Кіріспе
Биологиялық молекулалық машиналар биологиялық молекулалық қозғалтқыштар Молекулалық қозғалтқыштар - тірі организмдердің қозғалыс негізгі агенттері болып табылатын табиғи (биологиялық) немесе жасанды молекулалық машиналар. Жалпы алғанда, қозғалтқыш - энергияны бір түрінде тұтынатын және оны қозғалыс немесе механикалық жұмысқа айналдыратын құрылғы; мысалы, көптеген белок негізіндегі молекулалық қозғалтқыштар механикалық жұмысты орындау үшін АТФ гидролизімен босатылған химиялық еркін энергияны пайдаланады. Энергия тиімділігі жағынан бұл типті қозғалтқыш қазіргі кезде қол жетімді адам жасайтын қозғалтқыштардан жоғары болуы мүмкін. Молекулалық моторлар мен макроскопиялық моторлардың бір маңызды айырмашылығы - молекулалық моторлар жылу ваннасында жұмыс істейді, бұл жылу шуының әсерінен болатын ауытқулар елеулі.
biological molecular motors
Molecular motors are natural (biological) or artificial molecular machines that are the essential agents of movement in living organisms. In general terms, a motor is a device that consumes energy in one form and converts it into motion or mechanical work; for example, many protein based molecular motors harness the chemical free energy released by the hydrolysis of ATP in order to perform mechanical work. In terms of energetic efficiency, this type of motor can be superior to currently available man made motors. One important difference between molecular motors and macroscopic motors is that molecular motors operate in the thermal bath, an environment in which the fluctuations due to thermal noise are significant.
Теориялық ойлар
Моторлық оқиғалар стохастикалық болғандықтан, молекулалық қозғалтқыштар көбінесе Фёккер-Планк теңдеуімен немесе Монте-Карло әдістерімен модельделеді. Бұл теориялық модельдер молекулалық қозғалтқышты Браун қозғалтқышы ретінде қарастырған кезде өте пайдалы.
Биологиялық емес
Соңғы уақытта химиягерлер мен нанотехнологиямен айналысатын ғалымдар молекулалық қозғалтқыштардың жаңадан жасалу мүмкіндігін зерттей бастады. Қазіргі уақытта бұл синтетикалық молекулалық қозғалтқыштар көптеген шектеулерге ұшырап, оларды ғылыми-зерттеу зертханаларында қолдануға мүмкіндік береді. Алайда, химия мен физиканы наноөлшемен түсінудің артуы арқылы бұл шектеулердің көбісін жеңуге болады. Наноөлшедегі динамиканы түсіну жолында бір қадам Групбтың катализатор жүйесіндегі катализатордың диффузиясын зерттеу арқылы жасалды. Нанокөлік сияқты басқа жүйелер техникалық тұрғыдан қозғалтқыштар болмаса да, жақында жасалған синтетикалық наномемлекелі қозғалтқыштарға бағытталған әрекеттердің көрінісі болып табылады. Реакцияға түспейтін басқа молекулалар да қозғалтқыштар ретінде әрекет ете алады. Бұл полимер ерітіндісінің градиенттерінде қолайлы гидрофобтық өзара әрекеттесу арқылы бағытта қозғалатын бояу молекулаларын пайдалану арқылы дәлелденген. Жақында жүргізілген тағы бір зерттеу бояу молекулалары, қатты және жұмсақ коллоидты бөлшектер көлемдік әсерлерді қоспағанда, полимер ерітіндісінің градиенті арқылы қозғала алатынын көрсетті.