O que são motores moleculares?

Motores moleculares são conjuntos de proteínas dentro do ambiente celular dos organismos vivos que, através de processos de dobragem e química complexos, podem realizar um movimento mecânico para vários fins, como transportar materiais ou cargas elétricas dentro do citoplasma de uma célula ou DNA replicado e outros compostos. As proteínas motoras moleculares também são fundamentais para contrações e ações musculares, como o movimento de bactérias através de um tipo de movimento de natação acionado por hélice. A maioria dos motores moleculares naturais deriva energia química para movimento do mesmo processo básico que os organismos usam para produzir energia para o suporte à vida-pela quebra e síntese do trifosfato de adenosina composto (ATP). A maioria da atividade motora molecular ocorre em um ambiente líquido que é unidon por forças térmicas e diretamente afetado pelo movimento aleatório de moléculas próximas, conhecidas como movimento browniano. Esse ambiente orgânico, juntamente com a natureza complexa da dobragem de proteínas e reações químicas nas quais um motor molecular depende da função, fez obter uma compreensão de seu comportamento que levou décadas de pesquisa.

A pesquisa em nanotecnologia na escala atômica e molecular se concentrou em tomar materiais biológicos e fabricar motores moleculares que se assemelham aos motores com os quais a engenharia cotidiana é familiar. Um exemplo proeminente disso foi um motor construído por uma equipe de cientistas do Boston College of Massachusetts nos EUA em 1999, que consistia em 78 átomos e levou quatro anos de trabalho para construir. O motor tinha um eixo rotativo que levaria várias horas para fazer uma revolução e foi projetado para girar apenas em uma direção. A moléculaO AR Motor confiou na síntese de ATP como fonte de energia e foi usado como uma plataforma de pesquisa para entender os fundamentos da transição da energia química para o movimento mecânico. Pesquisas semelhantes foram concluídas por cientistas holandeses e japoneses que usam carbono para produzir motores moleculares sintéticos alimentados por energia leve e térmica, e as recentes tentativas em 2008 desenvolveram um método para criar um motor que produz um nível contínuo de torque rotacional.

biologicamente, os motores moleculares têm uma lista diversificada de funções e estruturas. Os principais motores de transporte são alimentados pelas proteínas miosina, cinesina e dineína, e a actina é a principal proteína presente nas contrações musculares observadas em espécies tão diversas quanto as algas aos seres humanos. Pesquisas sobre como essas proteínas funcionam se tornaram tão detalhadas a partir de 2011 que agora se sabe que, para todas as moléculas de ATP que uma molécula de 50 nanômetro de comprimento consome, é capaz de mover carga química a uma distância de 8 nanômetros com comi comi comn uma célula. Sabe -se também que a cinesina é 50% eficiente na conversão de energia química em energia mecânica e capaz de produzir 15 vezes mais energia para seu tamanho do que um motor a gasolina padrão poderia.

Sabe -se que a miosina é o menor dos motores moleculares, mas é essencial para as contrações musculares, e uma forma de ATP chamada ATP sintase também é um motor molecular usado para construir o difosfato de adenosina (ADP) para armazenamento de energia como ATP. Talvez o motor molecular natural mais notável descoberto a partir de 2011, no entanto, seja o que alimenta o movimento de bactérias. Uma projeção semelhante a um cabelo na parte de trás de uma bactéria chamada de flagelo gira com um movimento acionado por hélice que, se escalado para o nível humano de motores cotidianos, seria 45 vezes mais poderoso que o motor médio da gasolina.