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Che cosa sono commputer molecolari?

Commputer che non possono essere veduti

Determinate molecole biologiche possono muoversi in un modo “quasi meccanico„ e questi possono essere considerati per come commputer molecolari. Questi sono veduti in molti trattamenti naturali e da questo, l'ibrido del biologico-sintetico ed i commputer molecolari completamente sintetici sono stati creati. Ciò ha cominciato verso la fine degli anni 60 in cui un commputer molecolare chiamato “roxatane„ è stato sintetizzato.

kinesinCredito di immagine: Kateryna Kon/Shutterstock.com

Commputer molecolari biologici

Una classe di commputer molecolari biologici è motori biologici; ciò è una molecola biologica capace di conversione dell'energia chimica in moto e può essere importante alle funzioni biologiche quale la contrazione del muscolo, flagelli mobili dei batteri e dell'idrolisi del trifosfato di adenosina. Questi motori possono produrre (i moti lineari (contrazione del muscolo e movimento dei flagelli) o rotatori di idrolisi del trifosfato di adenosina).

Gli esempi dei commputer molecolari biologici includono la miosina, il kinesin, il dynein ed i ribosomi.

  • La miosina è una proteina trovata in muscoli, che è responsabile del indurre i muscoli a contrarrsi.
  • Kinesin è una proteina che movimenti “carico„ all'interno della cella.
  • Dynein è una proteina che fa parte dei flagelli delle ciglia mobili ed è responsabile del movimento trovato in queste proteine.
  • I ribosomi sono una parte essenziale di sintesi delle proteine, dove il mRNA è tradotto in catena corrispondente del polipeptide. Durante questo trattamento, il mRNA è letto dal piccolo sottounità ed il grande sottounità unisce gli amminoacidi corrispondenti per formare la catena del polipeptide.

Un vantaggio dei commputer molecolari biologici è che sono capaci dell'esecuzione delle funzioni complesse. Tuttavia, essendo biologiche, non sono estremamente stabili. Through capendo come i commputer molecolari biologici funzionano, è sperato che altri possano essere creati, che possano individuare e cellule tumorali dell'obiettivo, o viaggio all'interno del corpo umano ed individuare i problemi sanitari potenziali.

commputer molecolari ibridi del Biologico-sintetico

Questi commputer molecolari biologici sono stati utilizzati come la base per i commputer molecolari ibridi, che combinano le funzionalità dei commputer molecolari biologici detti e degli elementi sintetici.

In uno studio, un nanovalve che è attivato da indicatore luminoso è stato creato, consistente di una proteina del canale e di uno spiropyran, che è fotochimico il componente attivo. Questo commputer molecolare ibrido è stato utilizzato per gestire il movimento dei soluti attraverso un doppio strato lipidico. La luce UV cambia il hydrophobicity della proteina del canale, che poi apre il canale. L'indicatore luminoso visibile inverte questo trattamento in modo che il canale diventi chiuso.

Commputer molecolari sintetici

I commputer molecolari completamente sintetici sono stati progettati pure, con il vantaggio supplementare della stabilità aumentata. Questi commputer molecolari sintetici possono essere divisi largamente in sette tipi differenti.

- Motori molecolari; questi girano in una direzione con un assorbimento di energia. L'energia può essere leggera o chimica.

- Eliche molecolari; questi egualmente girano, ma muovono il liquido intorno come un'elica. Questi sono fatti generalmente di sette alette sistemate intorno ad un'asta cilindrica.

- Opzioni molecolari; queste sono molecole che possono esistere in due moduli ugualmente stabili, vari dai termini quali pH, indicatore luminoso, la temperatura e la corrente elettrica.

- Navette molecolari; il rotaxane appartiene a questa classe ed è costruito facendo uso di un macrocycle, attraverso cui una molecola del tipo di testa di legno è infilata. Questo commputer molecolare può muovere gli ioni avanti e indietro da una posizione ad un altro tramite il movimento della molecola del tipo di testa di legno lungo il macrocycle.

- Pinzette molecolari; queste sono molecole che possono contenere un oggetto in un'intercapedine fra le sue due armi. Ciò è raggiunta attraverso i legami idrogeni, il coordinamento del metallo, le forze idrofobe, van der Waals e forze elettrostatiche.

- Sensori molecolari; questi commputer molecolari percepiscono un analito particolare e poi creano un segnale che può essere misurato. Ciò può essere usata per la rilevazione gli ioni e dei cambiamenti del metallo nel pH, per esempio.

- “Circuito logico molecolare„; questi commputer molecolari hanno bisogno di un segnale in ingresso, solitamente chimico e successivamente producono un segnale in uscita. Per esempio, un cromoforo che può rispondere agli ioni del calcio mostra una capacità di assorbimento a 390nm, che è nell'intervallo di UV/visible. L'aggiunta di calcio causa uno spostamento nella capacità di assorbimento verso il blu, che ha diminuito la capacità di assorbimento. L'idrogeno, d'altra parte, causa uno spostamento verso rosso, che poi ri-spostamento la capacità di assorbimento su verso 390nm.

Come questi commputer molecolari sono mossi?

I commputer molecolari biologici sono mossi solitamente convertendo il prodotto chimico, il termale, o l'energia leggera in energia cinetica. Ciò è frequentemente l'idrolisi del trifosfato di adenosina.

Quando si tratta dei commputer molecolari sintetici, alcune considerazioni devono essere considerate; per esempio, per creare un motore rotativo, deve avere moto 360˚, potere da gestire la direzione e da avere un approvvigionamento di energia. Sfidare sta gestendo il movimento e la direzione in cui il commputer molecolare si muove. Solitamente, la progettazione asimmetrica dà il migliore controllo e un più grande necessariamente non è associato con la prestazione migliore. Questi rotori possono essere mossi tramite moto browniano, o in un modo unidirezionale o omnidirezionale.

Questi commputer sintetici possono essere alimentati in vari modi, compreso la decomposizione di H2O2 e l'uso di un metallo inerte creare un gradiente O2.

Sorgenti

Richards, commputer molecolari https://www.chemistryworld.com/features/molecular-machines/9457.article di V (2016) chemistryworld.com

Hindi, 2017) commputer molecolari di S.S.Z (: I. Una generalità delle unità biologiche e sintetiche di Angstromic. Nanoscience e ricerca http://pubs.sciepub.com/nnr/4/3/3/index.html in nanotecnologia

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Last Updated: Jan 8, 2020

Dr. Maho Yokoyama

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Dr. Maho Yokoyama

Dr. Maho Yokoyama is a researcher and science writer. She was awarded her Ph.D. from the University of Bath, UK, following a thesis in the field of Microbiology, where she applied functional genomics to Staphylococcus aureus . During her doctoral studies, Maho collaborated with other academics on several papers and even published some of her own work in peer-reviewed scientific journals. She also presented her work at academic conferences around the world.

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