Молекулярные машины, катенаны и ротоксаны

Молекулярный переключатель - это молекула, которую можно обратимо переключать между двумя или более стабильными состояниями. Молекулы реагируют на изменения pH, света, температуры, электрического тока, микросреды или присутствия лиганда и, таким образом, на переход между различными состояниями. Молекулярный маятник (челнок) - это молекула, которая перемещает молекулу или ионы из одного места в другое.Молекулярный маятник состоит из ротаксана, макроцикла, который может перемещаться между двумя точками или станциями вдоль стержня. Молекулярные пинцеты - это молекулы-хозяева, которые могут окружать объекты. Открытая полость молекулы связывает (как пара пинцета) элементы нековалентной связью (включая водородную связь, координацию металлов, гидрофобные силы, силы Ван-дер-Ваальса, π-π взаимодействия и / или электростатические эффекты). Были описаны примеры молекулярных пинцетов, сделанных из ДНК, которые называются ДНК-машинами.Молекулярный сенсор - это молекула, которая используется для обнаружения изменения концентрации анализируемого вещества.Молекулярные сенсоры, как и детекторы, сочетают молекулярное распознавание с записью или передачей сигнала, чтобы можно было наблюдать присутствие определенного вещества.Молекулярный логический элемент представляет собой молекулу, которая выполняет логическую операцию на одном или несколько логических входах и производит один логический вывод. В отличие от молекулярного датчика, молекулярный логический вентиль выдает выходной сигнал только при наличии определенной комбинации входов.Самые сложные молекулярные машины - это белки, обнаруженные в клетках. К ним относятся моторные белки, такие как миозин , который отвечает за сокращение мышц, кинезин , который транспортирует органеллы в клетках от ядра с микротрубочками, динеин , который заставляет жгутики двигаться, и мембранные АТФазы, такие как АТФ-синтаза . Эти белки и их наноразмерная динамика сложнее, чем любая из когда-либо построенных молекулярных машин. Вероятно, самые важные биологические машины - это рибосомы.Фактически, микротрубочки - это наномашины, состоящие из более чем 600 белков в молекулярных комплексах. Первые значимые применения этих биологических машин могут быть в наномедицине. Например, их можно использовать для обнаружения и уничтожения раковых клеток. Молекулярная нанотехнология - это подраздел нанотехнологии. Если учесть все возможности молекулярной механики, биологические машины могут повлиять на терапию на молекулярном или атомном уровне. Наномедицина может использовать этих нанороботов для обнаружения и устранения повреждений или инфекции. Молекулярная нанотехнология является в высшей степени теоретической, чтобы предвидеть, что изобретения в области нанотехнологий являются многообещающей и ориентированной на будущее областью исследований. Текущее состояние исследований в области нанотехнологий с предлагаемыми элементами все еще далеки от нанороботов.ЗаключениеАктивные научные исследования в области разработки молекулярных машин до сих пор позволяли создавать самые разнообразные конструкции и функции устройства. Важно, чтобы исследования, связанные с использованием конструкций молекулярных машин для практических приложений, не развивались менее активно. Яркий пример практического использования молекулярных машин продемонстрировали исследователи из Манчестера и Эдинбурга.Они создали примитивный рукотворный аналог рибосомы - ротаксановуюнаномашину, способную синтезировать пептиды определенного состава. Круговая молекула движется вдоль линейной матричной молекулы, состоящей из цепочки ароматических колец, к которым присоединены аминокислоты, причем аминокислотные остатки последовательно отделяются от стержня и присоединяются к растущему пептиду. Если настоящая рибосома связывает от 15 до 20 аминокислотных остатков в секунду, сгенерированной наномашине требуется 12 часов, чтобы связать один остаток.Список литературыАлбертс Б., Брей Д., Льюис Дж. и др. Молекулярная биология клетки. 2-е изд. М.: Мир, 1994. Т. 1. В.П.Скулачев Рассказы о биоэнергетике. Серия "Эврика". М. 1982. Глазков, А.В. Электрические машины. Лабораторные работы: Учебное пособие / А.В. Глазков. - М.: Риор, 2018. - 478 c.Глинка, Н.Л. Общая химия (для спо) / Н.Л. Глинка. - М.: КноРус, 2019. - 360 c.Грибанова, О.В. Общая и неорганическая химия: опорные конспекты: опорные конспекты, контрольные и тестовые задания / О.В. Грибанова. - Рн/Д: Феникс, 2019. - 272 c.Зисман, Г.А. Курс общей физики: Учебное пособие. В 3-х тт. Т.1. Механика. Молекулярная физика. Колебания и волны / Г.А. Зисман, О.М. Тодес. - СПб.: Лань, 2019. - 340 c.Кацман, М.М. Электрические машины. справочник (спо) / М.М. Кацман. - М.: КноРус, 2019. - 288 c.Кацман, М.М. Электрические машины: Учебник / М.М. Кацман. - М.: Academia, 2018. - 96 c.Молекулярные машины: [Электронный ресурс]. URL: https://hij.ru/read/6252/ (Дата обращения 10.05.2021)Молекулярные машины: [Электронный ресурс]. URL: https://infourok.ru/molekulyarnye-mashiny-4784700.html (Дата обращения 10.05.2021)Молекулярные машины: [Электронный ресурс]. URL: https://zanauku.mipt.ru/2019/04/26/molekulyarnye-mashiny/ (Дата обращения 10.05.2021)Москаленко, В.В. Электрические машины и приводы: Учебник / В.В. Москаленко. - М.: Академия, 2018. - 128 c.