kèo nhà cái trực tiếp tự nhiên

Tập 45, cuối cùng	Tìm hiểu động cơ Flagellar từ Bacillus subtilis

Động cơ lai sử dụng năng lượng khác nhau

Một vi khuẩn xoay cờ ở cùng tốc độ với động cơ F1, di chuyển tự do.

vi khuẩn subtilis và flagellar

vi khuẩn subtilis dài 2μm và chiều dài cờ là 6-8μm. Hàng trên cùng là một vi sóng điện tử của Bacillus subtilis. Phần dưới hình dung sự định vị của các thống kê trong các tế bào bằng cách hợp nhất với protein huỳnh quang. Các điểm phát sáng mạnh mẽ cho thấy vị trí của protein huỳnh quang được tích hợp vào động cơ. Màu xanh lá cây là loại ion hydro và màu đỏ là loại ion natri. Các quan sát đã chỉ ra rằng số lượng chấm sáng và số lượng Flagella gần như giống hệt nhau.

Người ta nói rằng một số động cơ cờ vi khuẩn điều khiển dòng chảy của các ion được lấy từ bên ngoài màng vào bên trong dưới dạng nguồn năng lượng và xoay với tốc độ đáng kinh ngạc vài nghìn lần mỗi giây. Nhiều vi khuẩn, chẳng hạn như E. coli và Salmonella, sử dụng các ion hydro, nhưng nồng độ ion hydro thấp trong môi kèo nhà cái trực tiếp kiềm cao, do đó, một số vi khuẩn và vi khuẩn biển phát triển trong môi kèo nhà cái trực tiếp như vậy sử dụng các ion natri thay vì ion hydro làm động lực.

Một vài năm trước, một protein liên quan đến lái ion natri đã được xác định và động cơ cờ của Bacillus subtilis, có protein tương đồng, đang thu hút rất nhiều sự chú ý. Động cơ cờ của Bacillus subtilis trước đây được cho là do hydro dựa trên ion. Tuy nhiên, kèo nhà cái trực tiếp gần đây đã chỉ ra rằng nó đang khéo léo sử dụng cả các ion hydro và natri.

Động cơ Flagella bao gồm một stato và một rôto, với 8 đến 16 stator được nhúng xung quanh rôto. Ở Escherichia coli, thường chỉ có một loại stato, nhưng trong kèo nhà cái trực tiếp Bacillus subtilis, hai loại stator được trộn trong động cơ, làm cho nó trở thành một động cơ lai sử dụng các ion hydro và ion natri khác nhau, nó đã được tiết lộ lần đầu tiên trên thế giới.

Các cơ chế chi tiết sẽ được giải thích trong tương lai, nhưng nghiên cứu trước đây đã xác nhận rằng số lượng thống kê kiểu hydro và natri thay đổi tùy thuộc vào môi kèo nhà cái trực tiếp và một ngày nào đó một động cơ nhân tạo thích nghi với những thay đổi trong môi kèo nhà cái trực tiếp và chuyển động theo lựa chọn năng lượng. Người ta cũng biết rằng khi so sánh riêng lẻ, loại natri có tốc độ chậm hơn so với loại hydro và kém hơn một chút về hiệu suất của động cơ, nhưng bằng cách kết hợp hai loại, cũng có thể tự do điều khiển tốc độ quay của động cơ nếu cần thiết. Ngay cả trong những tình huống không thể di chuyển bởi chính nó, các động cơ lai sử dụng năng lượng khác nhau có thể được dự kiến sẽ có một loạt các ứng dụng, từ vận chuyển đến các địa điểm sản xuất và các lĩnh vực y tế.

ITO Masahiro Phó giáo sư

Khoa Khoa học Đời sống của Đại học Toyo

Giấc mơ của tôi là tạo ra một động cơ flagella nhân tạo
Động cơ Flagella đã được phát hiện hơn 30 năm trước và đang được kèo nhà cái trực tiếp trên toàn thế giới. Cấu trúc đã được tiết lộ dần dần, nhưng cơ chế chi tiết về cách nó thực sự hoạt động chưa được biết đến. Mục đích chính của kèo nhà cái trực tiếp này là trước tiên để làm rõ điều này. Và cuối cùng, chúng tôi muốn tạo ra một động cơ Flagella nhân tạo.

Lần đầu tiên động cơ cờ vi khuẩn được phát hiện là ở Mỹ vào năm 1974. Kể từ đó, nhiều nghiên cứu đã được thực hiện, và cấu trúc và cơ chế bí ẩn của nó đã dần được làm rõ. Ví dụ, các sợi cờ có cấu trúc xoắn ốc nhẹ nhàng và khi chúng di chuyển thẳng, chúng xoay thành một bó và di chuyển ở tốc độ cao, di chuyển chiều dài 20 lần của cơ thể. Sự đảo ngược đột ngột của động cơ Flagella thay đổi hướng trong đó cấu trúc xoắn ốc sợi bị thương, khiến Flagella, được bó, thay đổi hướng khi chúng nới lỏng. Chuyển động của động cơ cờ này là do các protein cảm biến chính xác cao phát hiện sự suy giảm trong môi kèo nhà cái trực tiếp, truyền thông tin và kiểm soát nó, và lặp lại thẳng và đảo ngược trong vài giây, chuyển sang môi kèo nhà cái trực tiếp dễ sống. Bạn có thể thấy các vi khuẩn hiệu suất cao như thế nào.