분자 모터 란?

분자 모터는 복잡한 폴딩 및 화학 공정을 통해 세포의 세포질 내에서 물질 또는 전하를 수송하거나 DNA 및 기타 화합물을 복제하는 것과 같은 다양한 목적으로 기계적 운동을 수행 할 수있는 살아있는 유기체의 세포 환경 내에서 단백질의 어셈블리입니다 . 분자 운동 단백질은 또한 근육 수축과 일종의 프로펠러 구동 수영 운동을 통한 박테리아의 움직임과 같은 작용에 필수적입니다. 대부분의 천연 분자 모터는 생명체를위한 에너지를 생산하기 위해 사용하는 것과 동일한 기본 과정에서 화합물 아데노신 트리 포스페이트 (ATP)의 분해 및 합성에 의해 운동을위한 화학 에너지를 유도합니다.

기본 수준의 분자 모터는 거시적 인간 규모에서 전기 기계 모터와 동일한 기능을 많이 수행하지만 훨씬 다른 유형의 환경에서 작동합니다. 대부분의 분자 운동은 열력에 의해 구동되고 브라운 운동 (Brownian motion)으로 알려진 인근 분자의 무작위 운동에 직접 영향을받는 액체 환경에서 발생합니다. 분자 모터가 기능에 의존하는 단백질 폴딩 및 화학 반응의 복잡한 특성과 함께이 유기적 인 환경은 수십 년에 걸친 연구를 통해 그들의 행동에 대한 이해를 얻었습니다.

원자 및 분자 규모의 나노 기술 연구는 일상적인 공학과 친숙한 모터와 유사한 생물학적 재료를 취하고 분자 모터를 제조하는 데 중점을두고 있습니다. 1999 년 미국 매사추세츠 보스턴 대학 (Boston College of Massachusetts)의 과학자 팀에 의해 건설 된 모터가 78 개의 원자로 구성되어 있으며, 4 년간의 작업이 필요했습니다. 모터에는 1 회전을하는 데 몇 시간이 걸리고 한 방향으로 만 회전하도록 설계된 회전 스핀들이 있습니다. 분자 모터는 ATP 합성을 에너지 원으로 사용했으며 화학 에너지를 기계적 운동으로 전환시키는 기본 원리를 이해하기위한 연구 플랫폼으로 사용되었습니다. 네덜란드와 일본 과학자들이 탄소를 사용하여 빛과 열 에너지로 구동되는 합성 분자 모터를 생산하는 비슷한 연구가 이뤄지고 있으며, 2008 년 현재의 시도는 지속적인 회전 토크를 생성하는 모터를 만드는 방법을 개발했습니다.

생물학적으로 분자 모터에는 다양한 기능과 구조 목록이 있습니다. 주요 수송 모터는 단백질 미오신, 키네신 및 디 네인에 의해 동력을 공급받으며, 액틴은 조류만큼이나 인간에게 다양한 종에서 보이는 근육 수축에 존재하는 주요 단백질이다. 이 단백질의 기능이 2011 년부터 어떻게 상세 해 졌는가에 대한 연구는 이제 50 나노 미터 길이의 키네신 분자가 소비하는 모든 ATP 분자에 대해 화학화물을 8 나노 미터 내에서 이동할 수 있다는 것이 알려져 있습니다. 세포. Kinesin은 또한 화학 에너지를 기계 에너지로 변환하는 데 50 % 효율적이며 표준 가솔린 엔진보다 15 배 더 많은 전력을 생산할 수있는 것으로 알려져 있습니다.

미오신은 가장 작은 분자 운동 인 것으로 알려져 있지만 근육 수축에 필수적이며, ATP 신타 제라고하는 ATP의 형태는 ATP로서 에너지 저장을 위해 아데노신 디 포스페이트 (ADP)를 형성하는 데 사용되는 분자 운동이기도합니다. 그러나 2011 년 현재 발견 된 가장 주목할만한 천연 분자 운동은 아마도 박테리아의 움직임을 강화시키는 운동 일 것입니다. 플라 넬럼이라고 불리는 박테리아의 뒷면에있는 프로펠러 구동 운동으로 머리카락과 같은 돌기가 회전합니다. 이는 프로펠러 구동 운동으로, 사람의 일상적인 모터까지 확장 될 경우 평균 가솔린 엔진보다 45 배 더 강력합니다.