بازی اندروید: دانشمندان با مطالعه موتورهای زیستی باکتری ها، راه را برای توسعه ماشین های نانومقیاس هموار می کنند.
به گزارش بازی اندروید به نقل از ایسنا، وقتی صحبت از موتور می شود، اغلب افراد به موتورهای خودرو ها و ماشین آلات صنعتی فکر می کنند. اما در طبیعت، موتورهای زیستی میلیونها سال است که در میکروارگانیسم ها وجود دارند. یکی از این موتورها در باکتری های دارای ساختارهای دم مانند موسوم به «فلاژل» یافت می شود که با چرخش خود، باکتری را در مایعات به حرکت درمی آورد. این حرکت وابسته به یک مجموعه پروتئینی به نام «موتور فلاژلی» است.
موتور فلاژلی از دو بخش اصلی تشکیل شده است: «روتور» و «استاتورها». روتور یک ساختار بزرگ و چرخان است که به غشای سلولی متصل شده و فلاژل را می چرخاند. در مقابل، استاتورها ساختارهای کوچک تری هستند که حاوی «مسیرهای یونی» بوده و بسته به نوع باکتری می توانند پروتون ها یا یون های سدیم را عبور دهند. هنگامی که ذرات حامله از استاتور عبور می کنند، تغییرات ساختاری در آنها رخ داده و موجب فشار بر روتور و چرخش آن می شوند. با وجود تحقیقات متعدد، ساختار دقیق و مکانیسم های عملکرد مسیرهای یونی بازهم ناشناخته باقیمانده است.
در همین جهت، تیمی از محققان به سرپرستی تاتسورو نیشیکینو از مؤسسه فناوری ناگویا به بررسی موتور فلاژلی در گونه باکتریایی ویبریو آلجینولتیکوس (Vibrio alginolyticus) پرداختند.
این مطالعه، اجزای کلیدی مسیرهای یونی سدیم را در استاتور موتور فلاژلی شناسایی کرد. همچنین، برخی تغییرات ساختاری استاتور که هنگام عبور یون ها رخ می دهد و نحوه تأثیرگذاری جهش های ژنتیکی و ترکیبات شیمیایی خاص بر این پروسه نیز مشخص شد.
پژوهشگران از روش میکروسکوپ الکترونی کریو (CryoEM) استفاده کردند که امکان ثبت تصاویر با وضوح بالا از مولکول های زیستی را با انجماد سریع نمونه ها و تصویربرداری توسط میکروسکوپ الکترونی فراهم می آورد. آنها با بهره گیری از این تکنیک، نمونه های طبیعی و اصلاح شده ژنتیکی ویبریو آلجینولتیکوس را بررسی نموده و تصاویری از استاتورها در حالات مختلف تهیه کردند. در این بررسی، حفره های مولکولی کلیدی برای عبور یون های سدیم شناسایی شدند.
بر طبق این نتایج، تیم تحقیقاتی مدلی برای توصیف نحوه عبور یون های سدیم از استاتور ارائه نمود. بطور خلاصه، زیرواحدهایی که استاتورها را در این باکتری می سازند، به صورت حلقه ای مرتب شده اند و به عنوان فیلترهای اندازه محور عمل می کنند که اجازه ورود یون های سدیم را به حفره های مشخص شده می دهند، اما سایر یون ها را عبور نمی دهند. همچنین، محققان مکانیسم عملکرد فنامل (Phenamil)، یک مسدودکننده کانال یونی، را در ممانعت از عبور یون های سدیم از استاتور مشخص کردند.
نتایج این مطالعه می تواند نتایج مهمی در عرصه پزشکی داشته باشد. نیشیکینو در این رابطه توضیح می دهد: حرکت بر پایه فلاژل در پروسه عفونت زایی و تولید سم در بعضی گونه های باکتری های بیماری زا نقش دارد. یکی از انگیزه های ما در این مطالعه، یافتن روش هایی برای غیرفعال سازی این باکتری ها بوسیله محدود کردن حرکت آنها بود. از ین جهت، درک مکانیسم های مولکولی حرکت فلاژلی، کلید دستیابی به این هدف خواهد بود.
علاوه بر این، درک عملکرد موتورهای فلاژلی می تواند منجر به طراحی نوآورانه ماشین های میکروسکوپی شود. وی می افزاید: موتورهای فلاژلی، نانوموتورهای زیستی با قطر حدودا ۴۵ نانومتر و بازده تبدیل انرژی نزدیک به ۱۰۰ درصد هستند. یافته های ما قدمی بزرگ در راستای درک سازوکارهای تولید گشتاور در این موتورها شمرده می شود که برای مهندسی موتورهای نانومقیاس ضروری خواهد بود.
منبع: games-android.ir
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب