Просто о сложном: невиданные молекулярные машинки
В этот раз - о Нобелевской премии 2016 года по химии. Ее получили трое химиков (Франция, Нидерланды, США) за - вы только вслушайтесь, за что - за дизайн и создание молекулярных машин. Мало кому это о чем-то говорит, но я постараюсь, чтобы в конце чтения у читателя было ясное понимание, почему Нобелевский комитет посчитал, что эта работа по важности равна созданию электродвигателя, который круто изменил жизнь человека.
Итак, молекулярные машины.
В наших клетках они в каком-то небольшом количестве есть. Это некоторые белки, и процессы, которые с ними происходят. Все знают, что химическая энергия из батарейки превращается в моторчике часов в механическую и двигает стрелки. В организме человека происходят аналогичные вещи. Особые классы белков - двигательные, еще их называют моторными - вращаются или совершают линейные движения. А эти микродвижения складываются в макродвижения человека - в движения рук хирурга, или ног балерины. Микропроцессы внутри нас вызывают макросилу, благодаря которой штангист поднимает штангу, а боксер посылает соперника в нокаут. Первоначальную же энергию для работы молекулярных машин в нашем организме дает процесс гидролиза одного из главных белков - АТФ, аналогично электролизу в батарейке.
Вот он, этот АТФ:
При взаимодействии АТФ с водой - этот процесс и называется гидролизом - выделяется значительная энергия. Она питает моторные белки, благодаря чему они двигаются. В совокупности множество таких актов, совершаемых большим числом белковых молекул, двигает всю мышцу.
Эту идею ученые подсмотрели у природы. Но лауреаты нобелевской премии пошли дальше - они создали молекулярные машины, не встречающиеся в природе. Причем, они их сами проектировали, рисовали (отсюда и слово «дизайн» в формулировке премии), а потом и создавали.
Такие молекулярные машины могут двигаться внутри нашего организма не хаотично, а направленно. Например, можно их использовать для доставки лекарства точно туда, где в нем организм нуждается. А не так, как сейчас - мы глотаем, скажем, валокордин, значительная часть которого растворяется в желудочном соке, и только самая малость доходит до сердца, для лечения которого он нужен. Пока ученые работают над возможными вариантами применения таких, нарисованных рукой человека, молекулярных машин.
Работы нобелевских лауреатов придают реальность фантастическим идеям. Например, в вену человека впрыскивают такие машинки, и они сразу берутся за очистку стенок сосудов от холестерина и других отложений. Сейчас такие препараты существуют, но, сами понимаете, большая их часть уходит не туда, куда надо. Или такие машинки уничтожают нездоровые клетки организма, оставляя хорошие. Или эти машинки расстреливают болезнетворные микроорганизмы и раковые клетки.
Чуть подробнее - https://meduza.io/feature/2016/10/05/nobelevskuyu-premiyu-po-himii-dali-za-sintez-molekulyarnyh-mashin-chto-eto-takoe
Еще более подробно - http://www.pereplet.ru/obrazovanie/stsoros/786.html
Еще - https://elementy.ru/novosti_nauki/432857/Nobelevskaya_premiya_po_khimii_2016
Еще - http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/2016/advanced-chemistryprize2016.pdf
Итак, молекулярные машины.
В наших клетках они в каком-то небольшом количестве есть. Это некоторые белки, и процессы, которые с ними происходят. Все знают, что химическая энергия из батарейки превращается в моторчике часов в механическую и двигает стрелки. В организме человека происходят аналогичные вещи. Особые классы белков - двигательные, еще их называют моторными - вращаются или совершают линейные движения. А эти микродвижения складываются в макродвижения человека - в движения рук хирурга, или ног балерины. Микропроцессы внутри нас вызывают макросилу, благодаря которой штангист поднимает штангу, а боксер посылает соперника в нокаут. Первоначальную же энергию для работы молекулярных машин в нашем организме дает процесс гидролиза одного из главных белков - АТФ, аналогично электролизу в батарейке.
Вот он, этот АТФ:
При взаимодействии АТФ с водой - этот процесс и называется гидролизом - выделяется значительная энергия. Она питает моторные белки, благодаря чему они двигаются. В совокупности множество таких актов, совершаемых большим числом белковых молекул, двигает всю мышцу.
Эту идею ученые подсмотрели у природы. Но лауреаты нобелевской премии пошли дальше - они создали молекулярные машины, не встречающиеся в природе. Причем, они их сами проектировали, рисовали (отсюда и слово «дизайн» в формулировке премии), а потом и создавали.
Такие молекулярные машины могут двигаться внутри нашего организма не хаотично, а направленно. Например, можно их использовать для доставки лекарства точно туда, где в нем организм нуждается. А не так, как сейчас - мы глотаем, скажем, валокордин, значительная часть которого растворяется в желудочном соке, и только самая малость доходит до сердца, для лечения которого он нужен. Пока ученые работают над возможными вариантами применения таких, нарисованных рукой человека, молекулярных машин.
Работы нобелевских лауреатов придают реальность фантастическим идеям. Например, в вену человека впрыскивают такие машинки, и они сразу берутся за очистку стенок сосудов от холестерина и других отложений. Сейчас такие препараты существуют, но, сами понимаете, большая их часть уходит не туда, куда надо. Или такие машинки уничтожают нездоровые клетки организма, оставляя хорошие. Или эти машинки расстреливают болезнетворные микроорганизмы и раковые клетки.
Чуть подробнее - https://meduza.io/feature/2016/10/05/nobelevskuyu-premiyu-po-himii-dali-za-sintez-molekulyarnyh-mashin-chto-eto-takoe
Еще более подробно - http://www.pereplet.ru/obrazovanie/stsoros/786.html
Еще - https://elementy.ru/novosti_nauki/432857/Nobelevskaya_premiya_po_khimii_2016
Еще - http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/2016/advanced-chemistryprize2016.pdf