như tảo đối với con người.Nghiên cứu về cách các protein này chức năng đã trở nên chi tiết vào năm 2011 đến nỗi hiện tại rằng, đối với mỗi phân tử ATP, một phân tử kinesin dài 50 nanomet tiêu thụ, nó có thể di chuyển hàng hóa hóa học một khoảng cách 8 nanomet bên trongmột tế bào.Kinesin cũng được biết là hiệu quả 50% trong việc chuyển đổi năng lượng hóa học thành năng lượng cơ học và có khả năng sản xuất công suất cao hơn 15 lần cho kích thước của nó so với động cơ xăng tiêu chuẩn.Cần thiết cho các cơn co thắt cơ, và một dạng ATP được gọi là ATP synthase cũng là một động cơ phân tử được sử dụng để xây dựng adenosine diphosphate (ADP) để lưu trữ năng lượng như ATP.Tuy nhiên, có lẽ động cơ phân tử tự nhiên đáng chú ý nhất được phát hiện vào năm 2011, tuy nhiên, là động cơ cung cấp năng lượng cho sự di chuyển của vi khuẩn.Một hình chiếu giống như tóc ở mặt sau của một vi khuẩn được gọi là một cột cờ với chuyển động điều khiển chân vịt, nếu được tăng lên đến cấp độ của con người của động cơ hàng ngày, sẽ mạnh hơn 45 lần so với động cơ xăng trung bình.