 |
新闻信息 |
|
|
|
|
科学时报：上海应物所发现纳米水通道新特性 |
| 作者： 时间：2005-08-07
|
|
|
科学时报上海7月14日讯(记者黄辛)中国科学院上海应用物理所研究员方海平的课题组和浙江大学、浙江师范大学的研究人员合作，通过对蛋白水通道的简化模型(具有合适半径的纳米碳管)的分子动力学模拟研究，发现这种典型的纳米孔道具有极好的开关通道特性，即在噪音信号下，其“通”或“关”的状态不受干扰，而在有效信号下，“通”或“关”的状态迅速响应。专家称此项研究成果有助于理解生物分子在信号传递过程中如何保持极好信噪比的分子机制。
他们研究的相关报道发表在国际权威杂志J.Am.Chem.Soc.127,7166 (2005)上。
方海平解释说，生物体的主要组成部分是水溶液，生物体内的水溶液主要由水分子和各种离子组成。它们在细胞膜通道中的进出实现生命的很多关键功能。而水在生物分子构型和功能中的重要性近年来也得到进一步认识。美国科学家彼得·阿格雷博士由于发现了允许水分子出入的细胞膜蛋白水通道获得了2003年诺贝尔化学奖。但是细胞膜蛋白水通道如何让水分子进出的具体工作机制依然不清楚。特别是蛋白通道常常在一个噪音很大的环境中。蛋白通道是否可以在噪音信号下，其通或关的状态不受干扰，而在有效信号下，通或关的状态迅速响应？如果可以，其原因是什么？而事实上，生物分子在信号传递过程中如何保持极好的信噪比一直是科学家们关注的重要问题。
由于生物膜蛋白水通道结构十分复杂，对其性质进行系统研究往往难度比较大，包括计算能力的有限性。国际上一个通用的方法是应用相对简单但具有相似结构的系统来研究复杂系统的特性。具有合适半径的纳米碳管常常作为生物膜蛋白水通道的简化模型。方海平等研究表明，纳米孔道的这个优异开关特性的主要原因是纳米碳管内水分子的波形分布。水分子波形中极大极小值出现的空间位置的移动，抵消了纳米碳管形变对内部水分子的作用，从而使内部水分子的平均个数、流量基本保持不变。当形变达到一定强度，依靠波形的空间位置移位不再有效，形变迅速体现在对内部水分子的作用，通道关闭。有趣的是，这种水分子的波形分布近年已在生物膜蛋白水通道中观测到。所以，有理由相信，生物水通道也具有类似极好的通道特性。目前，他们正进一步对生物水通道进行相关深入研究。
科研人员进一步研究还表明，改变纳米孔道“通”或“关”的状态需要的外力大小是在许多目前存在的科学仪器的力程范围，这样的通道还可能作为将来的纳米注射器。
|
|
|
|
|
|
