Διαφυγή κινητικών παγίδων:Πώς οι μοριακές αλληλεπιδράσεις καθιστούν τη δυνατότητα να ξεπεραστεί το ενεργειακό φράγμα
Στην περίπτωση της θερμικής ενεργοποίησης, το μόριο κερδίζει ενέργεια από το περιβάλλον με τη μορφή θερμότητας. Αυτή η ενέργεια μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να ξεπεράσει το ενεργειακό φράγμα και να ξεφύγει από την κινητική παγίδα. Ο ρυθμός θερμικής ενεργοποίησης καθορίζεται από τη θερμοκρασία και το ύψος του ενεργειακού φραγμού.
Η κβαντική σήραγγα είναι ένα φαινόμενο που επιτρέπει στα μόρια να διέρχονται από ενεργειακά εμπόδια χωρίς να κερδίζουν αρκετή ενέργεια για να τα ξεπεράσουν. Αυτό είναι εφικτό επειδή τα μόρια έχουν μια φύση που μοιάζει με κύμα και επομένως μπορούν να σηλοφήσουν μέσω φραγμών που είναι πολύ υψηλότερα από την ενέργειά τους. Ο ρυθμός κβαντικής σήραγγας καθορίζεται από το πλάτος του ενεργειακού φραγμού και τη μάζα του μορίου.
Η μηχανική δύναμη μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για να ξεπεραστούν οι κινητικές παγίδες. Αυτό μπορεί να γίνει με την εφαρμογή μιας δύναμης στο μόριο που είναι μεγαλύτερη από τη δύναμη του ενεργειακού φραγμού. Ο ρυθμός διαφυγής με μηχανική δύναμη καθορίζεται από το μέγεθος της δύναμης και τη μάζα του μορίου.
Η ικανότητα των μορίων να ξεφύγουν από κινητικές παγίδες είναι σημαντική για μια ποικιλία βιολογικών διεργασιών, συμπεριλαμβανομένης της αναδίπλωσης πρωτεϊνών, της αναδίπλωσης RNA και της αντιγραφής του DNA. Με την κατανόηση των μηχανισμών με τους οποίους τα μόρια ξεφεύγουν από κινητικές παγίδες, μπορούμε να κατανοήσουμε καλύτερα τον τρόπο λειτουργίας αυτές και πώς μπορούν να ρυθμιστούν.
Ακολουθούν ορισμένα συγκεκριμένα παραδείγματα για το πώς οι μοριακές αλληλεπιδράσεις καθιστούν δυνατή την αντιμετώπιση του ενεργειακού φραγμού:
* Στην αναδίπλωση πρωτεΐνης, το υδρόφοβο αποτέλεσμα είναι μια σημαντική κινητήρια δύναμη για το σχηματισμό της διπλωμένης δομής. Η υδρόφοβη επίδραση είναι η τάση των μη πολικών μορίων να συσσωρεύονται μαζί στο νερό. Αυτή η τάση προκαλείται από το γεγονός ότι τα μόρια του νερού είναι πολικά και επομένως σχηματίζουν δεσμούς υδρογόνου μεταξύ τους. Όταν τα μη πολωτικά μόρια περιβάλλονται από νερό, εξαιρούνται επομένως από το νερό και συγκεντρώνονται μαζί για να ελαχιστοποιήσουν την επαφή τους με το νερό. Το υδρόφοβο αποτέλεσμα μπορεί να βοηθήσει στην αντιμετώπιση του ενεργειακού φραγμού στην αναδίπλωση πρωτεϊνών φέρνοντας τις υδρόφοβες περιοχές της πρωτεΐνης μαζί και σχηματίζοντας μια σταθερή διπλωμένη δομή.
* Στην αναδίπλωση RNA, ο δεσμός υδρογόνου είναι μια σημαντική κινητήρια δύναμη για το σχηματισμό της διπλωμένης δομής. Οι δεσμοί υδρογόνου σχηματίζονται μεταξύ των ηλεκτροαρνητικών ατόμων και των ατόμων υδρογόνου. Στο RNA, σχηματίζονται δεσμοί υδρογόνου μεταξύ των ατόμων αζώτου στις βάσεις και των ατόμων υδρογόνου στη σπονδυλική στήλη ζάχαρης-φωσφορικού. Οι δεσμοί υδρογόνου μπορούν να βοηθήσουν στην αντιμετώπιση του ενεργειακού φραγμού στην αναδίπλωση του RNA, σταθεροποιώντας την διπλωμένη δομή.
* Στην αντιγραφή του DNA, η σύζευξη βάσης μεταξύ των συμπληρωματικών κλώνων του DNA είναι μια σημαντική κινητήρια δύναμη για το σχηματισμό της διπλής έλικας. Η σύζευξη βάσης είναι ο σχηματισμός δεσμών υδρογόνου μεταξύ των ατόμων αζώτου στις βάσεις ενός κλώνου DNA και των ατόμων υδρογόνου στις βάσεις του άλλου κλώνου του DNA. Η σύζευξη βάσης μπορεί να βοηθήσει στην αντιμετώπιση του ενεργειακού φραγμού στην αντιγραφή του DNA σταθεροποιώντας τη διπλή έλικα.
Αυτά είναι μόνο μερικά παραδείγματα για το πώς οι μοριακές αλληλεπιδράσεις καθιστούν δυνατή την αντιμετώπιση του ενεργειακού φραγμού. Με την κατανόηση των μηχανισμών με τους οποίους τα μόρια ξεφεύγουν από κινητικές παγίδες, μπορούμε να κατανοήσουμε καλύτερα τον τρόπο λειτουργίας αυτές και πώς μπορούν να ρυθμιστούν.
