17.11.2004 r., godz.10:45 - 12:00
żródło: https://revolutionarybehe.com/category/molecular-machines/
WYKŁAD 23:
BIOLOGICZNE MASZYNY
prof. dr hab. Michał Kurzyński
Wydział Fizyki, Uniwersytet im. Adama Mickiewicza w Poznaniu
Film:
|
Odbiór obrazu wideo w tym oknie wymaga zaktualizowanej w przeglądarce instalacji wtyczki Wykład oraz jego transmisję i postprodukcję DVD |
Streszczenie:
Z punktu widzenia skutków działania nie ma istotnej różnicy pomiędzy ludzkim mięśniem a, na przykład, silnikiem spalinowym. Obie maszyny wykonują makroskopową pracę mechaniczną kosztem pewnej reakcji chemicznej - hydrolizy ATP czy utleniania odpowiedniego paliwa. Mięsień różni się jednak zasadniczo od silnika spalinowego budową, która jest nie makroskopowa, lecz mezoskopowa, na poziomie biomolekularnym. Skurcz mięśnia spowodowany jest wzajemnym przesuwaniem się białkowych włókienek aktynowych i miozynowych. Właściwym silnikiem molekularnym jest główka miozynowa - białko o rozmiarach kilkunastu nanometrów (nanometr jest jedną miliardową częścią metra) składajace się z kilkunastu tysięcy atomów. Z punktu widzenia tradycyjnej fizyki nie jest to układ ani duży ani mały, dlatego właśnie nazywamy go mezoskopowym (lub, ze względu na charakterystyczną jednostkę rozmiaru, nanoskopowym). W równowadze termodynamicznej silniki molekularne, w szczególności główka miozynowa, poruszają się przypadkowym ruchem termicznym to w jednym, to w drugim kierunku i dopiero dostarczenie ATP czyni ten ruch uporządkowanym i zdolnym do wykonania makroskopowej pracy.
Poznamy także inne biologiczne maszyny molekularne - pompy elektronów i protonów w wewnętrznych błonach mitochondriów i chloroplastów. Są to wysokowydajne ogniwa paliwowe i fotoogniwa, w ostatecznym rachunku produkujące uniwersalne źródło energii biologicznej, cząsteczki ATP. Współczesna fizyka dysponuje potężnymi narzędziami do badania biologicznych maszyn molekularnych, zarówno doświadczalnymi (rozpraszanie promieni rentgenowskich i neutronów czy pułapki laserowe), numerycznymi (duże symulacje komputerowe), jak i teoretycznymi (modele błądzenia przypadkowego na fraktalach).
Sylwetka:
Michał KURZYŃSKI jest profesorem zwyczajnym fizyki teoretycznej na Wydziale Fizyki UAM. Głównymi dziedzinami jego zainteresowań badawczych są fizyka ciała stałego, fizyka statystyczna daleko od stanu równowagi termodynamicznej i biofizyka. Prowadził wykłady kursowe i monograficzne prawie ze wszystkich działów fizyki, poczynając od metod matematycznych mechaniki kwantowej poprzez teorię ciała stałego na biofizyce molekularnej kończąc. Współpracuje z wieloma ośrodkami naukowymi Europy a także Kanady. Jest autorem kilkudziesięciu oryginalnych prac naukowych i współautorem jednej książki wydanej w Stanach Zjednoczonych. Pozanaukowo zajmuje go muzyka, filozofia, narty i turystyka.
