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रासायनिक प्रतिक्रियाओं का उपयोग नैनो के यांत्रिक नियंत्रण

Published on September 18, 2010 at 12:47 AM

UCLA भौतिकविदों यंत्रवत् रासायनिक प्रतिक्रियाओं को नियंत्रित करने में एक महत्वपूर्ण कदम है, नैनो, UCLA भौतिकी के प्रोफेसर गियोवन्नी Zocchi और उनके सहयोगियों ने रिपोर्ट में एक महत्वपूर्ण अग्रिम ले लिया है.

सेल में रासायनिक प्रतिक्रियाओं एंजाइमों, जो प्रोटीन अणुओं है कि प्रतिक्रियाओं गति कर रहे हैं द्वारा उत्प्रेरित कर रहे हैं. प्रत्येक प्रोटीन एक विशेष प्रतिक्रिया catalyzes. एक रासायनिक प्रतिक्रिया में, दो अणुओं टकराने और विनिमय परमाणुओं एंजाइम, तृतीय पक्ष, "प्रतिक्रिया दाई."

लेकिन अणु होते प्रतिक्रिया के लिए एक निश्चित तरीका में टकराने है. एंजाइम अणुओं और उन लाइनों को बांधता है, उन्हें "सही" रास्ते में टकराने के लिए मजबूर है, तो संभावना है कि अणु परमाणुओं का आदान प्रदान करेंगे बहुत अधिक है.

"बस देख अणुओं क्या, हम करते हैं यंत्रवत् उन्हें ठेस कर सकते हैं के बजाय" Zocchi, अनुसंधान के वरिष्ठ लेखक ने कहा.

करना है कि, Zocchi और उनके स्नातक छात्रों, Chiao-यू Tseng और एंड्रयू वैंग, एक नियंत्रणीय आणविक एंजाइम डीएनए के बने वसंत संलग्न. वसंत के बारे में 10,000 बार एक मानव बाल के व्यास से छोटी है. वे यंत्रवत् बारी एंजाइम कर सकते हैं और बंद और नियंत्रण कितनी तेजी से रासायनिक प्रतिक्रिया होती है. अपने नवीनतम शोध में वे एंजाइम पर तीन अलग अलग स्थानों पर आणविक वसंत जुड़ी है और यंत्रवत् प्रतिक्रिया के विभिन्न विशिष्ट चरणों को प्रभावित करने में सक्षम थे.

वे पत्रिका Europhysics पत्र में उनके शोध प्रकाशित, यूरोपीय भौतिक सोसाइटी के जुलाई में, प्रकाशन.

"हम अलग अलग तरीकों से एंजाइम बल दिया है" Zocchi कहा. "हम अणु जोर दिया इस तरह या उस तरह की रासायनिक प्रतिक्रिया पर प्रभाव को मापने के विभिन्न स्थानों में अणु बल देते हैं. सकते हैं अलग प्रतिक्रियाएं पैदा करता है यदि आणविक वसंत आप एक ही स्थान में देते हैं. बहुत कुछ नहीं रासायनिक प्रतिक्रिया करने के लिए होता है, लेकिन आप यह एक अलग जगह देते हैं और आप रासायनिक प्रतिक्रिया में एक कदम को प्रभावित तो आप इसे एक तीसरे स्थान के लिए देते हैं और इस रासायनिक प्रतिक्रिया में एक और कदम को प्रभावित. "

Zocchi Tseng, और वांग रासायनिक प्रतिक्रियाओं की दर का अध्ययन किया और विस्तार से बताया प्रतिक्रियाओं के इस कदम को क्या हुआ के रूप में वे विभिन्न स्थानों पर एंजाइम को लागू यांत्रिक तनाव.

"प्रोटीन के संरचनात्मक अध्ययन के 50 वर्षों के कंधों पर स्थायी, हम गतिशीलता में संरचनात्मक वर्णन से परे देखा, विशेष रूप से सवाल - क्या बलों के लागू और जहां - क्या प्रतिक्रिया दरों पर प्रभाव है," Zocchi कहा.

एक संबंधित दूसरे पत्र में, Zocchi और उनके सहयोगियों ने एक पुराना भौतिकी पहेली को सुलझाने में एक आश्चर्यजनक निष्कर्ष पर पहुंच गया.

जब एक झुकता है एक सीधे पेड़ या longitudinally compressing द्वारा एक सीधे रॉड शाखा, शाखा या पहली बार में रॉड सीधे रहता है और करता मोड़ जब तक एक निश्चित महत्वपूर्ण शक्ति को पार नहीं है. महत्वपूर्ण बल पर, यह एक छोटे से मोड़ नहीं करता है - यह अचानक buckles और झुकता है एक बहुत.

"इस घटना को अच्छी तरह से किसी भी बच्चे को बना दिया है हेज़लनट शाखाओं झाड़ी से, उदाहरण के लिए धनुष, जो आम तौर पर काफी सीधे धनुष स्ट्रिंग. जाना जाता है, तो आप उस पर नीचे प्रेस करने के लिए मुश्किल यह बकसुआ है, लेकिन एक बार यह तुला हुआ है, आप केवल एक छोटे बल की जरूरत के लिए यह इतना रखना है "Zocchi कहा.

UCLA भौतिकविदों उनके डीएनए आणविक वसंत का लोचदार ऊर्जा का अध्ययन किया जब यह तेजी से तुला हुआ है.

"इस तरह के एक कम डबल असहाय डीएनए अणु कुछ एक छड़ी के समान है, लेकिन इस पैमाने पर डीएनए की लोच नहीं जाना जाता था," Zocchi कहा. "बल एंजाइम डीएनए आणविक वसंत पर exerting है क्या हम इस सवाल का जवाब है?.

"हम पाते हैं वहाँ इस डीएनए अणु के साथ इसी तरह द्विभाजन है यह एक गांठ होने के लिए सुचारू तुला से चला जाता है. जब हम इस अणु मोड़, वहाँ एक महत्वपूर्ण शक्ति है जहाँ वहाँ एक गुणात्मक फर्क है. अणु पेड़ की टहनी की तरह है और यदि आप सिर्फ एक सीमा से नीचे एक छोटे से कर रहे हैं, इस संबंध में छड़ी. प्रणाली व्यवहार का एक प्रकार है, अगर तुम सिर्फ दहलीज बल के ऊपर एक छोटे हैं, पूरी तरह से अलग व्यवहार उपलब्धि है सीधे आकलन करना था. इस पर बल दिया अणु का लोचदार ऊर्जा, और लोचदार ऊर्जा से गुत्थी विशेषताएँ. "

इस शोध पर सह लेखक UCLA भौतिक विज्ञान स्नातक छात्रों Hao Qu, Chiao-यू Tseng और येओंग वैंग और UCLA रसायन विज्ञान और जैव रसायन अलेक्जेंडर लेविन, जो UCLA में कैलिफोर्निया NanoSystems संस्थान के एक सदस्य है के एसोसिएट प्रोफेसर हैं. अनुसंधान अप्रैल में Europhysics पत्र पत्रिका में भी प्रकाशित किया गया था.

"अब हम किसी भी विशिष्ट डीएनए अणु अस्थिरता के लिए लोचदार ऊर्जा सीमा क्या है के लिए उपाय कर सकते हैं" Zocchi कहा. "मैं इस महत्वपूर्ण घटना में सौंदर्य देखना यह कैसे संभव है कि एक ही सिद्धांत एक पेड़ की टहनी के लिए और एक अणु के लिए लागू होता है? फिर भी यह करता है. भौतिकी के सार प्रणाली है कि बहुत अलग लग रहे हैं में आम व्यवहार लग रहा है."

Last Update: 9. October 2011 08:36

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