分子モーターとは何ですか？

分子モーターは、生物の細胞環境内のタンパク質の集合体であり、複雑な折りたたみおよび化学プロセスを通じて、細胞の細胞質内またはDNAや他の化合物の複製など、材料または電荷を輸送するなど、さまざまな目的で機械的運動を行うことができます。分子運動タンパク質は、筋肉の収縮や、プロペラ駆動型の水泳運動の種類による細菌の動きなどの作用の基本もあります。ほとんどの天然分子モーターは、生物が生命維持のためにエネルギーを生成するために使用するのと同じ基本プロセスからの運動の化学エネルギーを導き出します - 化合物アデノシン三リン酸（ATP）の分解と合成により、基本レベルの分子モーターでは、環境での環境で多くの電気機械モーターと同じ機能の多くを実行します。ほとんどの分子運動活動は、駆動の液体環境で行われますn熱力によって、ブラウン運動として知られる近くの分子のランダム運動によって直接影響を受けます。この有機環境は、分子モーターが機能に依存しているタンパク質の折り畳みと化学反応の複雑な性質とともに、数十年にわたる研究を行った行動の理解を得るようになりました。

原子および分子スケールのナノテクノロジーの研究は、日常の工学が馴染みのあるモーターに似た生物学的材料と製造分子モーターの摂取に焦点を当てています。この顕著な例は、1999年に米国のボストン大学のマサチューセッツ州ボストン大学の科学者チームが78の原子で構成されたモーターによって構築されたモーターであり、建設に4年間の作業を行ったことでした。モーターには回転スピンドルがあり、1つの革命を起こすのに数時間かかり、1つの方向のみで回転するように設計されていました。分子ARモーターは、ATP合成にエネルギー源として依存しており、化学エネルギーを機械的運動に移行する基本を理解するための研究プラットフォームとして使用されました。その後、オランダと日本の科学者によって同様の研究が完了しました。炭素を使用して光と熱エネルギーを搭載した合成分子モーターを生成し、2008年の最近の試みは、連続レベルの回転トルクを生成するモーターを作成する方法を開発しました。

生物学的には、分子モーターには機能と構造の多様なリストがあります。主要な輸送モーターは、タンパク質ミオシン、キネシン、ダイニンを搭載しており、アクチンは、人間から藻類のように多様な種に見られる筋肉収縮に存在する主要なタンパク質です。これらのタンパク質の機能が2011年の時点でどのように詳細になっているかを研究しているため、Kinesinの50ナノメートルの分子が消費するATPのすべての分子について、化学貨物を8ナノメートルの距離で移動できることが知られています。nセル。キネシンはまた、化学エネルギーを機械的エネルギーに変換するのに50％効率的であり、標準のガソリンエンジンよりもそのサイズに15倍のパワーを生成できることが知られています。

ミオシンは分子モーターの最小であることが知られていますが、筋肉の収縮に不可欠であり、ATPシンターゼと呼ばれるATPの形式は、ATPとしてのエネルギー貯蔵のためのアデノシン二リン酸（ADP）を蓄積するために使用される分子モーターでもあります。おそらく、2011年の時点で発見された最も顕著な天然分子運動は、細菌の動きを駆動するものです。鞭毛と呼ばれる細菌の背面にある髪のような投影は、プロペラ駆動の動きで、日常のモーターの人間レベルに拡大した場合、平均ガソリンエンジンの45倍の強力になります。