分子马达是什么？

什么是分子马达？~

要想获得微观世界里的可以装配原子的机器，首先我们需要造出它的各个零部件。这一点和我们日常生活中所见到的机器的制造没有太大的区别，只不过这回我们要制造的部件要小得多。


平常我们见到的很多机器都有齿轮，我们能不能造出纳米尺度的齿轮呢？据海外媒体报道，日本东京大学已经研制成功了世界上第一个可自动控制转速的分子齿轮。


据介绍，这种分子齿轮的结构是在两个直径约为1纳米的卟啉分子中间夹一个直径约为0.1纳米的金属离子。卟啉分子主要存在于植物的叶绿素中。将卟啉分子和金属离子放人一种溶液中，并在特定的条件下将这种溶液加热，就可以制成分子齿轮。


日本专家介绍说，如果要达到实用化的目的，就必须将多个单独旋转分子齿轮结合起来，组成一个力的传动系统。因此，研究小组必须进一步研究分子齿轮的组合技术。


要想让我们得到的小机器能够工作，必须给它提供动力，这就需要制造一个小马达——分子马达。两位旅美中国学者已经在分子马达研究领域取得新的突破，首次利用单个DNA分子制成了分子马达。这一成果使得纳米器件向实用化方面又迈进了一步。


科学家曾经利用多个DNA分子制造出了分子马达，但这些马达存在着效率不高、难以控制的缺陷。美国佛罗里达大学教授谭蔚泓和助理研究员李建伟新研制出的分子马达，采用的是人工合成的单个杂交DNA分子。这种分子在一种生物环境中处于紧凑状态，但在生物环境发生变化后，又会变得松弛。谭蔚泓和李建伟进行的实验证实，采用这一原理制造出的单DNA分子马达具有非常强的工作能力，可以像一条虫子一样伸展和卷曲，实现生物反应能向机械能的转变。谭蔚泓等的成果已经在美国《纳米通讯》杂志上发表。


“在紧凑和松弛这两个状态之间进行变化，使得分子可以做功，从而可以把一些小物体从一个地方搬运到另一个地方。”谭蔚泓接受新华社记者采访时解释说。他认为，这一特性使得“分子马达可以为未来的纳米器件提供一种能量源泉”。


DNA是生物遗传物质的载体。DNA分子马达的优点是可以直接将生物体的生物化学能转换成机械熊，而不像通常意义上的马达需要电力。因此，从理论吐说，DNA分子马达可以借助一些生物化学变化而进行药物和基因等的传递，比如说，将药物分子直接输送至癌细胞的细胞膜。与多分子DNA马达相比，单DNA分子马达应用起来更为方便。谭蔚泓等的研究成果使得分子马达离实际应用更近。


研究人员指出，他们采用人工合成的单DNA分子来制造分子马达还有一个好处，即可以根据不同要求而有针对性地设计出DNA分子，使制造出的马达具备各种性能。他说：“这些马达可以有不同的效率，并且可能从而把物体搬运到更远的距离。”


现在还很难预测分子量级的马达什么时候能真正投入实用。科研人员的下一步目标，是要让单DNA分子马达真正移动一个微小物体，并进一步提高其工作效率。


此外，康奈尔大学的科学家把一些镍制螺旋桨安装在400个分子马达的中轴上。当把这些马达浸入三磷酸腺苷溶液中时，有395个马达没有动静，但是有5个开始旋转，使螺旋桨能够以每秒钟8转的速度旋转。该大学生物工程教授卡洛·蒙泰马尼奥说：“这是一台真正的纳米机器。”


由于这台马达也是从给细胞提供能量的分子中获得能量，所以蒙泰马尼奥教授认为有朝一日科学家也许能够制造出比细菌还小的机器人。这类机器人将能够修复细胞损伤，制造药物并且攻击癌细胞。


这些螺旋桨的长度为750纳米，这使研究人员能够用摄像机拍摄下螺旋桨的旋转。在一段录像中能够看到一粒尘埃被吸人螺旋桨中，后来又被打了出来。


研究人员说：“今天是螺旋桨，明天我们就能把其他的东西安装在马达上。这项技术现在正朝着实用的方向发展，这为制造在细胞中运转的机器打开了大门。它将使我们把设计好的装置与生命系统融合起来。”


《科学》杂志还描述了另外一种微观运动：一块锡在化学。力的推动下，像变形虫一样在铜的表面四处游走，留下一条由铜的合金组成的纤细轨迹。


桑迪亚国家实验所的诺曼·巴特尔特博士说：“锡块仿佛活了一样，在铜的表面到处找食吃。它会运动到光洁的区域，吃下表层的铜原子同时吐出以合金形式存在的铜原子。在微观世界中这种没有生命的系统竟然能够模仿生命系统真是令人感到惊奇。”


附在这篇研究报告后的评论说，实验中锡块的运动可以看成一种新的纳米马达，这个马达把化学能转化成机械能的效率大致与汽车的效率相当。


康奈尔大学的研究工作把几年来纳米技术研究的两个方向结合了起来。正如电子工程师把越来越小的晶体管刻到芯片上一样，纳米技术科学家也造出了越来越薄的雕刻晶，其中包括杠杆、柱子、悬空的电线和宽度为100个硅原子的一个吉他模型。但是，如果没有办法使它们运动，这些结构充其量也只能算微型艺术晶。


美国哈佛大学前不久研制出一种新型的微型工具，它成功地抓住了直径约500纳米的聚苯乙烯原子团，人们称它为纳米镊子。


这种镊子终有一天将成为微细工程的得力工具，如用来拨弄生物细胞，制造纳米机械，进行显微外科手术，也可以从大量缠住的导线上取下20纳米线宽的半导体导线等等。这种镊子的工作端是一对由电控制的纳米碳管。由于纳米碳管不仅强度高，而且导电性好，因此也可用于测量，例如测量纳米组织的电阻。


以前，日本科学家曾研制出一对化学镊子，也能一次夹起一个分子。但这种化学镊子只能识别和紧紧夹住特定的分子即糖分子，对其他分子则“无能为力”。而哈佛大学的这种镊子则可以夹住任何分子。


如果有一种超微型镊子，能够钳起分子或原子并对它们随意组合，制造纳米机械就容易多了。将来这种镊子还可以成为纳米机械的一个组成部分。科学家的最新研究成果是，用DNA制造出了一种纳米级的镊子。

分子马达（molecular motor）,是美国康奈尔大学研究人员在活细胞内的能源机制启发下,制造出的一种马达.这种微型马达以三磷酸腺苷酶为基础,依靠为细胞内化学反应提供能量的高能分子三磷酸腺苷（ATP）为能源.
分子马达,又名分子发动机,是分布于细胞内部或细胞表面的一类蛋白质,它们的构象会随着与ATP和ADP的交替结合而改变,ATP水解的能量转化为机械能,引起马达形变,或者是它和与其结合的分子产生移动.就是说,分子马达本质上是一类ATP酶.例如肌肉中的肌球蛋白会拉动粗肌丝向中板移动,引起肌肉收缩.而另外两种分子马达：驱动蛋白和动力蛋白,它们能够承载着分子“货物”-------------如：质膜微粒,甚至是线粒体和溶酶体,在由微管构成的轨道上滑行,起到运输的作用.

分子马达（molecular motor）是指由生物大分子构成，利用化学能进行机械做功的纳米系统。生命体的一切活动，包括肌肉收缩、物质运输、DNA复制、细胞分裂等，追踪到分子水平都是来源于具有马达功能的蛋白质大分子做功推送的结果，因此它们被称为分子马达或蛋白质马达。

分子马达本质上是一类ATP酶。例如肌肉中的肌球蛋白会拉动粗肌丝向中板移动，引起肌肉收缩。而另外两种分子马达：驱动蛋白和动力蛋白，它们能够承载着分子“货物”，如质膜微粒，甚至是线粒体和溶酶体，在由微管构成的轨道上滑行，起到运输的作用。

分子马达发展前景

由人类控制的分子马达可以打造纳米机器人(也称分子机器人)。

目前人类还无法制造纳米这么小的机器人，一部分原因是找不到足够小的动能装置。分子马达既然能把生物能转化为机械能，一旦被人类完美地控制，就完全可以充当纳米机器人的发动机。

可以把分子马达看成一个最简单的纳米机器人，像一种长了两条“腿”的肌球蛋白分子马达，可以做线性推进运动，在人体内，它的一大作用是在细胞内搬运小泡等物质，理论上，如果再给它装个筐，它也能运其他东西。

目前，科学家还在研究怎样把多个分子马达组合，或把它们和其他分子联系，组成一个稍微“复杂”的机器。在实验室里，科学家已经做成了由350个原子组成的螺旋桨、2.5纳米大小的升降机、3纳米的剪刀，这些都可以算是纳米机器人的雏形。

纳米机器人潜在用途十分广泛，其中特别重要的就是应用于医疗领域。例如美国佛罗里达大学的科学家最近研制出一种能够 100%地杀灭丙肝病毒的纳米机器人。

这种纳米机器人由两组物质构成：一组是能够攻击并摧毁RNA（参与复制丙肝相关蛋白）的酶，另一部分是一种寡核苷酸，能识别疾病相关蛋白并将酶送过去消除危害。

在细胞培养和小鼠实验中，这个新方法已达到了近乎 100%的有效率，且没有任何副作用，例如免疫系统反应。这项新成果促进了医疗纳米机器人的发展，目前也逐步向临床应用迈进。

以上内容参考 百度百科- 分子马达

分子马达是一类蛋白质，它们的构象会随着与ATP和ADP的交替结合而改变，ATP水解的能量转化为机械能，引起马达形变，或者是它和与其结合的分子产生移动。就是说，分子马达本质上是一类ATP酶。例如肌肉中的肌球蛋白会拉动粗肌丝向中板移动，引起肌肉收缩。而另外两种分子马达：驱动蛋白和动力蛋白，它们能够承载着分子“货物”——如质膜微粒，甚至是线粒体和溶酶体，在由微管构成的轨道上滑行，起到运输的作用。

肌球蛋白是微丝结合蛋白，最早发现于肌肉组织，1970年代后逐渐发现许多非肌细胞的肌球蛋白。其家族有13个成员，每个成员在结构上都分为头，颈和尾部三个部分，形似豆芽，而组成上则有轻重两种链。其中的调节轻链是肌球蛋白接受调解的位点，就是说，调节轻链的磷酸化/去磷酸化状态影响着肌球蛋白的活性。其中Ⅰ和Ⅱ型是研究得最彻底的分子马达。一些细胞具有突变的肌球蛋白，它们能正常伸出伪足，但是却不能成功移动。Ⅰ型肌球蛋白是单体，Ⅱ型和V型则是二聚体。趋向微丝的+极运动。蛋白的头部能就尾部作屈伸运动，并在“屈”的时候拉动微丝相对向后运动。肌球蛋白除了参与肌肉收缩外，还被认为是细胞迁移所需的重要分子之一。肌球蛋白非常可能参与了“前进的四个步骤”里面胞体收缩一步。另外，在细胞突出一端也可观察到肌球蛋白，它可能是帮助运输粘着所需要的蛋白质，提高粘着效率。

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都江堰市13797825536： 分子马达(马达类型) - 搜狗百科？
晁媚安神：[答案] 分子马达(molecular motor),是美国康奈尔大学研究人员在活细胞内的能源机制启发下,制造出的一种马达.这种微型马达以三磷酸腺苷酶为基础,依靠为细胞内化学反应提供能量的高能分子三磷酸腺苷(ATP)为能源. 分子马达,又名分子发动机...

都江堰市13797825536： 分子发动机,又名分子马达,是分布于细胞内部或细胞表面的一类蛋白质,如RNA聚合酶、肌球蛋白等,它能利用化学能进行机械做功,从而使自身或与其结... - ？
晁媚安神：[选项] A. “分子马达”运动所需的能量由ATP提供 B. RNA聚合酶是沿RNA模板移动的“分子马达” C. “分子马达”的基本组成单位中可能含多个氨基 D. 细胞内“分子马达”的合成需要经过转录和翻译

都江堰市13797825536： 分子马达是由生物大分子构成并利用化学能进行机械做功的纳米系统,天然的分子马达如驱动蛋白、RNA聚合酶、肌球蛋白等,在生物体内参与了物质运输... - ？
晁媚安神：[答案] (1)A (2)催化 运动 (3)ATP 直接能源 (4)①DNA分子 b→a ②5 8(1)DNA的解旋过程是沿着线性轨道进行的,且要消耗ATP中的化学能(转变成机械能),该过程需要DNA解旋酶,该分子是驱动DNA双链解旋的分子马达.(2)从题干中提供的天然的...

都江堰市13797825536： 细胞中的“分子马达”是由生物大分子构成的、利用化学能进行机械做功的纳米系统.天然的“分子马达”有多种,在生物体内参与了胞质运输、DNA复制... - ？
晁媚安神：[答案] 答案:1.A;3.BCD; 解析: (2)载体蛋白的运输 有氧呼吸第三阶段的酶的催化(只要是膜上的酶或物质的作用)(4)蛋白质与双缩脲试剂反应显紫色 DNA与二苯胺试剂沸水浴呈蓝色

都江堰市13797825536： 何谓分子马达?有何用途? ？
晁媚安神： 分子马达是由生物大分子构成,利用化学能进行机械做功的纳米系统.天然的分子马达,如:驱动蛋白、RNA聚合酶、肌球蛋白等,在生物体内参与了胞质运输、DNA复制...

都江堰市13797825536： 分子马达是将ATP水解释放出来的化学能转化为机械能的一类蛋白质,如RNA聚合酶、载体蛋白、肌球蛋白等,在生物体内参与了转录、物质跨膜运输、肌肉... - ？
晁媚安神：[选项] A. 肝糖元的合成或分解 B. 染色体移向细胞两极 C. 生长素从顶芽向侧芽运输 D. 氧气进入线粒体.

都江堰市13797825536： 分子马达是通过什么等功能而参与生物体一系列生命活动的 - ？
晁媚安神： 分子马达,又名分子发动机,是分布于细胞内部或细胞表面的一类蛋白质,它们的构象会随着与ATP和ADP的交替结合而改变,ATP水解的能量转化为机械能,引起马达形变,或者是它和与其结合的分子产生移动.就是说,分子马达本质上是一类ATP酶.例如肌肉中的肌球蛋白会拉动粗肌丝向中板移动,引起肌肉收缩.而另外两种分子马达:驱动蛋白和动力蛋白,它们能够承载着分子“货物”-------------如:质膜微粒,甚至是线粒体和溶酶体,在由微管构成的轨道上滑行,起到运输的作用.

都江堰市13797825536： 分子马达是由生物大分子构成,利用化学能进行机械做功的纳米系统.天然的分子马达,如驱动蛋白、RNA聚合酶、肌球蛋白等,在生物体内参与了物质运输、DNA复制、细胞分裂、肌肉收缩等一系列重要的生命活动.根据上述信息判断,下列属于分子马达的是 - ？
晁媚安神： 答案A 首先要抓住题干中的重要信息,分子马达是生物大分子,后面所举实例也都是蛋白质,在四个选项中只有A属于生物大分子.

都江堰市13797825536： 动力蛋白与驱动蛋白的区别 - ？
晁媚安神： 动力蛋白(英语:Dynein)是一种马达蛋白(或分子马达),可将ATP高能磷酸键的化学能转化为机械能.动力蛋白依靠在微管上向负端的“行走”运输细胞内的货物.细胞骨架微管的负端指向细胞中心,因此动力蛋白也被称为负端指向的分子...