Site Sponsors
  • Oxford Instruments Nanoanalysis - X-Max Large Area Analytical EDS SDD
  • Strem Chemicals - Nanomaterials for R&D
  • Park Systems - Manufacturer of a complete range of AFM solutions
Posted in | Bionanotechnology

Control mecánico de las reacciones químicas utilizando la nanotecnología

Published on September 18, 2010 at 12:47 AM

Físicos UCLA han dado un paso significativo en el control de las reacciones químicas mecánicamente, un importante avance en la nanotecnología, la física de la UCLA profesor Giovanni Zocchi y sus colegas.

Las reacciones químicas en la célula son catalizadas por enzimas, que son moléculas de proteínas que aceleran las reacciones. Cada proteína cataliza una reacción específica. En una reacción química, dos moléculas chocan entre sí y los átomos de cambio, la enzima es la tercera parte, "la partera de la reacción."

Sin embargo, las moléculas que chocan de cierta manera para que la reacción ocurra. La enzima se une a las moléculas y los alinea, lo que obligó a chocar en la forma "correcta", por lo que la probabilidad de que las moléculas átomos de cambio es mucho mayor.

"En lugar de ver lo que las moléculas de hacer, que mecánicamente puede productos", dijo Zocchi, el autor principal de la investigación.

Para ello, Zocchi y sus estudiantes graduados, Chiao-Yu Tseng y Andrew Wang, que se adjunta una fuente controlable molecular compuestos de ADN de la enzima. El muelle es de aproximadamente 10.000 veces más pequeño que el diámetro de un cabello humano. Pueden mecánicamente a su vez la enzima dentro y fuera de control y la rapidez con la reacción química. En su más reciente investigación, que atribuían la primavera molecular en tres diferentes lugares de la enzima y fueron capaces de influir mecánicamente diferentes pasos específicos de la reacción.

Que publicaron su investigación en la revista Cartas Europhysics, una publicación de la Sociedad Europea de Física, en julio.

"Hemos hecho hincapié en la enzima de manera diferente", dijo Zocchi. "Podemos medir el efecto de la reacción química de hacer hincapié en la molécula de esta manera o de esa manera. Destacando la molécula en diferentes lugares produce respuestas diferentes. Si se asocia la primavera molecular en un solo lugar, no pasa mucho a la reacción química, pero adjuntarlo a un lugar diferente y que afectan a un paso de la reacción química. A continuación, se adhieren a un tercer lugar y afectan a un paso más en esta reacción química. "

Zocchi, Tseng y Wang estudió la tasa de las reacciones químicas e informó en detalle lo que sucedió con los pasos de las reacciones en su aplicación de la tensión mecánica de la enzima en lugares diferentes.

"De pie sobre los hombros de 50 años de estudios estructurales de las proteínas, que miró más allá de la descripción estructural de la dinámica, en concreto la cuestión de qué fuerzas - y aplicarse cuando - tienen el efecto sobre las tasas de reacción", dijo Zocchi.

En un segundo artículo relacionado, Zocchi y sus colegas llegaron a una conclusión sorprendente en la solución de un rompecabezas de la física desde hace mucho tiempo.

Cuando uno dobla una rama de un árbol recto o una barra recta por compresión en sentido longitudinal, la rama o una barra en un primer momento se mantiene recta y no curva hasta que una fuerza crítica seguro es excedido. En la fuerza crítica, no se dobla un poco - de repente hebillas y se inclina mucho.

"Este fenómeno es bien conocido para cualquier niño que ha hecho arcos de ramas de arbusto de avellana, por ejemplo, que suelen ser bastante sencillo. Para tensar el arco, hay que pulsar abajo en dificultades para que la hebilla, pero una vez que se dobla, sólo se necesita una fuerza más pequeña para mantenerla así ", dijo Zocchi.

Los físicos de la UCLA estudió la energía elástica de su primavera molecular del ADN cuando está doblados.

"Un corto de cadena doble molécula de ADN es algo similar a una varilla, pero la elasticidad de la DNA en esta escala no se conocía", dijo Zocchi. "¿Cuál es la fuerza de la primavera de ADN molecular ejerce sobre la enzima? Hemos respondido a esta pregunta.

"Encontramos que hay una bifurcación similar con esta molécula de ADN. Pasa de ser doblada sin problemas para tener un punto de torsión. Al doblar esta molécula, hay una fuerza crítica, donde hay una diferencia cualitativa. La molécula es como la rama de un árbol y . la vara en este sentido Si usted está un poco por debajo del umbral, el sistema tiene un tipo de comportamiento, si usted está un poco por encima del umbral de la fuerza, el comportamiento es totalmente diferente El logro fue medir directamente la. energía elástica de esta molécula de estrés, y de la energía elástica caracterizar la torcedura ".

Co-autores de esta investigación son estudiantes de posgrado de la UCLA de física Qu Hao, Tseng Yu-Chiao Wang Yong y UCLA y profesor asociado de química y bioquímica Alexander Levine, quien es miembro del Instituto NanoSystems de California en la UCLA. La investigación fue publicada en abril, también en las Cartas revista Europhysics.

"Ahora podemos medir para cualquier molécula de ADN específicas de lo que el umbral de la energía elástica de la inestabilidad es", dijo Zocchi. "Veo la belleza de este importante fenómeno. ¿Cómo es posible que el mismo principio se aplica a una rama de un árbol y una molécula? Sin embargo, lo hace. La esencia de la física es encontrar un comportamiento común en los sistemas que parecen muy diferentes."

Si bien la investigación de Zocchi puede tener aplicaciones para la medicina y otros campos, destaca el avance en el conocimiento en sí.

"No hay valor en la ciencia que se añade a nuestro conocimiento y nos ayuda a entender nuestro mundo, aparte del valor de las aplicaciones del futuro", dijo. "Yo estudio de los problemas que me parece interesante, que creo que me puede hacer una contribución. ¿Por qué estudiar un problema concreto y no otro? Tal vez por la misma razón un pintor elige un paisaje particular. Tal vez ver la belleza allí."

Fuente: http://www.ucla.edu/

Last Update: 4. October 2011 08:39

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit