Перспективные нанодвигатели
Живые организмы могут создавать нанодвигатели, размеры которых в разы меньше самых маленьких движков, сделанных человеком. К перспективным типам биологических двигателей относятся кинезин и динеин (второе название – белки, связанные с микротрубочками). Эти биодвигатели участвуют в транспортировке органелл, везикул и других компонентов цитоскелета. Кинезин и динеин двигаются вдоль микротрубочек. Этот процесс можно сравнить с поездом, идущим по рельсам. Кинезины влекут грузы от центросомы, а динеины – к центросоме.
Источником энергии, необходимой для перемещения белковых двигателей вдоль микротрубочек, служат молекулы АТФ. Кинезиновый мотор по размеру уступает динеинову двигателю. Молекулярный вес кинезина – 380 тыс., динеина – более 1 млн.
Молекула кинезина состоит их трех доменов: двух крупных головных (имеют глобулярную форму), связывающих АТФ и обеспечивающих движение, и длинного биспирального хвостового домена, соединяющего головные домены и связывающий груз. Эксперименты с очищенным кинезином и микротрубочками позволили расшифровать молекулярные механизмы движения. Оказалось, что этот мотор перемещается шагами по 8 нм и обладает тягой около 6 пиконьютон.
В качестве нанодвигателей не менее перспективны жгутики и реснички. В нанотехнологии их называют «водными двигателями». Напомним, что жгутики и реснички – это органы передвижения бактерий, простейших и сперматозоидов. Движение эукариот посредством ресничек обеспечивают те же молекулярные механизмы, движущие динеиновый двигатель. Это наноустройство, преобразующее химическую энергию в механическую, необходимую для движения разных элементов.
К биологическим наномоторам относится F0-АТФаза. Он характерен как для бактерий, так и для митохондрий – энергетических станций эукариот. В митохондриях этот белковый комплекс используется для синтеза АТФ. Движение мотора за счет протондвижущей силы приводит к синтезу АТФ. У бактерий точно такой же двигатель «крутится» в обратную сторону, сообщая бактериальной клетке движение за счет энергии гидролиза АТФ.
Конечно возникает вопрос: где подобные нанодвигатели могут быть использованы? Одной из наиболее захватывающих перспектив эта технология обещает в области легкой промышленности. Имеется в виду, прежде всего, одежда и белье. Внимательно посмотрите на предложения Интернет-магазина neomama.ru, специализирующегося на постельном белье. Любая из представленных вещей в недалеком будущем может быть оснащена наноустройствами, которые придадут привычным вещам невероятные свойства: от терморегуляции до оснащения их гибкими экранами и приборами контроля за самочуствием.
