Paul Arnold tərəfindən , Phys.org

Gaby Clark tərəfindən redaktə edilmiş , Robert Eqan tərəfindən nəzərdən keçirilmişdir

 Redaktorların qeydləriATP sintazasının model sistemi kimi F 1-in tək molekullu nəzarəti. (a) Biz termofilik Bacillus PS3-dən [6] alınan F 1-i onun γ şaftına bərkidilmiş zondda fırlanma anı tətbiq edərək xaricdən fırladıırıq. 4 kHz tezliyində video mikroskopla fırlanmanı müşahidə edirik. Daxildir: F o F 1 -ATP sintaza. (b) Dörd elektrodda ( A – D ) induksiya olunan alternativ cərəyan gərginliklərinin amplitudalarını və fazalarını dəyişdirməklə sabit fırlanma anı və bucaq sıxacının sürmə rejimlərini həyata keçiririk [7]. (c) Sərbəst enerji profili F 1-in γ şaftı və statoru arasındakı qarşılıqlı təsir və ATP hidrolizinin kimyəvi sərbəst enerjisinin Δ μ dəyişməsi nəticəsində yaranır. Biz sabit fırlanma momenti ilə (solda) və ya sabit sürətlə (sağda) fırlanan tutma fırlanma anı ilə γ milə əlavə edilmiş zondunu ATP-sintetik istiqamətdə döndəririk. Kredit: Fiziki İcmal Məktubları (2025). DOI: 10.1103/b24h-v7by

Bədəninizin demək olar ki, hər bir hüceyrəsində kiçik F ₁ motoru nəfəs almadan qaçmağa kimi demək olar ki, hər bir hərəkətinizi gücləndirən universal enerji mənbəyi olan adenozin trifosfat (ATP) yaratmaq üçün dayanmadan işləyir. Elm adamları bu molekulyar maşının quruluşunu illərdir başa düşsələr də, əsas sirr qalır: onun partnyoru F _{0 motoru F 1-i} maksimum səmərəliliklə necə fırlayır ?

ATP sintaza ATP əmələ gəlməsini kataliz edən fermentdir. O , bir-birinə bağlı olan həm F ₀ , həm də F ₁ mühərriklərindən ibarətdir . F _{0 fırlananda F 1} daxilindəki mərkəzi mili də fırlanmağa məcbur edir. Bununla belə, F _0-ın gücünü necə tətbiq etməsinin təfərrüatları məlum deyildi.

Müəmmanın dibinə varmaq üçün beynəlxalq tədqiqatçılar qrupu Bacillus bakteriyasından tək bir F ₁ motorunu təcrid etdi və ATP yaratmaq üçün onu iki fərqli şəkildə fırlanmağa məcbur etdi. Birincisi, onlar burulma, sabit qüvvə (sabit tork) tətbiq etdilər. İkincisi, onlar mühərrikin vəziyyətini daim ölçən və onun sabit sürətlə və bucaq altında fırlanmasını saxlamaq üçün qüvvəni anında tənzimləyən bucaq sıxacı adlı texnikadan istifadə etdilər.

İki metodun müqayisəsi performansda kəskin fərq aşkar etdi. Sabit, davamlı hərəkət sərf olunan enerjini aradan qaldırdığı üçün bucaq sıxma texnikası ən səmərəli idi. Daimi fırlanma anı yanaşması enerjini boşa xərclədi, çünki bu, motorun yırğalanmasına və sarsılmasına imkan verdi. Komanda öz tapıntılarını motorun fiziki modellərinə əsaslanan kompüter simulyasiyaları ilə təsdiqlədi.

“Təcrübələrimiz nəzəriyyə və simulyasiya ilə birlikdə göstərir ki, bucaq sıxacının giriş işinin boş yerə dağılmasına kömək edən qeyri-tarazlıq dəyişkənliyini əhəmiyyətli dərəcədə boğduğunu” alimlər Physical Review Letters- də dərc olunan məqalələrində yazdılar .

Tədqiqatın nəticələri yalnız laboratoriya marağı məsələsi deyil. F ₁ motorunun necə işlədiyini öyrənmək daha səmərəli süni nanomaşınların və molekulyar mühərriklərin dizaynını məlumatlandıra bilər. Bu o deməkdir ki, tibbdən tutmuş istehsala qədər tətbiqlərdə istifadə olunan mikroskopik cihazlar daha az enerji ilə işləyə və bioloji analoqları qədər səmərəli ola bilər.

Ancaq araşdırmanın vacib bir məqamı var. F ₁ mühərriki canlı hüceyrənin içərisində (in vivo) deyil, laboratoriya şəraitində (in vitro) tədqiq edilib , ona görə də mühərriklərin digər komponentlərlə qarşılıqlı əlaqədə olduğu təbii sistemin tam mürəkkəbliyini ələ keçirməmiş ola bilər. Həmçinin, bucaq qısqac yanaşması təbiətdə mövcud deyil; nəzəri anlayış idi. Buna baxmayaraq, bu tədqiqat bu kiçik miqyasda enerji idarəçiliyinin arxasında duran fizikanın güclü bir anlayışını təmin edir.

Müəllifimiz Paul Arnold tərəfindən sizin üçün yazılmış , Gaby Clark tərəfindən redaktə edilmiş və Robert Eqan tərəfindən yoxlanılmış və nəzərdən keçirilmiş bu məqalə diqqətli insan əməyinin nəticəsidir. Müstəqil elmi jurnalistikanı yaşatmaq üçün sizin kimi oxuculara güvənirik. Bu hesabat sizin üçün əhəmiyyət kəsb edirsə, lütfən, ianə (xüsusilə aylıq) nəzərdən keçirin. Siz təşəkkür olaraq reklamsız hesab əldə edəcəksiniz .

Ətraflı məlumat: Takahide Mishima və digərləri, Qeyri-tarazlıq dəyişkənliyinin qarşısını almaqla Eksperimentdə F1 Molekulyar Motorunu Efficiently Driving F1 Molecular Motor, Physical Review Letters (2025). DOI: 10.1103/b24h-v7by

Jurnal məlumatı: Fiziki baxış məktubları 

© 2025 Science X Network