Nauka

Maszyna molekularna stworzona w Manchesterze

Maszyna molekularna stworzona w Manchesterze

Wielu naukowców bierze za przykład jakąś naturalną strukturę i próbuje ją odtworzyć mechanicznie i ostatecznie zastosować w produkcji przemysłowej, medycynie, transporcie i w ogóle w naszym życiu codziennym. David Leigh, profesor w Szkoła Chemii na Uniwersytet w Manchesterze, jest jednym z tych naukowców, ale szczególną rzeczą jest to, że prowadził swój projekt na poziomie molekularnym. Śledząc mechanizm syntezy białek w każdej komórce eukariotycznej, prof Leigh a jego zespół z powodzeniem stworzył maszynę w skali nano, która wykorzystuje cząsteczki jako elementy budulcowe do budowy większych cząsteczek. Urządzenie ma całkowitą długość zaledwie kilku nanometrów, więc nie widać go „nieuzbrojonym” okiem. Badanie zostało opublikowane w „Nauka”.

„Rozwój tej maszyny, która wykorzystuje cząsteczki do wytwarzania cząsteczek w procesie syntezy, jest podobny do zrobotyzowanej linii montażowej w fabrykach samochodów. Takie maszyny mogą ostatecznie doprowadzić do tego, że proces wytwarzania cząsteczek stanie się znacznie wydajniejszy i bardziej opłacalny. ”Profesor Leigh wyjaśnił. „Przyniesie to korzyści wszystkim rodzajom obszarów produkcyjnych, ponieważ wiele produktów wytworzonych przez człowieka ma swój początek na poziomie molekularnym. Na przykład obecnie modyfikujemy naszą maszynę, aby wytwarzała leki takie jak penicylina”.

Zwykle informacje dotyczące syntezy białek są przechowywane w pliku DNA Cząsteczki. Aby rozpocząć proces budowania zakodowanej cząsteczki białka, informacji w środku DNA jest kopiowany RNA cząsteczka, która służy jako transporter. Plik RNA cząsteczka jest następnie przenoszona do rybosomu, gdzie rozpoczyna się synteza białka na podstawie informacji dostarczonych przez RNA.

Maszyna molekularna wykorzystuje dokładnie rybosom jako przykład. Rdzeń to molekularna ścieżka, na której znajdują się bloki budulcowe. Nano-pierścień porusza się wzdłuż osi i podnosi te bloki, układając je i łącząc w określonej kolejności, aby zbudować wymaganą cząsteczkę.

Początkowo pierścień jest prowadzony przez jony miedzi. Pierścień porusza się wzdłuż osi, aż dotrze do nieporęcznej grupy. Następnie „ramię reaktywne”Rozpoczyna pracę, gdy odłącza masę od toru i przekazuje ją do innego miejsca na maszynie. To regeneruje aktywne miejsce na ramieniu, co pozwala pierścieniowi przesuwać się wzdłuż osi, aż dotrze do następnego bloku budulcowego. Następny blok jest przenoszony w to samo miejsce, w którym został dodany poprzedni, wydłużając w ten sposób nową strukturę i tworząc większą, polimerową cząsteczkę. Kiedy wszystkie klocki zostaną usunięte z toru, pierścień zostaje odłączony, a budynek zatrzymuje się.

[Źródło obrazu: Uniwersytet w Manchesterze]

„Rybosom można złożyć razem 20 bloków na sekundę, aż do 150 są połączone. Jak dotąd używaliśmy naszej maszyny tylko do łączenia się 4 bloków i to trwa 12 godzin na podłączenie każdego bloku. Ale możesz równolegle z procesem montażu: używamy już miliona milionów milionów (1018) tych maszyn pracujących równolegle w laboratorium w celu budowy cząsteczek ”. David - stwierdził Leigh. „Następnym krokiem jest rozpoczęcie używania maszyny do tworzenia wyrafinowanych cząsteczek z większą liczbą bloków budulcowych. Potencjał polega na tym, że będzie w stanie tworzyć cząsteczki, których nigdy wcześniej nie widziano. Nie są wykonane w naturze i nie można ich wytworzyć syntetycznie z powodu obecnie stosowanych procesów. To bardzo ekscytująca możliwość na przyszłość ”.


Obejrzyj wideo: Kartonowe Chinskie pudelka pod zamowienie. Chiny (Styczeń 2022).