Структура флагеллярного мотора бактерий. Изображение с сайта ncbi.nlm.nih.gov.

Физики создали модель биологического наномотора

Биологическими наномоторами называют уникальные микроскопические двигатели, созданные природой: АТРсинтазу и флагеллярный мотор бактерий, позволяющий жгутиковым бактериям самостоятельно передвигаться в пространстве.

Кончик жгутика вращается за счет электростатического взаимодействия между его подвижным основанием диаметром около 50 нанометров (ротор) и неподвижно закрепленным в клеточной мембране комплексом (статор). По некоторым данным ротор может совершать до 1700 оборотов в секунду. Вращение его обеспечивается трансмембранным градиентом (перепадом концентраций) положительных ионов - Na⁺ и, главным образом, H⁺ (то есть просто протонов). АТРсинтаза устроена похожим образом.

Модель, созданная исследователями, представляет собой вращающее кольцо (ротор) с тремя "протоноприемниками" - точками, к которым могут присоединяться протоны. В присутствии постоянного электрического поля градиент протонов приводит к тому, что модель начинает вращаться.

По мнению исследователей, модель и теоретическое ее описание, в отличие от предыдущих работ, посвященных наномоторам, удовлетворительно объясняют, как флагеллярному мотору бактерий удается достичь исключительно высоких показателей: вращающий момент 2700-4600 пиконьютонов на нанометр, коэффициент полезного действия - около 90 процентов. Модель также показывает, как флагеллярный мотор может быстро менять направление вращения, что до сих пор оставалось непонятным.

Ссылки по теме
- Unidirectional rotary nanomotors powered by an electrochemical potential gradient - ArXiv, 24.12.07
- Микробиологи придумали упряжь для бактерии - Lenta.ru, 30.01.2007
- В бактерии увидели реактивный нанодвигатель - Lenta.ru, 05.04.2006
- Голландские физики изготовили сверхмощный наномотор - Lenta.ru, 13.03.2006

Сайты по теме
- Frontier Research System, The Institute of Physical and Chemical Research (RIKEN)