分子發動機

分子發動機（molecular motor）將細胞內利用ATP供能，產生推動力，進行細胞內的物質運輸或細胞運動的蛋白質分子稱為分子發動機或發動機蛋白（motor proteins）。

基本介紹

• 中文名：分子發動機
• 外文名：molecular motor
• 能量：ATP
• 含義：細胞內物質運輸或細胞運動蛋白質

生物學概念

至今所發現的分子發動機可分為三個不同的家族∶肌球蛋白（myosins）家族、驅動蛋白（kinesins）家族、動力蛋白（dyneins）家族。

驅動蛋白和動力蛋白是以微管作為運行的軌道，而肌球蛋白則是以肌動蛋白纖維作為運行的軌道。尚不知道有以中間纖維為運行軌道的發動機分子。細胞骨架的發動機分子是機械化學轉化器，它將化學能（ATP）轉變成機械能，以此運送細胞內的貨物，包括∶各種類型的小泡、線粒體、溶酶體、染色體、其它的細胞骨架纖維等。

物理工程

工程師們夢想著單分子製造的馬達能夠開啟分子水平的機器生產。然而，單單是根據較大的發動機建造模型也是極其困難的。來自法國和俄亥俄州立大學的研究人員已經合作了一個新的項目，並且創造出第一台能夠順時針和逆時針旋轉的分子發動機。這個項目的首席作者之一克里斯蒂安-喬希姆說道：“要創造一台可以工作的分子發動機必須要從基礎開始，並且忘記巨觀規模的發動機。”

工作原理模擬

這種分子發動機有1納米高、2納米寬。轉子含有5根鐵質輻條，其中一根比其它的要短，而且在旋轉的時候很容易察覺。這種分子發動機使用了一種名為非彈性電子隧道效應的量子機械過程，在這個過程中射向分子的電子在轉移的過程中失去了一部分能量，產生的振動就會轉動轉子。而且它們的轉子即使在零下316華氏度下也能夠進行旋轉。一台掃描式隧道顯微鏡在分子發動機上方盤旋，通過刺激分子發動機的不同部分來測試它的性能。

研究人員發現他們能夠通過將能量集中到微型發動機的不同部分來控制它的旋轉。比如說，以較長的每一根輻條為目標都會導致逆時針旋轉，而以較短的那根輻條則會導致順時針旋轉。喬希姆說道：“這種發動機是分子概念的，它的目標是改善我們對於單分子旋轉驅動的認知。”研究人員專注於實現兩個目標：一是將這種發動機連線到納米級別的齒輪上，另外一個是將它安裝到一種納米級的分子小汽車上來為它提供能量。