Mažiausias gamtoje žinomas mechaninis-elektrinis rotacinis variklis – F1-ATPazė

Ištrauka

Mažiausias gamtoje žinomas mechaninis-elektrinis rotacinis variklis – F1-ATPazė
Bionikos ir bioinžinerijos (BIO2010) darbas

Turinys
1. Įvadas 3
2. Molekuliniai varikliai 4
3. ATPazė 6
4. ATPazės funkcijos 6
5. ATPazės veikimo principas 6
6. F-ATPazė 7
7. F-ATPazė gamtoje 8
8. F1-ATPazė: rotacinis variklis, sukurtas iš vienos molekulės 10
9. F1 sukimasis 11
10. Nukleotidų varomų molekulinių variklių palyginimas 12
11. Variklių mechanizmas: lenkimas prieš įrišimą 12
12. Išvados 15
13. Šaltiniai 16

1. Įvadas
Variklis (dar motoras) – įrenginys, keičiantis kokios nors rūšies energiją į mechaninį darbą.
Mechaniniuose varikliuose darbą dažniausiai atlieka sukdamasis rotorius, slankiodamas stūmoklis
ar išmetamas iš reaktyvinės tūtos darbo kūnas. ( 1 šaltinis )
ATPazė – fermentas, verčiantis H+ (arba kurio nors kito jono) elektrocheminio gradiento energiją
cheminės jungties energija ir atvirkščiai. Kad fermentas sintetintų didelę cheminės jungties energiją
turinčias ATP molekules, priešingose membranos pusėse turi kuriuo nors būdu susidaryti cheminis
gradientas (dalyvaujančio jono vienoje pusėje daugiau), elektros potencialų skirtumas arba jie abu
vienu metu (elektrocheminis gradientas). Šios jėgos verčia ATPazės naudojamus jonus per šiame
fermente esantį kanalą keliauti į kitą membranos pusę. Vidinėje pusėje esanti fermento dalis
panaudoja jonų gradiento energiją makroenerginei jungčiai tarp ADP ir fosforo rūgšies liekanos
sukurti. Tokiu režimu fermentas veikia chloroplasto ir mitochondrijos membranose, kuriose
panaudojamas vandenilio jonų (protonų) gradientas.
Prireikus ląstelė panaudoja turimą ATP elektrocheminiam gradientui sukurti. Tuomet vidinėje
pusėje esantis fermento aktyvus centras skaldo ATP į ADP ir neorganinį fosfatą. Skylant išsiskiria
daug energijos, kuri panaudojama jonams aktyviai „pumpuoti“ į vidinę pusė. Dažniausiai ATPazė
taip dirba išorinėje ląstelės membranoje, kad palaikytų jonų balansą ląstelėje.
ATPazė – bendrinis visų ATP skaidančių fermentų vardas. Šiame kontekste jis palyginti retai
vartojamas, nes tokių fermentų yra labai daug. (2 šaltinis )
Molekulinis variklis (dar vadinamas molekuliniu motoru) yra biologinės molekulinės mašinos,
kurios yra atsakingos už judėjimą gyvuose organizmuose. Bendrąja prasme motoras arba variklis
yra įrenginys, kuris naudoja energiją ir verčia ją judėjimu arba mechaniniu darbu; pavyzdžiui,
daugybė proteinais paremtų molekulinių motorų pakinko Gibso laisvąją energiją, kuri išsilaisvina
po ATP hidrolizės, kad galėtų atlikti mechaninį darbą.
Iš energijos efektyvumo pusės šio tipo motoras gali būti geresnis negu dabar esantys žmogaus
sukurti motorai. Vienas svarbus skirtumas tarp molekulinių motorų ir makroskopinių motorų yra
tas, jog molekuliniai motorai gali veikti šiluminėje vonioje, aplinkoje, kur nepastovumas dėl
šilumos triukšmo yra reikšmingas. ( 3 šaltinis )