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Contrôle Mécanique des Réactions Chimiques Utilisant la Nanotechnologie

Published on September 18, 2010 at 12:47 AM

Les physiciens d'UCLA ont pris un pas important dans des réactions chimiques de réglage mécaniquement, un professeur important Giovanni Zocchi à l'avance en nanotechnologie, de physique d'UCLA et les collègues enregistrent.

Des Réactions chimiques dans la cellule sont catalysées par les enzymes, qui sont des molécules de protéine qui accélèrent des réactions. Chaque protéine catalyse une réaction particulière. Dans une réaction chimique, deux molécules se heurtent et permutent des atomes ; l'enzyme est le tiers, la « sage-femme à la réaction. »

Mais les molécules doivent se heurter d'une certaine voie pour que la réaction se produise. L'enzyme grippe aux molécules et les raye, les forçant pour se heurter de la « bonne » voie, ainsi la probabilité que les molécules permuteront des atomes est beaucoup plus élevée.

« Au lieu d'observer juste ce que les molécules font, nous pouvons mécaniquement les pousser doucement, » a dit Zocchi, l'auteur supérieur de la recherche.

Pour faire le ce, Zocchi et ses étudiants de troisième cycle, Chiao-Yu Tseng et Andrew Wang, ont fixé une source moléculaire contrôlable faite en ADN à l'enzyme. La source est environ 10.000 fois plus petite que le diamètre des cheveux. Elles peuvent mécaniquement tourner l'enzyme en marche et en arrêt et régler comment rapidement la réaction chimique se produit. Dans leur recherche plus neuve, elles ont fixé la source moléculaire à trois emplacements différents sur l'enzyme et pouvaient influencer mécaniquement différentes phases particulières de la réaction.

Elles ont publié leur recherche dans les Lettres d'Europhysics de tourillon, une publication de la Société Matérielle Européenne, en juillet.

« Nous avons chargé l'enzyme dans différentes voies, » Zocchi a dit. « Nous pouvons mesurer l'effet sur la réaction chimique de charger la molécule de cette façon ou de cette façon. La Tension de la molécule dans différents emplacements produit différentes réactions. Si vous fixez la source moléculaire dans une place, rien n'arrive beaucoup à la réaction chimique, mais vous la fixez à une place différente et vous affectez une phase dans la réaction chimique. Alors vous la fixez à une troisième place et affectez une autre phase dans cette réaction chimique. »

Zocchi, Tseng et Wang ont étudié les tarifs des réactions chimiques et ont enregistré en détail ce qui est arrivé aux phases des réactions pendant qu'elles s'appliquaient le stress mécanique à l'enzyme à différentes places.

« Restant sur les épaulements de 50 ans d'études structurelles des protéines, nous avons regardé au delà de la description structurelle la dynamique, particulièrement la question de quelles forces - et appliqué où - ayez quel effet sur les tarifs de réaction, » Zocchi a dit.

Dans un deuxième papier relatif, Zocchi et ses collègues ont tiré une conclusion étonnante en résolvant un puzzle de longue date de physique.

Quand on courbe un branchement d'arbre droit ou une tige droite en la comprimant longitudinalement, le branchement ou la tige d'abord demeure droit et ne courbe pas jusqu'à ce qu'une certaine force critique soit dépassée. À la force critique, elle ne courbe pas - il soudainement des gondolages et ne courbe pas beaucoup.

« Ce phénomène est réputé à n'importe quel enfant qui a effectué des proues à partir des branchements de buisson de noisette, par exemple, qui sont en général tout à fait droits. Pour câbler la proue, vous devez enfoncer là-dessus dur pour le boucler, mais une fois qu'il est courbé, vous avez besoin seulement d'une plus petite force pour la maintenir ainsi, » Zocchi a dit.

Les physiciens d'UCLA ont étudié l'énergie élastique de leur source moléculaire d'ADN où elle est tranchant courbée.

« Une Molécule d'ADN bicaténaire si courte est quelque peu assimilée à une tige, mais l'élasticité de l'ADN à cette échelle n'a pas été connue, » Zocchi a dit. « Que la force est-elle l'ADN la source où moléculaire exerce sur l'enzyme ? Nous avons répondu à cette question.

« Nous trouvons qu'il y a une bifurcation assimilée avec cette Molécule d'ADN. Il va de l'courbure régulièrement à avoir un pli. Quand nous courbons cette molécule, il y a une force critique où il y a une différence qualitative. La molécule est comme le branchement d'arbre et la tige à cet égard. Si vous êtes juste ci-dessous le seuil, le système a un genre de comportement ; si vous êtes juste au-dessus de la force de seuil, le comportement est totalement différent. L'accomplissement était de mesurer directement l'énergie élastique de cette molécule chargée, et de l'énergie élastique caractérisez le pli. »

Les Co-auteurs sur cette recherche sont des étudiants de troisième cycle de physique d'UCLA Hao Qu, Chiao-Yu Tseng et Yong Wang et professeur agrégé d'UCLA de chimie et de biochimie Alexandre Levine, qui est un membre de l'Institut de la Californie NanoSystems à l'UCLA. La recherche a été publiée en avril, aussi dans les Lettres d'Europhysics de tourillon.

« Nous pouvons maintenant mesurer n'importe quelle Molécule d'ADN particulière ce qui est le seuil d'énergie élastique pour l'instabilité, » Zocchi avons dit. « Je vois la beauté dans ce phénomène important. Comment est-il possible que le même principe s'applique à un branchement d'arbre et à une molécule ? Pourtant il fait. L'essence de la physique trouve le comportement commun dans des systèmes qui semblent très différents. »

Tandis Que la recherche de Zocchi peut avoir des demandes de médicament et d'autres zones, il met l'accent sur l'avance dans la connaissance elle-même.

« Il y a valeur en science qui ajoute à notre connaissance et nous aide à comprendre notre monde, indépendamment de la valeur de futures applications, » il a dit. « J'étudie des problèmes que Je trouve intéressant, où Je pense Je peux apporter une cotisation. Pourquoi étudiez un problème particulier plutôt que des des autres ? Peut-être pour la même chose la raison un peintre choisit un horizontal particulier. Peut-être nous voyons la beauté là. »

Source : http://www.ucla.edu/

Last Update: 12. January 2012 09:21

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