Moleküler Motor

Moleküler Motor
Moleküler Motor Nedir - Moleküler Motor Hakkında - Moleküler Motor Konusu

Moleküler motorlar canlı organizmalarda hareketi sağlayan biyolojik moleküler makinalardır Genel olarak, bir motor enerji kullanıp onu hareket veya mekanik işe dönüştürür Örneğin, çoğu protein-temelli moleküler motor ATP'nin hizdrolizi ile açığa çıkan serbet enerjisini kullanıp onu mekanik işe dönüştürür[1] Enerjetik verimlilik açısından bu tür motorlar hâlen mevcut insan yapımı motorlardan üstündürler Moleküler motorlarla makroskopik motorlar arasındaki önemli bir fark, moleküler motorların termal banyo içinde çalışmalarıdır, bu ortamda termal gürültüden kaynaklanan fluktuasyonlar önemli düzeydedir

Örnekler

Biyolojik olarak önemli olan bazı motorlara örnekler aşağıda verilmiştir:[2]

Hücre iskelet motorları
Miyosin, kas kasılmasından sorumludur
Kinesin, hücre içinde çekirdekten gelen kargoyu mikrotübüller üzerinde taşır
Dinein, silya ve flagella'nın aksonemal biçinde atmasını sağlar, ayrıca mikrotübüller üzerinden kargonun çekirdeğe doğru taşınmasını sağlar
Polimerizasyon motorları
Aktin polimerizasyonu kuvvet üretir ve hareket için kullanılır ATP kullanılır
Mikrotübül polimerizasyonu GTP kullanır
Dinamin, plazma zarından klatrin tomurcuklarının ayrılmasını sağlar
Dönel motorlar
FoF1-ATP sentaz, mitokondriler içindeki membran ötesi elektrokimyasal proton gradyanını kullanarak ATP üretir[3]
Bakteriyel flagellum, E coli 'nin yüzmesi ve tökezlemesinden sorumludur Diğer bakterilerde döner bir motor tarafından güç alan rijit bir pervane olarak çalışır Bu motor, membran aşan bir proton akımı tarafından çalıştırılır, muhtemelen ATP sentazdaki Fo motorundakine benzer bir mekanizma ile

Nükleik asit motorları:
RNA polimeraz, bir DNA kalıbının RNA molekülü olarak yazılmasını sağlar[4]
DNA polimeraz tek iplikli bir DNA'yı iki iplikli DNA'ya dönüştürür[5][6]
Helikazlar transkripsiyon veya ikilenmeden önce nükleik asitlerin iki ipliğini birbirinden ayırırlar ATP ile çalışırlar
Topoizomerazlar hücre içindeki DNA'nın süperburgusunu azaltır ATP ile çalışırlar
Kromatin yapı şekillenme kompleksi (Chromatin Structure Remodeling (RSC) Complex; RSC) ve SWI/SNF kompleksleri ökaryotik hücrelerde kromatin'in yeniden şekillenmesini sağlar ATP ile çalışırlar
Ökaryotik hücrelerde kromozom yoğunlaşmasından sorumlu olan SMC proteini[7]
Virüslerdeki ikileşme döngüsünün parçası olarak viral paketleme motorları genomik DNA'yı kapsit içine enjekte edip onun sıkıca paketlenmesini sağlarlar[8]
Sentetik moleküler motorlar kimyagerler tarafından yaratılmıştır, dönme hareketi yaparlar

Teorik boyutlar

Moleküler olaylar stokastik (rassal) oldukları için, moleküler motorler çoğu zaman Fokker-Planck denklemi veya Monte Carlo yöntemleri ile modellenirler Bu teorik modeller moleküler motorları Brown motorları olarak ele almalarıyla özellikle yararlıdırlar

Deneysel gözlemler

Deneysel biyofizikte, moleküler motorların aktivitesi çeşitli deneysel yaklaşımlarla gözlemlenebilir Bunlar arasında şunlar sayılabilir:

Flüoresan yöntemler: Flüoresans resonans enerji transferi, flüoresans korrelasyon spektroskopisi
Manyetik cımbızlar DNA üzerinde çalışan motorların analizinde kullanılabilir
Nötron spin yankı spektroskopisi nanosaniye zaman ölçeğindeki hareketleri gözlemlemek için kullanılabilir
Optik cımbızlar, düşük yay sabitleri nedeniyle moleküler motorları çalışmak için elverişlidir
Tek molekül elektrofizyolojisi ile tekil iyon kanallarının dinamikleri ölçülebilir

Çeşitli başka teknikler daha vardır Yeni teknolojiler ve yöntemler geliştirildikçe doğada bulunan moleküller motorlar hakkında bilgilerden yararlanılarak nano-ölçekli yapay motorların inçası mümkün olacaktır