МОЛЕКУЛЯРНІ

МАШИНИ

Молекулярна машина

–пристрій (робот), розмір якого є співставимим з розміром молекули (поряду 10 нм)

–пристрій, що моде маніпулювати окремими молекулами або точно взаємодіяти з окремими молекулами або нанооб’єктами

Природні “молекулярні машини”

Рібосоми, "машини" для синтезу білка з амінокислот на основі інформації з матричної РНК (мРНК). Нуклеопротеїд, комплекс нуклеїнової кислоти з білком.

Molecular Machines for Protein

Degradation

M. Groll, M.Bochtler, H. Brandstetter, T.

Clausen, R. Huber

ChemBioChem 2005, 6, 222

Природні “молекулярні машини”

Кінезин, "машина" для транспорту вантажів в клітинах.

Типовий кінезин — димер, кожна половина якого складається з важкого і легкого ланцюгів. Важкий ланцюг формує глобулярну "головку" (домен, що рухається) і зєднаний зі "стрижнем". Важкі ланцюги закручені один навколо іншого по спіралі і мають на кінцях легкі ланцюги. Глобулярна головка усіх кінезинів має два центри звязування - (1) для тубуліну і мікротрубки та (2) для АТФ. Звязування і гідроліз АТФ, а також вивільнення АДФ веде до зміни конформації сайту звязування тубуліну і взаємного розташування ланцюгів, що веде до руху кінезину уздовж мікротрубки.

Штучний аналог рібосоми

P. Thordarson, E. J. A. Bijsterveld, A. E. Rowan, R. J. M. Nolte, Nature 2003, 424, 915.

Молекулі порфірину з порожниною.

В порожнину заходить молекулі полібутадієну. Порфірин каталізує епоксидування подвійних звязків.

Принципи створення елементів “молекулярних машин”

A. Harada, Acc. Chem. Res. 2001, 34, 456-464

Циклодекстрини: альфа-циклодекстрин (n = 6), бета-циклодекстрин (n = 7), гамма-циклодекстрин (n = 8).

Принципи створення елементів “молекулярних машин”

Пересування циклодекстринових кілець уздовж полімерного ланцюгу шляхом хімічної обробки (зміна кислотності середовища)

Пересування циклодекстринових кілець уздовж полімерного ланцюгу шляхом "механічного" впливу (в скануючому тунельному мікроскопі)

Принципи створення елементів “молекулярних машин”

D. Ryan, S. N. Rao, H. Rensmo, D. Fitzmaurice, J. A. Preece, S. Wenger, J. F. Stoddart, N. Zaccheroni, J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 6252

Агрегація

модифікованих наночастинок завдяки механічному захопленню кілець і місткових ланцюгових молекул

Молекулярна машина: обертання під дією струму (окиснення

івідновлення)

G.Rapenne, J. P. Launay, C. Joachim J. Phys.: Condens. Matter., 2006, 18, S1797