आणविक मोटरें और बल उत्पादन
कैसे मायोसिन, काइनेसिन और डाइनिन जैसे मोटर प्रोटीन एटीपी की रासायनिक ऊर्जा को साइटोस्केलेटल ट्रैक के साथ निर्देशित बल और गति में परिवर्तित करते हैं।
Definition
एक आणविक मोटर एक प्रोटीन है जो रासायनिक ऊर्जा को, आमतौर पर एटीपी हाइड्रोलिसिस से, यांत्रिक कार्य में परिवर्तित करता है, जिससे एक पॉलीमर ट्रैक या सब्सट्रेट के साथ निर्देशित बल और गति उत्पन्न होती है।
Scope
यह विषय आणविक मोटरों के भौतिकी को शामिल करता है: मैकेनोकेमिकल चक्र जो न्यूक्लियोटाइड हाइड्रोलिसिस को संरचनात्मक परिवर्तन और स्टेपिंग से जोड़ता है, बल-वेग संबंध, प्रक्रियात्मकता, और निर्देशित गति में थर्मल शोर की भूमिका। यह एकल-अणु मापों पर आधारित है जिन्होंने व्यक्तिगत मोटर चरणों को हल किया, जबकि ट्रैक स्वयं और डाउनस्ट्रीम सेलुलर यांत्रिकी को पड़ोसी विषयों में माना जाता है।
Core questions
- एक मोटर का रासायनिक चक्र उसके यांत्रिक चरण से कैसे जुड़ा होता है?
- एकल मोटरें क्या बल और चरण आकार उत्पन्न करती हैं?
- कुछ मोटरें बिना अलग हुए (प्रक्रियात्मकता) कई कदम क्यों उठाती हैं जबकि अन्य नहीं?
- एक मोटर तापीय झटके के बावजूद निर्देशित गति कैसे प्राप्त करती है?
Key theories
- मैकेनोकेमिकल चक्र
- न्यूक्लियोटाइड बंधन, हाइड्रोलिसिस और उत्पाद रिलीज का प्रत्येक चक्र संरचनात्मक अवस्थाओं के एक अनुक्रम को चलाता है जो मोटर को उसके ट्रैक से जोड़ता है, एक शक्ति स्ट्रोक उत्पन्न करता है, और उसे अलग करता है, ताकि रसायन विज्ञान और यांत्रिकी कसकर जुड़े हों।
- तापीय शोर के विरुद्ध निर्देशित गति
- मोटरें एक ऐसे क्षेत्र में काम करती हैं जहां तापीय बल उनके द्वारा उत्पन्न बलों के बराबर होते हैं, और वे तापीय उतार-चढ़ाव को पराजित करने के बजाय एटीपी की मुक्त ऊर्जा के साथ अपने चक्र को पक्षपात करके शुद्ध निर्देशित गति प्राप्त करती हैं।
Mechanisms
एक मोटर अपने ट्रैक और एक न्यूक्लियोटाइड को बांधता है, और उत्पाद रिलीज के साथ हाइड्रोलिसिस एक संरचनात्मक शक्ति स्ट्रोक को चलाता है जो लोड को कुछ नैनोमीटर तक विस्थापित करता है इससे पहले कि मोटर रिलीज हो और फिर से बंधे, चक्र को दोहराते हुए। एक मोटर जो बल उत्पन्न कर सकती है वह पिको-न्यूटन के क्रम का होता है और इसका वेग विरोधी लोड बढ़ने पर गिरता है, जो एक बल-वेग वक्र को परिभाषित करता है। प्रक्रियात्मक मोटरें दो सिरों का समन्वय करती हैं ताकि कम से कम एक जुड़ा रहे, जिससे लंबी दौड़ की अनुमति मिलती है, जबकि गैर-प्रक्रियात्मक मोटरें टीमों में काम करती हैं। क्योंकि वे ऐसे पैमाने पर कार्य करते हैं जहां तापीय ऊर्जा महत्वपूर्ण होती है, मोटरें एटीपी की ऊर्जा का उपयोग करके तापीय गति को हराने के बजाय उसे सुधारती हैं।
Clinical relevance
मोटर प्रोटीन मांसपेशियों के संकुचन, इंट्रासेलुलर परिवहन और कोशिका विभाजन को संचालित करते हैं, और उनकी शिथिलता या लक्ष्यीकरण हृदय, न्यूरोलॉजिकल और ऑन्कोलॉजिकल संदर्भों के लिए प्रासंगिक है; यहां की बायोफिज़िक्स शैक्षिक पृष्ठभूमि है, नैदानिक सलाह नहीं।
History
मांसपेशियों के स्लाइडिंग-फिलामेंट सिद्धांत के बाद, 1990 के दशक में ऑप्टिकल-ट्रैप प्रयोगों ने, जिसमें एकल मायोसिन चरणों और बलों का सीधा माप शामिल था, व्यक्तिगत मोटरों के मैकेनोकेमिकल चक्र को हल किया और मोटरों को एकल-अणु बायोफिज़िक्स का एक केंद्रीय विषय स्थापित किया।
Key figures
- James Spudich
- Jonathon Howard
- Ronald Vale
- Toshio Yanagida
Related topics
Seminal works
- finer1994
- howard2001
Frequently asked questions
- एकल आणविक मोटर कितना बल उत्पन्न करती है?
- कुछ पिको-न्यूटन के क्रम में, कुछ नैनोमीटर के चरणों के साथ, जैसा कि एकल-अणु ऑप्टिकल-ट्रैप प्रयोगों में सीधे मापा गया है।
- प्रक्रियात्मकता का क्या अर्थ है?
- एक प्रक्रियात्मक मोटर अलग होने से पहले अपने ट्रैक के साथ कई लगातार कदम उठाती है, क्योंकि यह हर समय कम से कम एक हिस्से को बांधे रखती है; गैर-प्रक्रियात्मक मोटरें प्रत्येक बातचीत के बाद अलग हो जाती हैं और समूहों में काम करती हैं।