Esses incríveis motores moleculares

Imagem gerada por IA (acervo de Easy-Peasy - CC BY 4.0)

por Dave Rogstad

1º de janeiro de 2007

No meu curso de graduação em biologia no Caltech, no final da década de 1950, uma célula era entendida simplesmente como uma variedade de reações químicas ocorrendo dentro de um pequeno tubo de ensaio. [1] Agora, 50 anos depois, os cientistas sabem que a estrutura dentro de uma célula é muito mais complexa e exibe uma organização elegante que sugere um Designer.

Entre outras coisas, a célula inclui uma espantosa variedade de motores moleculares, alguns dos quais viajam ao longo de filamentos finos com apenas algumas moléculas de diâmetro. As cargas necessárias para os vários processos celulares são transportadas ao redor da célula nesses microfilamentos, de uma maneira que lembra os enormes sistemas de transporte encontrados em uma cidade moderna.

Biólogos identificaram várias categorias de proteínas motoras na célula. Três que foram estudadas extensivamente são as miosinas, cinesinas e dineínas. [2] As duas primeiras contêm até 20 classes diferentes e, com o tempo, é provável que muitas outras sejam descobertas. As diferentes categorias refletem propriedades como (a) as formas exatas dos motores ditadas pelas proteínas das quais são feitos; (b) os tipos de trilhas em que os motores viajam, sejam actina ou microfilamentos de microtúbulos; e (c) a direção em que os motores viajam ao longo desses microfilamentos. Ilustrações impressionantes desses motores (e outras características e processos dentro da célula) podem ser vistas no vídeo animado de 8 minutos The Inner Life of a Cell (A vida interior de uma célula), disponível no Studio Daily. [3]

Pesquisadores têm interesse especial em comparar esses motores biológicos com aqueles projetados por humanos. Duas características-chave para comparação são eficiência (onde 100% é o máximo) e tamanho. Para dispositivos macroscópicos feitos pelo homem, os motores elétricos são os mais eficientes, operando com eficiência de até 64%. Para motores de combustão interna, a eficiência raramente ultrapassa 30%. Não existem motores naturais desse tamanho.

No entanto, ao considerar dispositivos microscópicos, os cientistas encontram muitos motores moleculares naturais que são incrivelmente pequenos e altamente eficientes. Nos últimos anos, o campo emergente da nanotecnologia, que inclui o estudo, o design e a implementação de motores em escala molecular, imitou a elegância da natureza. Embora os pesquisadores ainda não consigam construir proteínas com formas físicas específicas, eles construíram motores contando com sistemas biológicos existentes para componentes.

A pesquisa sobre a eficiência dos pequenos motores da natureza é deslumbrante. Os motores rotativos dos cílios e flagelos bacterianos demonstram uma eficiência próxima dos perfeitos 100%. [4] Como um físico familiarizado com a dificuldade de projetar e construir dispositivos pequenos e eficientes, acho esse fenômeno absolutamente notável.

Observações pessoais à parte, cientistas reconhecem que os motores encontrados em sistemas biológicos são vastamente superiores a qualquer coisa feita pelo homem. Os incríveis motores moleculares da natureza também mostram as características que as pessoas geralmente associam a um design requintado e a um Designer.

Notas de Fim

1. G. G. Simpson et al., Life: An Introduction to Biology (New York: Harcourt, Brace and Company, Inc. 1957), 54-55.
2. M. A. Titus e S. P. Gilbert, “The Diversity of Molecular Motors: An Overview”, Cellular and Molecular Life Sciences 56 (1999): 181-83.
3. Acesse https://www.studiodaily.com/main/technique/tprojects/6850.html para ver The Inner Life of a Cell. {O vídeo não está mais hospedado nessa plataforma, mas alguém o hospedou no YouTube. Clique aqui para acessar.}
4. Kazuhiko Kinosita Jr. et al., “A Rotary Molecular Motor that can Work at Near 100% Efficiency”, Philosophical Transactions of the Royal Society B 335 (2000): 473-89.

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Traduzido de Those Amazing Molecular Motors (RTB)

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