Posted in | Bionanotechnology

Mekaniskt Kontrollera av Kemiska Reaktioner genom Att Använda Nanotechnology

Published on September 18, 2010 at 12:47 AM

UCLA-fysiker har tagit ett viktigt kliver, i att kontrollera kemiska reaktioner mekaniskt, ett viktigt för- i nanotechnology, UCLA-fysikprofessorn Giovanni Zocchi, och kollegor anmäler.

Kemiska reaktioner i cellen catalyzeds av enzym, som är proteinmolekylar, som rusar upp reaktioner. Varje protein catalyzes en specifik reaktion. I en kemisk reaktion kolliderar utbyter två molekylar och atoms; enzymet är tredje part, ”barnmorskan till reaktionen.”,

Men molekylarna måste att kollidera i ett bestämt långt för att reaktionen ska uppstå. Enzymrörorna till molekylarna och fodrar upp dem och att tvinga dem för att kollidera i ”rätt” långt, så probabilityen som de molekylar ska utbytesatomsna är mycket högre.

”, I stället för precis att hålla ögonen på vad molekylarna gör, kan vi mekaniskt stimulera dem,”, sade Zocchi, den höga författare av forskningen.

Att göra det fäste Zocchi och hans doktorander, Chiao-Yu Tseng och Andrew Wang, ett controllable molekylärt fjädrar gjort av DNA till enzymet. Fjädra är omkring 10.000 tider mindre än diametern av ett människahår. De kan mekaniskt vända enzymet 'På/av', och att kontrollera, hur fasta, den kemiska reaktionen uppstår. I deras nyaste forskning fäste de det molekylärt fjädrar på tre olika lägen på enzymet och var kompetent till mekaniskt påverkan som den olika närmare detalj kliver av reaktionen.

De publicerade deras forskning i föra journal över Europhysics Märker, en publikation av EuropéLäkarundersökningSamhället, i Juli.

”Har Vi stressat enzymet i olik väg,”, sade Zocchi. ”Kan Vi mäta verkställa på den kemiska reaktionen av belastning av molekylen hitåt eller ditåt. Belastning av molekylen i olika lägen producerar olika svar. Om du fäster det molekylärt fjädrar i en förlägger, händer ingenting mycket till den kemiska reaktionen, men du fäster den till ett olikt förlägger och, du affekt en kliver i den kemiska reaktionen. Därefter fäster du den till en third förlägger och påverkar another kliver i denna kemiska reaktion.”,

Utstuderade Zocchi, Tseng och Wang klassa av de kemiska reaktionerna och som in anmäler, specificerar vad händde till kliver av reaktionerna, som de applicerade mekanisk spänning till enzymet på olikt förlägger.

”Stå på knuffar av 50 år av strukturella studier av proteiner, oss såg det okända den strukturella beskrivningen på dynamiken, specifikt ifrågasätta av vad tvingar - och applicerat var - har vad verkställa på reaktionen klassar,”, sade Zocchi.

I ett släkt understödja pappers-, Zocchi, och hans kollegor nedde en överraska avslutning, i lösning av ett longstanding fysikpussel.

När krökningar en som en rak tree förgrena sig eller en rak stång, genom att pressa den samman longitudinally, återstår gör förgrena sig eller stången först raksträckan och inte krökningen, tills en bestämd kritisk styrka överskrids. På den kritiska styrkan gör den inte krökning a lite - den spänner fast plötsligt och krökningar ett lott.

”Är Detta fenomen välkänt till något barn som har gjort pilbågar från hasselnötbusken förgrena sig, till exempel, som är typisk ganska raka. Att stränga pilbågen måste du pressen att besegra på den hårt för att spänna fast den, men, när den är vriden, behöver du endast en mindre styrkauppehälle det så,”, sade Zocchi.

De utstuderade UCLA-fysikerna resårenergin av deras molekylära DNA fjädrar, när den är skarpt vriden.

”Är en Sådan kort stavelse dubblett-strandad DNA-molekyl något liknande till en stång, men spänsten av DNA på detta fjäll var inte bekant,”, sade Zocchi. ”Vad är styrkan den molekylära DNAEN fjädrar utövar på enzymet? Vi har svarat att denna ifrågasätter.

”Finner Vi där är en liknande bifurcation med denna DNA-molekyl. Den går från att vara vriden slätt till att ha en vrida. När oss krökning denna molekyl, finns det en kritisk styrka var det finns en kvalitativ skillnad. Molekylen är lik treen förgrena sig och stången härvidlag. Om du är precis ett lite nedanfört ingången, har systemet en sort av uppförande; om du är precis a lite ovanför ingångsstyrkan, är uppförandet totalt olikt. Prestationen var att mäta direkt resårenergin av denna stressade molekyl, och från resårenergin karakterisera vrida.”,

Co-Författare på denna forskning är UCLA-fysikdoktorander Hao Qu, Chiao-Yu Tseng och Yong Wang och förbunden professor för UCLA av kemi och biochemistry Alexander Levine, som är en medlem av det Kalifornien NanoSystems Institutet på UCLA. Forskningen publicerades i April, i föra journal över Europhysics Märker också.

”Kan Vi nu mäta för någon närmare detaljDNA-molekyl vad resårenergiingången för ostadigheten är,” Zocchi sade. ”Ser Jag skönhet i detta viktiga fenomen. Hur är det möjligheten som den samma principen applicerar till en tree förgrena sig och till en molekyl? Yet det gör. Extraktet av fysik finner vanligt uppförande i system som verkar mycket olika.”,

StundZocchis forskning kan ha applikationer för medicin, och annan sätter in, honom betonar det för- i kunskap sig själv.

”Finns Det värderar i vetenskap, som tillfogar till vår kunskap och hjälper oss att förstå vår värld, frånsett värdera av framtida applikationer,”, sade han. ”Mig studieproblem, att Jag finner att intressera, var I-funderare Mig kan göra ett bidrag. Varför studie ett särskilt problem ganska än another? Kanske för samma resonera en målare väljer en detalj landskap. Kanske ser vi skönhet där.”,

Källa: http://www.ucla.edu/

Last Update: 26. January 2012 14:07

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