ТОП ДНЯ

ТОП МЕСЯЦА

ИНТЕРЕСНОЕ


ИНТЕРЕСНОЕ В СЕТИ

ПОПУЛЯРНОЕ

КАЛЕНДАРЬ НОВОСТЕЙ

«    Октябрь 2018    »
ПнВтСрЧтПтСбВс
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
 

Какую работу совершает одна молекула?

Главная » Новости Какую работу совершает одна молекула?

Опубликовано ssu-filippov в 25 августа, 2011 - 02:00 Какую работу совершает одна молекула?

Исследователи из Великобритании и Бельгии измерили значение работы, которую может выполнить единичная искусственно синтезированная человеком молекула. Результаты измерения показывают, что рукотворные молекулы могут совершать такую же работу, как и природные молекулярные машины, и, соответственно, окажут помощь химикам в создании искусственных молекулярных машин.
Многие биологические молекулы могут выполнять полезную работу. Например, моторные белки кинезин и динеин перемещают полезную загрузку по клетке, используя энергию АТФ, химического топлива биологических систем. В последние годы химики получили не имеющие природных аналогов молекулярные машины, выполняющие полезные операции (перемещение капель жидкости, вращение микрообъектов), однако синтетические молекулярные машины выполняют свою работу совместно, для их работы требуется совместное присутствие миллиардов и более искусственных молекулярных машин.
Дэвид Лейг (David Leigh) из Университета Эдинбурга смог измерить работу, совершаемую единичной синтетической молекулой. В качестве модели для измерения этой работы исследователи использовали ротаксан, макроциклу которого выгоднее оставаться у одного конца стержня благодаря системе водородных связей.
Какую работу совершает одна молекула? Рис. 1. Сила, которую может создавать цикл ротаксана

при перемещении, составляет 30 пиконьютонов.

(Рисунок из Nat. Nanotechnol., 2011,

DOI: 10.1038/nnano.2011.132).
Исследователи из группы Лейга закрепили ось ротаксана к поверхности золота, а к макроциклу ротаксана – полимер, способный изменять свою конформацию, растягиваясь и сжимаясь при этом. Другой конец полимерной цепи был связан с зондом атомно-силового микроскопа.
Перемещение зонда приводило к тому, что первоначально полимер переходил от клубковой информации к расплетенной, а затем к тому, что система водородных связей между макроциклом и ось ротаксана разрывалась, и макроцикл перемещался к другому концу оси ротаксана. Однако, прекращение перемещения зонда атомно-силового микроскопа приводило к тому, что за счет случайных термических флуктуаций макроцикл возвращался в термодинамически предпочтительное положение.
После измерения сил, возникавших при нескольких сотнях циклов, в результате которых проходило перемещение макроцикла ротаксана вдоль его оси, и усреднения результатов измерений был сделан вывод о том, что
молекула ротаксана может создавать силу около 30 пиконьютон, совершаемая ротаксаном работа, таким образом, составляет 6 ккал/моль; сила, создаваемая молекулами кинезина или миозина лежит в пределах от 5 до 60 пиконьютонов (в зависимости от источника молекулярной машины).
Дин Астумян (Dean Astumian), эксперт по молекулярным машинам из Университета Мэн, отмечает, что работа Лейга является логическим дополнением цикла работ Фрейзера Стоддарта (Fraser Stoddart), опубликованных в 2005. В тех экспериментах исследователи из группы Стоддарта не изучали циклы перемещения макроцикла ротаксана по его стержню, но, тем не менее, изучали изменение механических свойств ротаксана в его различных состояниях.
По словам Астумяна сладующим логическим этапом исследований была бы комбинация результатов двух экспериментов – Стоддарта и Лейга. Такой эксперимент мог бы дать информацию о механизме преобразования химической энергии в механическую – ключевой стадии работы многих молекулярных машин.



Опубликовано в категории: Главное. Просмотров: 1236


Новости на эту тему:
Немецкие ученые придумали, как выключать боль
Немецкие ученые придумали, как выключать боль
Химики из Мюнхенского университета Людвига-Максимилиана в сотрудничестве с коллегами из Беркли и Бордо продемонстрировали в лабораторных экспериментах возможность подавлять активность отвечающих за боль нейронов ...

Химики нашли новое объяснение возникновению жизни на Земле
Ученые-химики предложили новую модель, объясняющую появление на Земле первых биологических молекул миллиарды лет назад, которые дали начало развитию жизни, сообщается в статье в журнале Nature. ...

Ученые обнаружили анти-ВИЧ молекулы
Группа американских ученых обнаружила молекулу, которая способна блокировать передачу ВИЧ – вируса, который приводит к развитию заболевания СПИДом. Исследователи сообщают, что этот превентивный агент в будущем можно будет использовать в форме наружной мази с ц ...
Физики оценили энергопотери Земли от капель дождя
Физики оценили энергопотери Земли от капель дождя
Ученые обнаружили, что трение падающих капель дождя о воздух переводит в тепло столько же атмосферной энергии, сколько турбулентность потоков. ...
Внеземные артефакты могут существовать в Солнечной системе
Внеземные артефакты могут существовать в Солнечной системе
«Внеземные артефакты могут существовать в Солнечной системе, просто мы недостаточно изучили ее… Пока ни одна из земных научных миссий не задавалась целью искать космические аппараты размером 1-10 метров», - говорят исследователи Якоб Хакк-Мисра и Рави Кумар Ко ...
Работу милиционеров будут оценивать по-другому
Работу милиционеров будут оценивать по-другому
МВД РФ подготовило приказ, согласно которому будет положен конец текущей системе оценки работы сотрудников милиции, об этом заявил министр внутренних дел России Рашид Нургалиев. Как сообщает "Интерфакс", глава МВД отметил, что теперь основными критериями работ ...





26-08-2011, 00:28

ИНТЕРЕСНОЕ

РЕКОМЕНДУЕМ