Vücudunuzun hemen hemen her hücresinin içinde, küçük f1 Motor, ne yaptığınız her eylemi güçlendiren evrensel enerji kaynağı olan adenosin trifosfat (ATP) oluşturmak için kesintisiz çalışıyor-nefes almadan koşmaya kadar. Bilim adamları bu moleküler makinenin yapısını yıllarca anlarken, önemli bir gizem kaldı: ortağı, F0 Motor, Spin F1 maksimum verimlilikle?
ATP sentaz, ATP oluşumunu katalize eden enzimdir. Her ikisinden de oluşur0 ve f1 birlikte kilitlenmiş motorlar. Ne zaman0 döner, merkezi şaftı için zorlar1 Dönmek için de. Ancak, nasıl f0 Kuvvetinin uygulanması bilinmiyordu.
Gizemin dibine ulaşmak için, uluslararası bir araştırmacı ekibi tek bir F izole etti1 Bacillus bakterilerinden motor ve ATP yapmak için iki farklı şekilde dönmeye zorladı. İlk olarak, bükülme, sabit bir kuvvet (sabit tork) uyguladılar. İkincisi, motorun konumunu sürekli olarak ölçen ve sabit bir hızda ve açıda döndürmeye devam etmek için kuvveti anında ayarlayan açılı kelepçe adı verilen bir teknik kullandılar.
İki yöntemin karşılaştırılması, performansta keskin bir fark ortaya çıkardı. Açılı kelepçe tekniği, sabit, sürekli hareket kaybedilen enerjiyi ortadan kaldırdıkça en etkilidir. Sabit tork yaklaşımı enerjiyi boşa harcadı, çünkü motorun sallanma ve sarsma deneyimlemesine izin verdi. Ekip, bulgularını motorun fiziksel modellerine dayanan bilgisayar simülasyonlarıyla doğruladı.
Bilim adamlarına, “Deneylerimiz, teori ve simülasyon ile birleştiğinde, açı kelepçesinin, giriş işinin boşuna dağılmasına katkıda bulunan dengesizlik varyasyonunu önemli ölçüde bastırdığını gösteriyor.” Fiziksel İnceleme Mektupları.
Çalışmanın sonuçları sadece bir laboratuvar merakından daha fazlasıdır. F nasıl1 Motor çalışmaları, daha verimli yapay nanomakinlerin ve moleküler motorların tasarımını bilgilendirebilir. Bu, tıptan üretime uygulamalarda kullanılan mikroskobik cihazların daha az enerji üzerinde çalışabileceği ve biyolojik muadilleri kadar etkili olabileceği anlamına gelir.
Ancak araştırmaya önemli bir yakalama var. F1 Motor, canlı bir hücrenin içinde (in vivo) değil, bir laboratuvar ortamında (in vitro) incelenmiştir, bu nedenle motorların diğer bileşenlerle etkileşime girdiği doğal sistemin tam karmaşıklığını yakalamamış olabilir. Ayrıca, açılı kelepçe yaklaşımı doğada mevcut değildir; Teorik bir kavramdı. Bununla birlikte, bu çalışma bu küçük ölçekte enerji yönetiminin arkasındaki fiziğin güçlü bir şekilde anlaşılmasını sağlar.
Yazarımız Paul Arnold tarafından yazılmış, Gaby Clark tarafından düzenlenen ve Robert Egan tarafından gerçekleştirilmiş ve gözden geçirilen bu makale dikkatli insan çalışmasının sonucudur. Bağımsız bilim gazeteciliğini canlı tutmak için sizin gibi okuyuculara güveniyoruz. Bu raporlama sizin için önemliyse, lütfen bir bağış (özellikle aylık) düşünün. Alacaksın reklamsız bir teşekkür olarak hesap.
