Was sind molekulare Motoren?

Molekülmotoren 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. 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, das Organismen zur Lebensunterstützung Energie für die Lebensunterstützung verwenden-durch den Zusammenbruch und die Synthese der zusammengesetzten Adenosintriphosphat (ATP). Die meisten molekularen motorischen Aktivität findet in einer flüssigen Umgebung statt, die Fahrt istn durch thermische Kräfte und direkt von der zufälligen Bewegung der nahe gelegenen Moleküle, 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 genommen hat.

Forschung in der Nanotechnologie im atomaren und molekularen Maßstab hat sich auf die Einnahme biologischer Materialien und die Herstellung molekularer Motoren konzentriert, die den Motoren ähneln, mit denen alltägliches Engineering bekannt ist. Ein herausragendes Beispiel dafür war ein Motor, der 1999 von einem Wissenschaftlerteam am Boston College of Massachusetts in den USA konstruiert wurde und aus 78 Atomen bestand und vier Jahre lang gearbeitet hatte, 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. Das MolekulAR -Motor stützte sich auf die ATP -Synthese als Energiequelle und wurde als Forschungsplattform verwendet, um die Grundlagen der Übergangs -chemische 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 die jüngsten Versuche von 2008 haben eine Methode zur Schaffung eines Motors entwickelt, das ein kontinuierliches Niveau des Drehdrehmoments erzeugt.

Biologisch sind 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 es nun bekannt ist, dass für jedes ATP-Molekül ein 50-Nanometer-langes Molekül von Kinesin in der Lage ist, chemische Ladung einen Abstand von 8 Nanometern mit sich zu bewegenn eine Zelle. Es ist auch bekannt

Myosin ist bekannt als die kleinsten molekularen Motoren, ist jedoch für Muskelkontraktionen von wesentlicher Bedeutung, und eine Form von ATP namens ATP -Synthase 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.