分子机器

分子马达分子马达①定义：大小为纳米级且可以像马达一样通过能量转化做功的一类蛋白。②原理：ATP(三磷酸腺苷)水解释放的化学能通过分子构象变化转换为机械能。③优点：它的化学能可以直接转换为机械能而不经过中间的热能或电能等ATP结构图分子马达线性分子马达旋转分子马达驱动蛋白动力蛋白对肌球蛋白驱动蛋白驱动蛋白是1985年从鱿鱼的轴质(axonplasm)中分离的一种发动机蛋白。驱动蛋白是一个大的复合蛋白，由几个不同的结构域组成通过结合和水解ATP，导致颈部发生构象改变，使两个头部交替与微管结合，从而沿微管“行走”，将“尾部”结合的“货物”（运输泡或细胞器）转运到其它地方。由负极向正极移动头部:产生动力尾部:货物结合部位动力蛋白动力蛋白在1936年对纤毛和鞭毛运动的研究中被首次发现和命名，在有丝分裂中具有复杂的功能，参与核膜破裂、纺锤体组装、染色体运动、纺锤体检查点失活等。•负端指向分子马达•正端指向分子马达对肌球蛋白肌球蛋白(myosin)肌原纤维粗丝的组成单位。存在于横纹肌和平滑肌中，在肌肉运动中起重要作用。其分子形状如豆芽状，由两条重链和多条轻链构成。两条重链的大部分相互螺旋形地缠绕为杆状，构成豆芽状的杆；重链的剩余部分与轻链一起，构成豆芽的瓣。旋转分子马达是有生物大分子构成。因为它体积小，能量的转化效率高，而且可以进行逆向运动，所以马达研究领域本身的研究人员，对于这一分子转换机制都很感兴趣。旋转分子马达主要包括ATP合酶、细菌鞭毛以及各种门马达等等。其中ATP合成酶是主要研究对象。ATP合成酶有时也被称为F-ATP合成酶，是具有代表性的旋转分子马达。ATP合成酶是合成ATP的基本场所，也是生物体能量转化的核心酶。它广泛存在于线粒体内膜(如图所示)，细菌的浆膜以及叶绿体的类囊体膜之中。这种旋转分子马达是合成能源物质ATP的关键物质.右图所示为ATP合成酶的分子结构.这种蛋白质包括两部分：可溶部分F1及一个与膜结合部分F0。不同来源的ATP合成酶基本上有相同的亚基组成和结构，它们都是由多亚基组成.FI马达既能水解ATP又能合成ATP.F0马达既可作为离子涡轮机又可作为离子泵。当FO马达比较强时，它利用横跨膜的粒子电化学势在相反的方向上产生旋转的扭力矩(离子进入麒内)，此时合成ATP.当F1马达比较强时，它利用ATP水解产生扭力矩，同时使在电化学梯度下作为离子泵释放离子。旋转分子马达以两种不同的方式把化学能转化为机械能。所以，它表现出两个主要的能量转导途径。它可能是自然界发现的最小的分子马达，其运转效率几乎接近100%。是合成ATP的基本场所是生物体能量转化的核心酶参与氧化磷酸化和光合磷酸化在跨膜质子动力势的推动下催化合成ATP也可以水解ATP而充当质子泵所以说，F1马达既可以水解ATP又可以合成ATP。F0既可以作为涡轮机又可以作为离子泵。旋转分子马达以两种不同的方式把化学能转化为机械能.所以，它表现出两种主要的能量转导途径，且转化效率约为100%,故而其研究的意义重大且进展迅速，已成为纳米科技进步的重要组成部分。