In questa sezione del nostro blog ProgettoSani ti portiamo informazioni su: Come funzionano i motori molecolari.
Chiariamo prima cosa sono motori molecolari. chiamiamo il proteine che, dentro le cellule, trasformare l’energia chimica risultante dall’idrolisi dell’adenosina trifosfato o ATP in lavoro meccanico.
Queste proteine alternano cicli di movimento in cui si uniscono e si separano dai substrati finché, incontrando una molecola di ATP, la proteina cambia forma.
Questi cambiamenti vengono apportati in tutta la struttura molecolare, che alterano l’affinità del substrato e la forma geometrica. Se la proteina non può muoversi perché è attaccata al substrato, diventa distorta, il che genera una forza che viene immagazzinata come energia elastica, facendo sì che la proteina rilevi rapidamente i cambiamenti nel potenziale chimico e compia il suo lavoro esterno in un tempo più lungo. .
L’insegnante Jacques Prost del Curie Institute è stato il primo a parlare di questi elementi negli ultimi tempi.
Importanza dei motori molecolari
Queste proteine motrici sono di grande importanza biologica, in quanto agiscono in diversi processi vitali, come mitosi, trasporto di organelli all’interno delle cellule e contrazione muscolare. Sono inoltre presenti nei movimenti di tutti gli esseri viventi e possono essere utilizzati nelle nanomacchine.
Classi motorie molecolari
Esistono due tipi principali di motori molecolari: rotativo e lineare.
Il motori molecolari rotanti sono quelli coinvolti nella sintesi di ATP e nella propulsione dei batteri. Il motori molecolari lineari, Piuttosto, sono coinvolti nel trasporto cellulare e nella motilità, nella mitosi, nelle contrazioni muscolari, nel movimento delle ciglia e dei flagelli e nella rilevazione dei suoni.
Di recente sono state scoperte più varietà di motori molecolari appartenenti alla nanoscala, motivo per cui non è stato possibile studiarli adeguatamente, ma si intuisce che possano favorire lo sviluppo di tecnologie avanzate.
Come funzionano i motori molecolari
In proteine ATP Prendono il loro nome perché ottengono la loro energia attraverso l’idrolisi dell’ATP. Le molecole di ATP sono responsabili del trasporto di energia chimica nelle cellule e conservano energia per brevi periodi di tempo, allo stesso tempo sono instabili in quanto hanno due cariche negative che producono forze repulsive e dopo l’idrolisi il legame chimico si rompe. che produce molecole di ADP e Pi e genera anche energia che viene utilizzata dal motore per creare abilità motorie.
Il meccanismo chemiosmotico di Mitchell, che si verifica nella membrana mitocondriale, è responsabile della sintesi di queste molecole di ATP attraverso un sistema di trasporto di elettroni, che genera un gradiente di protoni su entrambi i lati della membrana e quindi questi vengono attratti da un compartimento intermembrana in cui gli elettroni si muovono in un unico direzione, che crea potenziale elettrico e genera movimento. Questo movimento viene utilizzato dai mitocondri per, grazie ad ADP e Pi, sintetizzare ATP.
miosina e chinesina
Queste due proteine ATP sono le più importanti in quanto sono responsabili della contrazione muscolare e del trasporto del carico.
miosina
Le molecole di questa proteina sono composte da tre parti: una catena pesante e due catene leggere, Queste tre parti sono responsabili del movimento muscolare.
La catena pesante è attaccata ai filamenti e utilizza l’idrolisi dell’ATP e la differenza di cariche che questo genera per potersi muovere grazie ad un ciclo di repulsione e attrazione tra la catena e il filamento.
Dal canto suo, la prima catena leggera è quella che si occupa che l’energia generata dall’idrolisi raggiunga la catena pesante in modo che, quando i fosfati vengono liberati, possano avanzare insieme alla miosina che raggiunge così il successivo filamento positivo.
Infine, la coda è formata dalla seconda catena leggera e regola l’attività del motore molecolare e la sua interazione con altre molecole.
chinesina
Questa proteina funziona come motore per trasportare carichi attraverso i microtubuli delle cellule e si muove in modo simile alla miosina: i due capi della chinesina cambiano posizione durante l’idrolisi dell’ATP, che genera movimento e si aiuta con i filamenti dei microtubuli in questo spostamento.
Le kinesine sono responsabili del trasporto di quei carichi che sono troppo grandi per essere diffusi o se questo processo è troppo lento, come accade nei grandi neuroni. Sono anche coinvolti nella divisione cellulare, nel trasporto e nella disposizione dei cromosomi ai poli cellulari prima della divisione.
motori molecolari sintetici
Molto recentemente, gli scienziati sono riusciti a creare motori molecolari sintetici molto primitivi che si muovono in una sola direzione. Questo è un passo avanti nella scienza e la prova che le proteine e l’energia chimica possono essere sfruttate a vantaggio della tecnologia.
