分子机器乱弹
发表于 ： 2016-10-09 10:34
今年诺贝尔化学奖授予了设计和制作分子机器的三位化学家。这是连这三位科学家们都感到意外，整个学术界都认为授奖过早的事情。因为分子机器的研究圈子很小，研究的领域也非主流，他们的研究成果也确实还没达到造福人类的诺奖标准。那么他们能获奖就更凸显了分子机器这个领域的巨大前景。
那么啥叫分子机器呢，说白了就是用高分子搭成的，几个纳米大小的装置或结构，它们在外来能量比如光照、磁场、温度的作用下，或ATP能生物能量的驱动下，可以做可控旋转，定位移动，开闭等可逆动作。甚至科学家们已经用分子搭成了一辆纳米车，有车架，有四个球形的轮子，有驱动的装置，据说就差一个刹车了。这真是一个有前景、有趣和有挑战的领域啊！
我们一般人理解的化学过程就是把一些反应物质弄进一个反应装置中，这装置可以是塔、釜和管道，甚至就是一口锅，通过加热、搅动和催化剂等方式，让它们充分反应，最后再提取出需要的反应产物。总之感觉没有什么维度，就是一锅乱炖的意思。而分子机器这种化学通过化学键的建立和脱离，实现了化学分子的定量化移动，摆脱了布朗运动的初级模式，并可以输出机械功，这确实是一种可贵的突破。下图是ATP合成酶的动态图，下面是一团高分子结构在匀速旋转，它顶部的蓝色凸起就像凸轮控制了上部的三“瓣”高分子以相隔120°的三个工位循环开闭，它能从外部吸入质子，并以它们滑落进来的势能作为旋转的动力，10个质子可以旋转一圈，一圈下来可以使一个ADP分子捕获一个磷酸集团，生成一个ATP分子，并释放出这个机构。它简直有一种炫目的美，真是精妙得让人击节赞叹，现在我们可以知道我们生命过程已经有分子机器在发挥重要作用，我们的生命是有刻度的，有节律的，有物理机制的，而决不是像宏观化工那样靠一口锅乱炖来完成新陈代谢的！
http://www.mrc-mbu.cam.ac.uk/projects/2245/atp-synthase
我相信随着分子机器领域研究的深入发展，一定可以推动更精细的生物化学的发展，我们将不会满足于知道什么蛋白抓住了什么受体，而是要具体知道是怎么抓住的，以及这个过程中什么是动力来源，以及这些动作可不可以中止或可逆。我们知道，心脏脱离了身体还会跳动一会儿，心肌收缩的具体机制是什么，能量是什么，收缩和松弛是怎么受控的，这些都是分子机器的研究内容，这方面的突破一定会造福越来越多的心脏病患者。
但分子机器的研究不是造出好玩的结构，并且可以动就行了，更难的是这些装置如何定位目标，并准确地追踪和抓获目标，这才是更神秘的东西。扫地机器人可以通过WIFI信号找到充电器，并自行前往充电。那么分子机器的信号是什么，也就是分子级别的自组织行为的信号是什么，这值得科学家们多多努力。
感觉人类越来越在干上帝干过的事了。
http://v.youku.com/v_show/id_XMTM4MTAwNzE2.html
https://www.zhihu.com/question/51287816 ... /125107766
那么啥叫分子机器呢，说白了就是用高分子搭成的，几个纳米大小的装置或结构，它们在外来能量比如光照、磁场、温度的作用下，或ATP能生物能量的驱动下，可以做可控旋转，定位移动，开闭等可逆动作。甚至科学家们已经用分子搭成了一辆纳米车，有车架，有四个球形的轮子，有驱动的装置，据说就差一个刹车了。这真是一个有前景、有趣和有挑战的领域啊！
我们一般人理解的化学过程就是把一些反应物质弄进一个反应装置中，这装置可以是塔、釜和管道，甚至就是一口锅，通过加热、搅动和催化剂等方式，让它们充分反应，最后再提取出需要的反应产物。总之感觉没有什么维度，就是一锅乱炖的意思。而分子机器这种化学通过化学键的建立和脱离，实现了化学分子的定量化移动，摆脱了布朗运动的初级模式，并可以输出机械功，这确实是一种可贵的突破。下图是ATP合成酶的动态图，下面是一团高分子结构在匀速旋转，它顶部的蓝色凸起就像凸轮控制了上部的三“瓣”高分子以相隔120°的三个工位循环开闭，它能从外部吸入质子，并以它们滑落进来的势能作为旋转的动力，10个质子可以旋转一圈，一圈下来可以使一个ADP分子捕获一个磷酸集团，生成一个ATP分子，并释放出这个机构。它简直有一种炫目的美，真是精妙得让人击节赞叹，现在我们可以知道我们生命过程已经有分子机器在发挥重要作用，我们的生命是有刻度的，有节律的，有物理机制的，而决不是像宏观化工那样靠一口锅乱炖来完成新陈代谢的！
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我相信随着分子机器领域研究的深入发展，一定可以推动更精细的生物化学的发展，我们将不会满足于知道什么蛋白抓住了什么受体，而是要具体知道是怎么抓住的，以及这个过程中什么是动力来源，以及这些动作可不可以中止或可逆。我们知道，心脏脱离了身体还会跳动一会儿，心肌收缩的具体机制是什么，能量是什么，收缩和松弛是怎么受控的，这些都是分子机器的研究内容，这方面的突破一定会造福越来越多的心脏病患者。
但分子机器的研究不是造出好玩的结构，并且可以动就行了，更难的是这些装置如何定位目标，并准确地追踪和抓获目标，这才是更神秘的东西。扫地机器人可以通过WIFI信号找到充电器，并自行前往充电。那么分子机器的信号是什么，也就是分子级别的自组织行为的信号是什么，这值得科学家们多多努力。
感觉人类越来越在干上帝干过的事了。
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