О проекте Напишите нам

Какую работу совершает одна молекула?

« к списку статей

24.08.2011 Химический портал himsite.ru

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.

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.

Статья опубликована от компании: Химический портал himsite.ru

Ещё анонсы и статьи

29.01.2026 Химический портал himsite.ru

Продажа унаследованной квартиры и налоги: как избежать ошибок и штрафов в 2026 году

В редакцию поступил вопрос от читателя, столкнувшегося с типичной, но юридически сложной ситуацией. Вопрос читателя: "Здравствуйте, редакция! У меня сложилась непростая ситуация, в которой я боюсь...

Читать далее »

17.12.2025 Химический портал himsite.ru

Автоматизация лабораторий: от умного быта к химической промышленности

Концепция «умного дома», зародившаяся для бытового комфорта, сегодня выходит далеко за пределы жилых помещений. Её принципы — автоматизация, удалённый контроль, интеграция датчиков и интеллектуальное...

Читать далее »

17.12.2025 Павлово-Посадский Гофрокомбинат

Павлово-Посадский Гофрокомбинат представляет новую линию Shinko!

Павлово-Посадский Гофрокомбинат в ближайшее время вводит в эксплуатацию новейшую линию Shinko, предназначенную для выпуска четырехклапанных гофроящиков высокого класса. Новая технология направлена...

Читать далее »

09.12.2025 Химический портал himsite.ru

Выбор оборудования для очистки промышленного ливневого стока

Промышленный ливневой сток отличается от бытового сложным составом загрязнений. Дождевая вода, стекая с территории завода или логистического комплекса, смывает нефтепродукты, металлическую стружку, хи...

Читать далее »

01.12.2025 ООО «МИКРОИНТЕК»

Компания «Микроинтек» провела модернизацию аналитической лаборатории

Компания «Микроинтек» провела реконструкцию и приборное дооснащение собственной аналитической лаборатории, расположенной на промышленной площадке в г. Каменске-Уральском Свердловской области. В по...

Читать далее »

Copyright © 2009-2026 HimSite.ru - Портал химической промышленности, оборудование для химии, нефтехимии, полимеров.

Обратная связь