第九章-分子马达教案.pptx

生物物理学

●9.1分子马达概述

●9.2分子马达运动的轨道-细胞骨架

●9.3形形色色的分子马达

●9.4朗之万输运理论和主方程方法

分子马达

河北工业大学生物物理学2

第9章

●细胞中的分子马达

●分子马达的能量来源

●研究分子马达的意义

9.1分子马达概述

河北工业大学生物物理学3

马达：将其他形式的能量转变为机械能的能量转换装置。

分子马达：将化学能转化为机械能的蛋白质大分子。

特性：既具有酶的活性又具有运动活性的蛋白质。

细胞中的分子马达

河北工业大学生物物理学4

IBPHUT

HEBEUNVEERSITYOfTECHMOu

功能：

像宏观机器一样，这些生物大分子通过进化而发展到能执行多种特殊的功能，如肌肉的收缩，细胞内部的运输，遗传物质(DNA)的复制，染色体和纺锤体的运动，鞭毛和纤毛的运动，信号转导等。

细胞中的分子马达

河北工业大学生物物理学5

IBP.HUT

“分子马达或马达蛋白”可催化ATP(三磷酸腺

苷)水解为ADP(二磷酸腺苷)和Pi(无机磷),同

时在分子尺度上高效地将储存在ATP分子中的化学能

转化为机械能，并产生协调地定向运动。且它的效率极高，有的几乎是100%。

分子马达的能量来源

河北工业大学生物物理学6

ATPATP(水解)酶→ADP+Pi+能量

—为各项生命活动提供能量

酶1

ATP二ADP+Pi+能量

酶2

分子马达的能量来源

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IBP.HUT

ATP与ADP相互转化

光合作用

呼吸作用ATP

IBPHUT

Pi

能量

各生命活动

水解酶

合成酶

ADP

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能量

Pi

ATP与ADP相互转化示意图

用于恒定体温

河北工业大学生物物理学9

于生物发电发

ATP的利用(ATP的生理功能

IBP.HUT

肌细胞收缩生长分裂等

河北工业大学生物物理学10

ATP的利用(ATP的生理功能)

一.澄清分子马达的动力学机制，解释与此有

关的生命现象本质，研究分子马达的控制机理对于发现在众多疾病状态中基本细胞的出错过程有着重要的意义(癌症、先天性生理缺陷、耳聋、呼吸系统紊乱以及神经衰弱)

例如：紫杉醇就是由于对微管蛋白分子马达的运动有干扰，而成为抗癌药物的明星。

河北工业大学生物物理学

研究分子马达的意义?

二.启发人们研制体积小、信息容量大、反应速度快的分子器件.例如美国康乃尔大学的科学家人工合成旋转分子马达，该分子马达被浸泡至ATP溶液中后，利用生物分子细胞内的化学反应，以

ATP作为能源，每秒转速可达8圈，并可连续转动2.5小时.

三.马达本身特点.高效率，特殊的控制方式

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研究分子马达的意义?

最近在人工制造分子马达方面取得新突破，以色

列和美国科学家研制成能够停止或暂停的分子马达，被评为2004年世界十大科技进展之一。

研究分子马达的意义?

河北工业大学生物物理学13

IBP.HUT

本节结束!

真核细胞内部的一些蛋白纤维丝在三维立体空

间构成了复杂的弹性网架，保持着细胞结构的稳定性和完整性，这些