¿Cuáles son máquinas moleculares?

Máquinas que no pueden ser vistas

Ciertas moléculas biológicas pueden moverse de una manera “cuasi-mecánica”, y éstos se pueden considerar para ser máquinas moleculares. Éstos se ven en muchos procesos naturales, y de esto, se han creado el híbrido biológico-sintetizado y las máquinas moleculares completo sintetizadas. Esto comenzó a finales de los años 60 en que una máquina molecular llamada “roxatane” fue sintetizada.

kinesinHaber de imagen: Kateryna Kon/Shutterstock.com

Máquinas moleculares biológicas

Una clase de máquinas moleculares biológicas es motores biológicos; esto es una molécula biológica capaz de convertir energía química en el movimiento y puede ser importante para las funciones biológicas tales como contracción del músculo, flagelos móviles de bacterias, y de la hidrólisis del ATP. Estos motores pueden producir (movimientos lineales (contracción del músculo, movimiento de los flagelos) o rotativos de la hidrólisis del ATP).

Los ejemplos de máquinas moleculares biológicas incluyen la miosina, el kinesin, el dynein, y los ribosomas.

  • La miosina es una proteína encontrada en músculos, que es responsable de hacer los músculos contratar.
  • Kinesin es una proteína que los movimientos “cargamento” dentro de la célula.
  • Dynein es una proteína que es parte de los flagelos de cilios móviles y es responsable del movimiento encontrado en estas proteínas.
  • Los ribosomas son una parte esencial de la síntesis de la proteína, donde el mRNA se traduce a la cadena correspondiente del polipéptido. Durante este proceso, el mRNA es leído por la pequeña subunidad, y la subunidad grande ensambla los aminoácidos correspondientes para formar la cadena del polipéptido.

Una ventaja de máquinas moleculares biológicas es que son capaces de realizar funciones complejas. Sin embargo, siendo biológicas, no son extremadamente estables. Con la comprensión de cómo las máquinas moleculares biológicas funcionan, se espera que otros pueden ser creados, que pueden descubrir y las células cancerosas del objetivo, o viaje dentro del cuerpo humano y descubrir problemas de salud potenciales.

máquinas moleculares híbridas Biológico-sintetizadas

Estas máquinas moleculares biológicas se han utilizado como la base para las máquinas moleculares híbridas, que combinan las características de las máquinas moleculares biológicas dichas y de los elementos sintetizados.

En un estudio, un nanovalve que es accionado por la luz fue creado, consistiendo en una proteína del canal y un spiropyran, que es el componente fotoquímico activo. Esta máquina molecular híbrida fue utilizada para controlar el movimiento de solutos a través de un bilayer del lípido. La luz UV cambia el hydrophobicity de la proteína del canal, que entonces abre el canal. La luz visible invierte este proceso de modo que el canal llegue a ser cerrado.

Máquinas moleculares sintetizadas

Las máquinas moleculares completo sintetizadas se han diseñado también, con la ventaja adicional de la estabilidad creciente. Estas máquinas moleculares sintetizadas se pueden dividir ampliamente en siete diversos tipos.

- Motores moleculares; éstos giran en una dirección con una entrada de energía. La energía puede ser liviana o química.

- Hélices moleculares; éstos también giran, pero mueven el líquido alrededor como una hélice. Éstos se hacen generalmente de siete palas dispuestas alrededor de un árbol.

- Interruptores moleculares; éstas son las moléculas que pueden existir en dos formas igualmente estables, variadas por condiciones tales como pH, luz, temperatura, y corriente eléctrica.

- Lanzaderas moleculares; el rotaxane pertenece a esta clase y se construye usando un macrocycle, a través del cual a pesa de gimnasia-como la molécula se filetea. Esta máquina molecular puede ir y los iones a partir de una situación a otra por el movimiento del pesa de gimnasia-como la molécula a lo largo del macrocycle.

- Pinzas moleculares; éstas son las moléculas que pueden contener un objeto en una cavidad entre sus dos armas. Esto se logra a través de ligazones de hidrógeno, de la coordinación del metal, de fuerzas hidrofóbicas, de van der Waals y de fuerzas electroestáticas.

- Sensores moleculares; estas máquinas moleculares detectan un analito determinado y después crean una señal que pueda ser medida. Esto se puede utilizar para descubrir los iones y los cambios del metal en el pH, por ejemplo.

- “Entrada de lógica molecular”; estas máquinas moleculares necesitan una señal de entrada, generalmente química, y producen posteriormente una señal de rendimiento. Por ejemplo, un cromóforo que puede responder a los iones del calcio muestra una absorción en 390nm, que está en el alcance de UV/visible. La adición del calcio causa un movimiento en la absorción hacia el azul, que redujo la absorción. El hidrógeno, por otra parte, causa un movimiento hacia el rojo, que entonces re-movimiento la absorción hacia arriba hacia 390nm.

¿Cómo se mueven estas máquinas moleculares?

Las máquinas moleculares biológicas son movidas generalmente convirtiendo la substancia química, la termal, o la energía liviana en energía cinética. Ésta es con frecuencia la hidrólisis del ATP.

Cuando se trata de las máquinas moleculares sintetizadas, algunas consideraciones deben ser tenidas en cuenta; por ejemplo, para crear un motor rotativo, necesita tener movimiento 360˚, poder controlar la dirección y tener un suministro de energía. El desafiar está controlando el movimiento y la dirección en los cuales la máquina molecular se mueve. Generalmente, el diseño asimétrico da un mejor mando, y un más de gran tamaño no se asocia necesariamente a un mejor funcionamiento. Estos rotores se pueden mover por el movimiento browniano, o de una manera unidireccional o no directiva.

Estas máquinas sintetizadas se pueden mover por motor de diversas maneras, incluyendo la descomposición de H2O2 y el uso de un metal inerte de crear un gradiente O2.

Fuentes

Richards, máquinas moleculares https://www.chemistryworld.com/features/molecular-machines/9457.article de V (2016) chemistryworld.com

Hindú, 2017) máquinas moleculares de S.S.Z (: I. Una reseña de los dispositivos biológicos y sintetizados de Angstromic. Nanoscience e investigación http://pubs.sciepub.com/nnr/4/3/3/index.html de la nanotecnología

Further Reading

Last Updated: Jan 8, 2020

Dr. Maho Yokoyama

Written by

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.

Citations

Please use one of the following formats to cite this article in your essay, paper or report:

  • APA

    Yokoyama, Maho. (2020, January 08). ¿Cuáles son máquinas moleculares?. News-Medical. Retrieved on May 28, 2020 from https://www.news-medical.net/life-sciences/What-are-Molecular-Machines.aspx.

  • MLA

    Yokoyama, Maho. "¿Cuáles son máquinas moleculares?". News-Medical. 28 May 2020. <https://www.news-medical.net/life-sciences/What-are-Molecular-Machines.aspx>.

  • Chicago

    Yokoyama, Maho. "¿Cuáles son máquinas moleculares?". News-Medical. https://www.news-medical.net/life-sciences/What-are-Molecular-Machines.aspx. (accessed May 28, 2020).

  • Harvard

    Yokoyama, Maho. 2020. ¿Cuáles son máquinas moleculares?. News-Medical, viewed 28 May 2020, https://www.news-medical.net/life-sciences/What-are-Molecular-Machines.aspx.

Comments

The opinions expressed here are the views of the writer and do not necessarily reflect the views and opinions of News Medical.