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

Controllo Meccanico delle Reazioni Chimiche Facendo Uso di Nanotecnologia

Published on September 18, 2010 at 12:47 AM

I fisici del UCLA hanno intrapreso un'azione significativa nel controllare le reazioni chimiche meccanicamente, il professor importante Giovanni Zocchi di fisica del UCLA, della nanotecnologia dello sviluppo ed i colleghi riferiscono.

Le reazioni Chimiche nella cella sono catalizzate dagli enzimi, che sono molecole di proteina che accelerano le reazioni. Ogni proteina catalizza una reazione specifica. In una reazione chimica, due molecole si scontrano e scambiano gli atomi; l'enzima è i terzi, “l'ostetrica alla reazione.„

Ma le molecole devono scontrarsi in un determinato modo affinchè la reazione accadano. Le legature degli enzimi alle molecole e le allinea su, forzandole per scontrarsi “nel giusto„ modo, così la probabilità che le molecole scambieranno gli atomi è molto più alte.

“Invece di appena sorveglianza della che cosa le molecole fanno, possiamo incitarli meccanicamente,„ ha detto Zocchi, l'autore senior della ricerca.

Per fare il quel, Zocchi ed i suoi dottorandi, Chiao-Yu Tseng ed Andrew Wang, hanno fissato una sorgente molecolare controllabile fatta di DNA all'enzima. La sorgente è circa 10.000 volte più piccola del diametro dei capelli umani. Possono girare meccanicamente l'enzima in funzione e a riposo e gestire quanto velocemente la reazione chimica accade. Nella loro più nuova ricerca, hanno fissato la sorgente molecolare a tre posizioni differenti sull'enzima e potevano influenzare meccanicamente i punti specifici differenti della reazione.

Hanno pubblicato la loro ricerca nelle Lettere di Europhysics del giornale, una pubblicazione della Società Fisica Europea, a luglio.

“Abbiamo sollecitato l'enzima nei modi diversi,„ Zocchi ha detto. “Possiamo misurare l'effetto sulla reazione chimica di sollecitazione della molecola questo modo o quel modo. La Sollecitazione della molecola nelle posizioni differenti produce le risposte differenti. Se fissate la sorgente molecolare in un posto, niente molto accade alla reazione chimica, ma la fissate ad un posto differente e pregiudicate un punto nella reazione chimica. Poi la fissate ad un terzo posto e pregiudicate un altro punto in questa reazione chimica.„

Zocchi, Tseng e Wang hanno studiato la tariffa delle reazioni chimiche ed hanno riferito dettagliatamente che cosa è accaduto ai punti delle reazioni mentre hanno applicato lo sforzo meccanico all'enzima ai posti differenti.

“Stando sulle spalle di 50 anni di studi strutturali delle proteine, abbiamo osservato oltre la descrizione strutturale la dinamica, specificamente la domanda di che - ed applicato dove - forza che effetto sulle velocità di reazione,„ Zocchi ha detto.

In un secondo documento relativo, Zocchi ed i suoi colleghi hanno raggiunto una conclusione sorprendente nella soluzione del puzzle di lunga durata di fisica.

Quando uno piega una filiale di albero diritta o i bastoncini diritti comprimendolo longitudinalmente, la filiale o i bastoncini inizialmente rimane diritti e non piega fino ad oltrepassare certa forza critica. Alla forza critica, non piega improvvisamente un piccolo - fermagli e non piega molto.

“Questo fenomeno è noto a tutto il bambino che ha fatto le prue dalle filiali della boccola della nocciola, per esempio, che sono in genere abbastanza diritte. Per mettere insieme la prua, dovete comprimere duro su per inarcarla, ma una volta che è piegata, avete bisogno soltanto di più piccola forza di tenerlo così,„ Zocchi ha detto.

I fisici del UCLA hanno studiato l'energia elastica della loro sorgente molecolare del DNA in cui è piegata marcato.

“Così breve molecola di DNA a doppia elica è in qualche modo simile ai bastoncini, ma l'elasticità di DNA a questo disgaggio non è stata conosciuta,„ Zocchi ha detto. “Che Cosa è la forza il DNA che la sorgente molecolare sta esercitando sull'enzima? Abbiamo risposto a questo problema.

“Troviamo che c'è una simile biforcazione con questa molecola del DNA. Va dal piegamento uniformemente ad avere un nodo. Quando pieghiamo questa molecola, c'è una forza critica in cui c'è una differenza qualitativa. La molecola è come la filiale di albero ed i bastoncini a tale riguardo. Se siete appena un piccolo sotto la soglia, il sistema ha un genere di comportamento; se siete appena un piccolo sopra la forza necessaria, il comportamento è completamente differente. Il risultato era di misurare direttamente l'energia elastica di questa molecola sollecitata e dall'energia elastica caratterizzi il nodo.„

I Co-author su questa ricerca sono dottorandi Hao Qu, Chiao-Yu Tseng e Yong Wang e professore associato di fisica del UCLA del UCLA di chimica e della biochimica Alexander Levine, che è un membro dell'Istituto della California NanoSystems al UCLA. La ricerca è stata pubblicata ad aprile, anche nelle Lettere di Europhysics del giornale.

“Possiamo ora misurare per tutta la molecola specifica del DNA che cosa la soglia di energia elastica per l'instabilità è,„ Zocchi abbiamo detto. “Vedo la bellezza in questo fenomeno importante. Come è possibile che lo stesso principio si applichi ad una filiale di albero e ad una molecola? Eppure fa. L'essenza di fisica sta trovando il comportamento comune nei sistemi che sembrano molto differenti.„

Mentre la ricerca di Zocchi può avere domande di medicina ed altri campi, sottolinea l'avanzamento nella conoscenza stesso.

“C'è il valore nella scienza che aggiunge a nostra conoscenza e ci aiuta a capire il nostro mondo, oltre al valore delle applicazioni future,„ ha detto. “Studio i problemi che trovo interessante, dove penso posso dare un contributo. Perché studi un problema particolare piuttosto che un altro? Forse per lo stessi la ragione un pittore sceglie un paesaggio particolare. Forse vediamo la bellezza là.„

Sorgente: http://www.ucla.edu/

Last Update: 12. January 2012 09:25

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