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| 模擬分子機器的功率物流業(yè)務(wù)在生命系統(tǒng)是可取 | |||
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希望機器像斯托達特的最終功能如肌動蛋白和肌凝蛋白細絲,驅(qū)動胳膊和腿( 無花果? 2 )。 肌球蛋白纖維有蛋白質(zhì)分子機器,頭骨的湖面肌動蛋白像劃艇滑翔在水。 分子機器可能有一天作為人工肌肉驅(qū)動機器人或四肢假肢
在有絲分裂,染色體需要被復(fù)制,然后每組必須運送到細胞的兩端。 生物解決方案是網(wǎng)絡(luò)的微觀纖維叫微栓在細胞的直徑,和驅(qū)動蛋白(馬達蛋白),可以沿著這些rails。 驅(qū)動蛋白的掛鉤了chromosone貨,拖跨細胞。
但到目前為止,分子機器一直受雇于最成功的信息存儲媒體(“自由移動的”和“粘”模式的航天飛機可以被解釋為數(shù)字讀出:開或關(guān);0或1)。相比之下,這樣的難題:人造肌肉或驅(qū)動蛋白模擬是很困難的,因為分子機器在它自己的太弱是有用的。 運動從單一的控制轉(zhuǎn)移到復(fù)雜的系統(tǒng)聯(lián)鎖分子——大量的航天飛機一起工作——哈薩被證明是十分困難的。
一些原型分子機器已經(jīng)開發(fā),然而,這——雖然大大簡化——工作類似于肌動蛋白和肌凝蛋白在肌肉。 但這些不使用分子間力一樣的航天飛機Stoddart。 模型機,由化學(xué)家David Leigh,英國愛丁堡大學(xué)的,而不是按順序的作品制作和打破不同類型的共價化學(xué)鍵。
第一部分的設(shè)計是沃克(紅色艾娜 無花果? 3 ),有兩種不同的官能團兩端:硫醇(sh)和酰胺(-CONH)。 沃克的單元被連接到跟蹤benzeneA戒指,每個超過含有硫醇(藍色的單位),或醛(綠色的)。
像斯托達特的機器,對于推動沃克的運動來自于不同性質(zhì)的解決方案從酸性到周圍的分子基礎(chǔ)。 開始了步行者,利用酸性條件。 這個補丁的二硫(s s)連接到位,但意味著酰亞胺(n n)債券是在平衡;它是不斷打破和重組。 當亞胺鍵壞了,沃克在其二硫化物的腳可以轉(zhuǎn)動,和亞胺的腳是免費的,要么重做與footholdA的債券 1 或向前形成新的債券與醛在footholdA一半 3 。 (重要的是,沃克單位必須附上由至少“腳”在所有時間。 它不能跑或跳,像兩個聯(lián)系打破了沃克將漂移出解決方案)。
通過增加溶液的pH值,沃克是交換從擁有它的二硫腳固定在軌道有亞胺腳壓低。 基本的條件意味著二硫化物鍵是在平衡這一次,現(xiàn)在可以將圍繞
一般采用非共價相互作用性質(zhì)貼腳的蛋白質(zhì)機器自己的蹤跡。 所以,雖然李的模型沃克沒有嚴格的仿生,這是巧妙的簡單方法實現(xiàn)
同樣的結(jié)果作為細胞運輸機器了在未來,步行者操作擴展跟蹤可以。 而且從理論上來說,應(yīng)該可以附上貨物到沃克。 這可以成為優(yōu)秀的模擬的chromosone-transporting驅(qū)動蛋白蛋白作為李的分子沃克演示,它通常是更容易使用共價鍵分子使分子機器。 盡管非共價的力量是如何理解在理論上,它仍然具有挑戰(zhàn)性的和難以部署它們在現(xiàn)實、工作較
也許這就是為什么本Feringa化學(xué)家的工作在荷蘭格羅寧根大學(xué),也避免他們。 他的興趣在于使機器產(chǎn)生旋轉(zhuǎn),而不是線性的,運動。 他的回轉(zhuǎn)馬達( 圖4 )是由單獨的一部分,讓他避免粘軸和杠桿一起使用強迫,分子間的
Feringa最近聯(lián)合他的四個旋轉(zhuǎn)電機底盤開發(fā)他所謂的四輪分子(但是別人喜歡叫nanocar)。 4 為了使汽車開車沿著表面,明如轉(zhuǎn)子必須求助。 汽車駛過的表面是金屬,電流經(jīng)它。 電子激發(fā)轉(zhuǎn)子的雙鍵和誘導(dǎo)安娜 E / Z 異構(gòu)化。 這個空間應(yīng)變?nèi)缓髮?dǎo)致螺旋反轉(zhuǎn),分子翻轉(zhuǎn),產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動,驅(qū)動汽車前鋒( 無花果? 5 )。
今天,分子機器,可以執(zhí)行日益多樣的任務(wù)范圍仍在建造。 化學(xué)家們已經(jīng)成功地復(fù)制類型的機器在我們的身體與自然使用人工系統(tǒng)在單聯(lián)鎖系統(tǒng)。 這些機器是真正的仿生:他們操作使用相同的原則,自然已經(jīng)使用自成立以來。 令人印象深刻的,因為它為他們拍了許多幾千年進化在第尋找
諾貝爾獎獲獎科學(xué)家理查德·費曼談到分子機器在1959年,當人們剛開始想象他們可能會喜歡。 “什么是實用的這樣的機器嗎? ”他說。 “誰知道呢? 我不能看到到底會發(fā)生什么,但我?guī)缀醪荒軕岩?當我們有一些控制的排列在分子尺度的事情我們將得到非常大范圍的可能的屬性,物質(zhì)可以有,不同的事情我們可以做的。” |
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