Из чего состоит автомат. Молекулярные машины на основе ДНК: прорыв в нанотехнологиях

Как работают молекулярные машины из ДНК. Каковы их преимущества перед другими наномашинами. Где они могут применяться в будущем. Какие проблемы еще предстоит решить ученым в этой области.

Принцип работы молекулярных машин на основе ДНК

Молекулярные машины на основе ДНК представляют собой наноразмерные устройства, способные совершать механическую работу на молекулярном уровне. Их ключевая особенность заключается в том, что они полностью состоят из молекул ДНК и используют ДНК в качестве «топлива» для своей работы.

Как же работают такие машины? Основной принцип их действия основан на способности цепей ДНК к взаимному распознаванию и образованию комплементарных пар. Рассмотрим простейший пример — ДНК-пинцет:

• Пинцет состоит из трех цепей ДНК, образующих Y-образную структуру
• Добавление комплементарной «топливной» цепи ДНК заставляет «бранши» пинцета сближаться
• Добавление другой цепи, комплементарной топливной, вытесняет ее и раскрывает пинцет
• При каждом цикле образуется двухцепочечный ДНК-«мусор»

Таким образом, за счет добавления различных ДНК-цепей можно управлять открытием и закрытием наномашины, заставляя ее совершать механическую работу.

Преимущества ДНК-машин перед другими наноустройствами

Молекулярные машины на основе ДНК обладают рядом уникальных преимуществ по сравнению с другими типами наноустройств:

1. Высокая специфичность работы за счет комплементарности ДНК
2. Возможность программирования и перепрограммирования
3. Биосовместимость и способность работать в физиологических условиях
4. Потенциальная способность к самосборке и самовоспроизведению
5. Компактные размеры — единицы нанометров

Эти свойства делают ДНК-машины крайне перспективными для применения в биомедицине, наноэлектронике и других высокотехнологичных областях.

Потенциальные области применения ДНК-наномашин

Несмотря на то, что технология ДНК-машин находится на ранней стадии развития, ученые уже предлагают множество потенциальных сфер их использования:

• Адресная доставка лекарств в организме
• Молекулярная диагностика заболеваний
• Создание биосенсоров
• Очистка окружающей среды от загрязнений
• Наноэлектроника и нанокомпьютеры
• Производство наноматериалов с заданными свойствами

Особенно перспективным представляется использование ДНК-машин в медицине, где их способность работать на молекулярном уровне может произвести настоящую революцию в лечении многих заболеваний.

Текущие проблемы и ограничения ДНК-нанотехнологий

Несмотря на большой потенциал, перед широким практическим применением ДНК-машин ученым предстоит решить ряд серьезных проблем:

1. Повышение эффективности и скорости работы наномашин
2. Обеспечение стабильности ДНК-структур в различных средах
3. Разработка методов неинвазивного управления машинами in vivo
4. Снижение стоимости синтеза ДНК для массового производства
5. Интеграция ДНК-машин с другими нанотехнологиями

Решение этих задач потребует совместных усилий специалистов из разных областей — от молекулярной биологии до робототехники и материаловедения.

История развития ДНК-нанотехнологий

Идея использования ДНК в качестве конструкционного материала для создания наноустройств возникла еще в 1980-х годах. Ключевые вехи в развитии этого направления:

• 1982 г. — Надриан Симан предложил концепцию ДНК-нанотехнологий
• 1991 г. — Создан первый искусственный ДНК-мотив (куб)
• 2000 г. — Разработан ДНК-пинцет, первая динамическая ДНК-наномашина
• 2006 г. — Метод ДНК-оригами для создания сложных 2D и 3D наноструктур
• 2010-е гг. — Появление первых прототипов ДНК-роботов и нанокомпьютеров

За последние 20 лет область ДНК-нанотехнологий прошла путь от теоретических концепций до работающих прототипов, демонстрирующих огромный потенциал этого направления.

Сравнение ДНК-машин с биологическими молекулярными моторами

Искусственные ДНК-машины во многом вдохновлены природными молекулярными моторами, такими как кинезин или АТФ-синтаза. Однако между ними есть ряд существенных различий:

Параметр	ДНК-машины	Биологические моторы
Источник энергии	ДНК-«топливо»	АТФ
Скорость работы	Медленнее	Быстрее
Эффективность	Ниже	Выше
Программируемость	Высокая	Ограниченная
Универсальность	Выше	Ниже

Хотя по многим параметрам искусственные ДНК-машины пока уступают своим природным аналогам, их преимуществом является высокая гибкость и возможность создания устройств с заданными свойствами.

Этические аспекты развития ДНК-нанотехнологий

Развитие технологий на основе ДНК-наномашин поднимает ряд этических вопросов, которые необходимо учитывать:

• Безопасность использования искусственных ДНК-структур в организме человека
• Возможность неконтролируемого самовоспроизведения ДНК-машин
• Риски использования технологии в военных целях
• Проблемы конфиденциальности при работе с генетической информацией
• Доступность технологии для развивающихся стран

Важно, чтобы развитие ДНК-нанотехнологий сопровождалось тщательной оценкой возможных рисков и выработкой соответствующих норм регулирования.

Перспективы интеграции ДНК-наномашин с другими технологиями

Будущее ДНК-нанотехнологий во многом связано с их интеграцией с другими передовыми направлениями науки и техники:

1. Сочетание с методами генной инженерии для создания «умных» биороботов
2. Использование в квантовых вычислениях на основе ДНК
3. Комбинирование с технологиями искусственного интеллекта для самообучающихся наносистем
4. Применение в производстве новых метаматериалов
5. Интеграция с оптогенетикой для неинвазивного управления наномашинами

Такой междисциплинарный подход может привести к появлению принципиально новых технологий, способных изменить многие сферы нашей жизни — от медицины до производства материалов и энергетики.

Устройство автомата Калашникова — из чего состоит АК-74

Автомат Калашникова был и остается самым известным автоматическим оружием на сегодняшний день. Для обороны его используют не только в российской армии, но и вооруженные силы других стран мира. Производство этого уникального оружия началось еще в 50-х годах прошлого столетия. Считается, что в общей сложности было выпущено более 50 млн такого оружия, с использованием различных модификаций. Сегодня мы познакомимся с историей автомата Калашникова и выясним, в чём проявляется его популярность.

Содержание

• История и описание автомата Калашникова
• АК-74 — характеристики
• Устройство автомата Калашникова
• Принцип работы автомата Калашникова
• Достоинства и недостатки модели
• Комплектация АК
• Разборка автомата Калашникова
• Отзывы об АК-74

История и описание автомата Калашникова

Не секрет, что Великая Отечественная война протекала очень сложно для советского народа. К сожалению, оружия не хватало, а то, что было в пользовании, не отвечало требованиям времени. Поэтому появилась необходимость в создании нового оружия стрелкового типа, которое было бы достаточно простым и функциональным в использовании, при этом, обладало бы хорошей убойной силой с большого расстояния.

Автоматы на тот момент уже существовали, но, к сожалению, были настолько тяжелыми и неподъемными, что оставляли бойцу больше проблем, чем пользы.

После того, как был создан патрон промежуточного калибра на 7, 62 мм, появилась необходимость разработки стрелкового оружия. Тогда все крупнейшие конструкторы Союза объединились и попытались создать идеальное оружие. Тогда в конкурсе принимал участие малоизвестный конструктор Калашников, который представил свою разработку.

Её заметили, несмотря на то, что изначально сомневались в успехе.

После этого начались работы, связанные с улучшением представленной модификации.

В 1947 году Калашников наконец-то смог создать идеальную версию, которая является модифицированной разработкой нового автомата. Она понравилась участникам жюри, после чего, было принято решение о производстве подобного оружия. Впервые оно поступило на вооружение армии в 1949 году.

Самый первый созданный автомат имел всего лишь две модификации. У него был деревянный приклад, который не складывался и его называли АК-47. Также существовала модификация АКС- 47, которая была наделена уже складным прикладом. При этом, система такого складного приклада была не нова, а перенята у немецких разработчиков, которые создавали пистолет-пулемет МР-40.

Внешняя компоновка такого оружия, как АК-47, кажется достаточно простой, но при этом это автоматическое приспособление имело серьезные инновации на тот период. Оружие признали надежным и новым. Ещё одна заслуга Калашникова состоит в том, что он предоставил единый образец, по которому создавались впоследствии и другие виды орудий, например, американская винтовка Гранат.

В вооружении использовалось оружие с 1949 года. Однако массовую популярность получило только в шестидесятых годах.

Тогда на рынке появился еще один пулемет Дегтярева, который начал вытеснять Калашникова.

Вскоре Калашников предоставил улучшенную версию оружия, после чего вновь вернулся и приобрел лавры главного оружейного поставщика.

В начале семидесятых годов был разработан новый патронный калибр на 5, 45 мм. Такие патроны были значительно удобнее в использовании.

Появились новые модификации, также, начались первые поставки за рубеж этого легендарного русского оружия.

С момента создания этого легендарного автомата прошло около 60 лет. Но при этом автомат популярен, а в крупнейших военных ВУЗах учат военному делу, начиная знакомить именно с легендарного автомата.

Автомат Калашникова пользуется популярностью в каждой стране, и это наша память, которую нужно чтить и хранить.

АК-74 — характеристики

Рассмотрим самые популярные версии АК-74

Характеристика	Параметр
Калибр	5. 45 на 3.9 мм
Длина в сложенном виде с прикладом	700 мм
Длина ствола	415 мм.
Тип боеприпаса	Пули
Емкость магазина	400
Скорость выстрела	до 140 м/с
Темп стрельбы	300/450/600 выстрелов в минуту
Количество патронов в магазине	30 шт
Прицел	мушка, ласточкин хвост
Энергетический источник	пружина
Вес	3050 грамм

Устройство автомата Калашникова

Автомат Калашникова состоит из нескольких составных частей.

Он предназначен для того, чтобы правильно направлять пулю на цель поражения.

1. Компенсатор. Позволяет повысить кучность боя, в случае, если стрельба идет непосредственно очередями, при этом автомат имеет устойчивое положение, например, стрельба осуществляется во время бега.
2. Основание для мушки.
   Это отверстие, которое позволяет предохранить мушку и фиксатор с пружиной. Удерживает от свинчивания.
3. Газовая камера. Просто необходима для того, чтобы направлять пороховые газы.
4. Соединительная муфта. Она соединяет два составных важных элемента: автомат и цевьё.
5. Ствольная коробка. Позволяет соединять несколько частей и механизмов автомата.
6. Прицел. Необходим для того, чтобы наводить автомат по стрельбе непосредственно по конкретным целям.
7. Прицел. Включает в себя колодку прицела, планку и хомут.
8. Мушка. Она установлена в специальной лоток, который закрепляется непосредственно на основании дула.
9. Крышка для ствольной коробки. Необходимый элемент, который позволяет избежать загрязнения механизмов, которые размещены непосредственно в ствольной коробке.
10. Затворная рама. Она соединена с газовым поршнем и необходимо для того, чтобы в действии приводился непосредственно затвор.
11. Затвор необходим для того, чтобы отправить патрон в патронник.
12. Ударник. Имеет доступ к небольшой шпильке.
13. Курок с боевой пружиной. Необходим для того, чтобы наносить удары непосредственно по ударнику.
14. Замедлитель курка. Необходим для того, чтобы замерить движение куртка перед тем, как попадёт в цель для того, чтобы улучшить кучность.
15. Автозапуск. Необходим для того, чтобы автоматически освобождать курок со взводом.
16. Переводчик. Необходим для установки автомата на одиночный огонь.
17. Магазин. Вбирает в себя все патроны, которые затем переходят в ствольную коробку.
18. Штык-нож. Аксессуар, который подсоединяется непосредственно к автомату и необходим для того, чтобы поражать противника в случае, если завязался рукопашный бой.
19. Ножны. В них как раз хранится штык, который размещается непосредственно на поясе.
20. Рукоятка. Необходима для того, чтобы автомат и нож штык хорошо соприкасались между собой.
21. Лезвие. На нём есть специальная режущая кромка, пила, также специальная режущая грань, которая позволяет использовать такое устройство ещё и как ножницы.

Принцип работы автомата Калашникова

Принцип работы автомата Калашникова предельно прост.

1. Он основан на процессе, при котором отводится часть от всех взятых пороховых газов, которые выходят через специальные отверстия, расположенные непосредственно в стенке ствола. А затем, направляет их в поршень.
2. Для того, чтобы сделать выстрел, стрелок должен нажать на специальный спусковой крючок. При этом, курок должен аккуратно выйти за оцепление к переднему шепталу.
3. В это время накаляется капсула, а сам снаряд начинается воспламеняться. Газы от пороха начинают расширяться и пуля двигается по каналу стволами через все надрезы.
4. После того, как пуля проходит все непосредственные газоотводные отверстия, создающие для неё скорость по стенке ствола, пороховые газы начинают постепенно поступать в газовую камеру. Газы начинают отбрасывать пороховые газы в заднюю сторону. При этом, затворная рама начинает опираться непосредственно на стволовой канал, расщепляя боевые выступы и задействовав ствольную коробку. Затем, начинается совместное движение как затвора, так и воронки.
5. Стреляная гильза выпадает из патронника и удаляется за пределы автомата. Одновременно осуществляется ударно-спусковой механизм. Под его воздействием все подвижные части, которые были размещены в заднем положении, начинают перемещаться в переднюю часть. Патрон одновременно начинает заряжаться в патроннике и происходит одновременное запирание канала ствола.

Таким образом функционирует автомат, который так часто используется при боевых действиях.

Достоинства и недостатки модели

Такое известное оружие, как автомат Калашникова, конечно, же имеет свои преимущества и недостатки. С ними нужно ознакомиться заранее, прежде чем отдать свое предпочтение именно ему.

Простая конструкция, хотя одновременно она сложнее, чем у ряда автоматов и пулемётов.

Высокая технологичность процесса стрельбы.

Высокая надежность, которая защищает бойца от различных негативных воздействий. Автомат можно использовать практически в любых климатических условиях, начиная с холодных заснеженных место заканчиваю жаркими тропиками.

Удобен в использовании.

Маломощный промежуточный патрон, который имеет не очень большую скорость движения в сравнении с другими современными автоматами.

Низкая скорость пули непосредственно ведет к увеличению рассеивания, значит, уменьшается риск попадания в цель.

Газовый двигатель имеет слишком большую мощность, что приводит непосредственно к высокой тряске автомата, из-за чего можно причинить себе физическое воздействие.

Неудобный переводчик огня. Прицельная линия достаточно короткая. Конечно же, в последующих моделях, если АК-47 будет перевыпускаться, подобное будет пересмотрено и, наверняка, исправлено.

Имеются большие зазоры которые определены рядом с подвижными деталями. Это позволяет увеличивать высокую скорость движения узлов, а также позволяет сделать автомат нечувствительным к различного рода загрязнениям.

Комплектация АК

Приобретая подобный автомат, многие не знают, что вместе с ним идёт ещё и комплект.

1. Так, в качестве принадлежности к автомату идёт специальный шомпол. Он просто необходим для того, чтобы своевременно осуществлять очистку и смазку ствола, а также других частей оружия.
2. Протирка. Это средство, которое применяется для очистки или смазки канала ствола.
3. Ёршик просто необходим для того, чтобы чистить каналы изнутри достаточно тщательно.
4. В комплекте идёт специальная отвертка, которую ещё называют шпилькой. Она просто необходима в случае, если осуществляется разборка автомата.
5. Ну и наконец, пенал. Он просто необходим для того, чтобы аккуратно хранить протирку, ёршик, шпильки, отвёртки, а также другие важные составные части.
6. Ну конечно маслёнка, которая нужна для смазывания элементов

Разборка автомата Калашникова

Считается правильным производить неполную разборку оружия для его очистки. Рассмотрим, как это осуществить, для того, чтобы не повредить оружием и не испортить его составные части.

1. Для начала аккуратно отсоедините магазин.
2. Обязательно проверьте, нет ли в патронном отделении оставленного патрона. Если он отсутствует, вам необходимо аккуратно переместить затвор, а затем плавно спустить курок.
3. Если вы используете прицел ночного видения, вам нужно аккуратно снять его. Затем, уберите из приклада пенал, в котором хранятся принадлежности.
4. Затем возьмите ёршик, шпильку и специальную протирку. Вам требуется отстегнуть шомпол, использовать его.
5. Удалите компенсатор, аккуратно повернув его по часовой стрелке.
6. Уберите крышку от коробки ствола. Для этого нужно нажать на специальные выступы и приподнять заднюю часть.
7. Удалите возвратный механизм, при этом, аккуратно зафиксировав оружие за приклад рукой.
8. Потяните за стержень до момента, когда всё выйдет из пазов. При этом затворная рама должна быть выдвинута назад до отказа.
9. Удалите затвор.
10. Снимите газовую трубку при помощи пенала.
11. Помните о том, что все детали, которые вы аккуратно снимаете, необходимо раскладывать в том порядке, в каком вы их удаляли. В противном случае, в дальнейшем вы наверняка не сможете своевременно, а главное правильно без проблем для работы автомата в будущем его собрать.

Отзывы об АК-74

Константин

Автомат с хорошей прицельной дальностью, что ни раз меня выручало. Целых 800 м, больше чем у других аналогичных автоматов. Сама по себе дальность прямого выстрела 350 м. Приобретением доволен. Пуля может лететь на 3.5 км. Характеристики не вступают современных моделям

Святослав

Стандартный штатный магазин автомата имеет предельную ёмкость 30 патронов. Однако есть возможность использования магазина от РПК 74 до 45 патронов. rnСделан на основе разработок иностранных конструкций. Качественный, удобный. Мне подходитrn

Василий

Считаю, что эта модификация лучшая по дальности стрельбы и эффективности. Однако, про автомат ничего хорошего сказать не могу. Сойдёт как суррогат от снайперской винтовки.

Семён

Я называю его лучшим автоматом. Считаю, что для достижения идеала было бы неплохо увеличить толщину ствола, также сделать дисковый магазин на 90 патронов. Аппарат получился бы намного более эффективным и функциональным. Был бы при этом намного короче, но одновременно легче

Денис

Считаю, что как автомат это оружие просто бессмысленно. Его использование чистая экономическая затея, сейчас существует огромное количество других аналогов, которые намного более эффективны. Дальность стрельбы на 800 м это очень мало и неудобно.

 

 

Модели и модификации автомата Калашникова

За последние 70 лет было создано огромное множество модификаций автомата Калашникова, который без преувеличения можно назвать самым известным в мире стрелковым оружием. У этой винтовки практичная и функциональная основа, позволяющая создавать модели под любые потребности: для военных, охотничьих и спортивных целей. С укороченным стволом, со складными прикладами, штык-ножами — разнообразие моделей поражает. Какие основные разновидности АК существуют, какие черты их объединяют, а в чем состоят их отличия друг от друга — давайте разбираться.

АК-47

Начнем с легендарной и самой известной модели Калаша — АК-47. Эта винтовка долгие годы была воплощением простоты и безотказной работы. Элементы конструкции выполнены из дерева и стали, здесь вы не найдете излишних “наворотов”.

 Характерной чертой автомата было разделение в конструкции цевья и деревянного приклада (то есть ложа винтовки не была цельной). Цевье и деревянный приклад шли раздельно. Еще одна важная характеристика — наличие в конструкции ствольной коробки жестко закрепленного вкладыша, который  крепко соединял ее со стволом. 

Кроме того, в отличие от других видов ружей, рукоятка перезарядки на АК-47 находилась с правой стороны. Решение перенести на другую сторону рукоять было принято из-за того, что расположенная слева она мешала при динамичной стрельбе (она задевала солдата за живот). Также неудобно было перезаряжать оружие.

АК-47 безотказно работал даже в условиях сильного загрязнения и загустения смазки. Его вполне можно эксплуатировать при температуре -50 градусов °C.

Детали из дерева были покрыты несколькими слоями лака, который защищал их от пагубного воздействия влаги.

АКС

Еще одна наиболее распространенная модификация. Приставка “С” расшифровывалась как “складной” (имеется в виду приклад). Сам приклад был уже не деревянным, а из металла. Такой вид ружей был очень востребован в спецвойсках. С ним было удобно передвигаться на дальние дистанции на лыжах или прыгать с парашютом. Производить выстрелы было возможно как с откинутым, так и со сложенным прикладом. Изъяном специалисты называют слишком уж широкий плечевой упор Калаша, который никак не хотел укладываться в ложбинку на плече.

АКМ

Спустя десять лет после разработки АК-47 на вооружение советской армии пришла новая модификация легендарного оружия — АКМ. Буква “М” означает “модернизированный”. Если сравнивать с АК-47 этот автомат вышел более комфортным и легким, имел лучшие показатели дальнобойности (они увеличились аж до 1000 метров). Немного позже для АКМ в целях улучшения кучности стрельбы был разработан специальный дульный компенсатор.

Претерпел модернизацию и внешний вид цевья — на нем для увеличения комфортности появились специальные упоры (для пальцев). Магазины стали изготавливать из более легких сплавов. Кроме того, на базе этого Калаша была создана винтовка со складным прикладом, она получила название АКМС.

АК-74

Еще одна знаменитая винтовка из модельного ряда Калашей. Произошел переход на малоимпульсные патроны, а именно  5,45 мм. АКМ не оправдал надежд в плане кучности стрельбы, ведь не всегда очень мощный патрон — это хорошо. Уменьшения калибра в АК-74 во многом решило проблему плохой кучности.

Также разработчики нового Калаша установили на нем двухкамерный дульный тормоз, благодаря которому половина энергии отдачи поглощалась. Еще одно нововведение — резинометаллический затылок приклада, на котором были поперечные “канавки” для уменьшения эффекта скольжения.

Постепенно деревянные детали на АК-74 заменялись пластиковыми, что позволило значительно облегчить общий вес агрегата.

АКС-74У

Эта компактная винтовка была разработана для ведения боя на близких и средних расстояниях. В сравнении с первоначальной моделью в АКС-74У ствол значительно короче (206,5 мм.) Из-за увеличенного давления пороховых газов в момент вылета пули из ствола пришлось устанавливать на автомат усиленный пламегаситель. Также конструкцию отличает достаточно массивные цевья из дерева. Магазины для АК-74У выпускались как на тридцать, так и на двадцать патронов.

Современная “сотая” серия

Сюда относят винтовки АК 101-109, созданные на основе конструкции АК-74М. Это оружие, сконструированное в 90-е годы прошлого века, разрабатывалось в большей мере в коммерческих целях и поставлялось на экспорт. Об этом свидетельствует и выбранный НАТОвский калибр (а именно 5,56×45 мм.)

Деревянные детали в этой серии винтовок полностью отсутствуют, их заменил ударопрочный стеклонаполненный полиамид. Приклад выполнен из пластмассы. 

Если сравнивать различные модели Калаша “сотой” серии, то главным образом отличие состоит в калибре и длине ствола.

АК-12

Эту винтовку можно назвать последней, самой современной из всего модельного ряда АК. Испытания оружия еще продолжаются. На цевье, а также на ствольной коробке можно увидеть планки Пикатинни, на которые крепится обвес. Телескопический приклад Калаша легко складывается в обе стороны, снять его также не составляет труда. Затыльник и щека в прикладе хорошо регулируемые. Стрелять с АК-12 можно в автоматическом и одиночном режиме, также есть режим огня короткими сериями. Для этой винтовки выпускаются магазины разной вместительности, вплоть до 95 патронов.

У автомата Калашникова богатая история. Менялись времена и эпохи, появлялись новые стандарты и технологии, и разработчики легендарного стрелкового оружия всегда старались идти в ногу со временем. Но все же, любое оружие имеет свойство устаревать. Улучшить его тактико-технические характеристики помогут новые аксессуары и запчасти. Например, тюнинг для оружия “HARTMAN”. В нашем интернет-магазине Вы найдете оружейный тюнинг известных мировых брендов, также мы занимаемся разработкой и производством аксессуаров для оружия. На нашем сайте представлены современные приклады, цевья, ДТК, адаптеры, магазины к оружию и другие запчасти.

Машинное производство Определение и значение — Merriam-Webster

1

: машинное производство

—отличается от ручной работы

2

: стереотипная, механическая

Словарные статьи Рядом с

машинная работа

машинально

машинный

машинист

Посмотреть другие записи поблизости

Процитировать эту запись «Машинное производство».

Словарь Merriam-Webster.com , Merriam-Webster, https://www.merriam-webster.com/dictionary/machine-made. По состоянию на 2 февраля 2023 г.

Copy Citation

Подпишитесь на крупнейший словарь Америки и получите тысячи дополнительных определений и расширенный поиск — без рекламы!

Merriam-Webster без сокращений

предвещать

См. Определения и примеры »

Получайте ежедневно по электронной почте Слово дня!

---

Модные слова

• Какой из этих предметов назван в честь смертоносного оружия?

• хенли рубашка Каблук-шпилька
• Фетровая шляпа туфли-броги

Проверьте свой словарный запас с помощью нашей викторины из 10 вопросов!

ПРОЙДИТЕ ТЕСТ

Сможете ли вы составить 12 слов из 7 букв?

ИГРАТЬ

Слова в игре

• 14 слов, вдохновленных собаками

  Лучший друг лексикографа

• Большой список красивых и бесполезных слов, Vol. 4

  Больше слов, больше красивых, больше бесполезных

• «Серый» и «серый»: в чем разница?

  Орфография не всегда однозначна.

• Когда впервые были использованы слова?

  Найдите любой год, чтобы узнать

Спросите у редакторов

• Странные множественные числа

  Один гусь, два гуся. Один лось, два… лось. Чт…

• независимо

  На самом деле это настоящее слово (но это не значит…

• Принести или взять

  Оба слова означают движение, но разница может быть. ..

• Дефенестрация

  Увлекательная история любимых многими людей…

Игра слов

• Что было первым?

  «Леггинсы» или «мамины джинсы»? «Chillax» или «мусорный контейнер»…

  Пройди тест

• Мегавикторина «Назови эту вещь»: Vol. 4

  Проверьте свой визуальный словарный запас!

  Пройди тест

• Насколько силен ваш словарный запас?

  Проверьте свой словарный запас с помощью нашей викторины из 10 вопросов!

  Пройди тест

• Орфографическая викторина

  Сможете ли вы превзойти прошлых победителей национального конкурса Spelli. ..

  Пройдите тест

Молекулярная машина, работающая на ДНК, сделанная из ДНК

Abstract

Молекулярное распознавание между комплементарными цепями ДНК позволяет конструировать в нанометровом масштабе. Например, метки ДНК могут использоваться для организации сборки коллоидных частиц ^1,2 , а шаблоны ДНК могут управлять ростом полупроводниковых нанокристаллов ³ и металлических проводов ⁴ . Как самостоятельный конструкционный материал ДНК можно использовать для создания упорядоченных статических массивов плиток 9.0174 5 , соединенные кольца ⁶ и многогранники ⁷ . Возможна также конструкция активных устройств, например, наномеханического переключателя ⁸ , конформация которого изменяется путем индукции перехода хиральности двойной спирали ДНК. Плавление химически модифицированной ДНК было вызвано оптическим поглощением ⁹ , и было показано, что конформационные изменения, вызванные связыванием олигонуклеотидов или других небольших групп, изменяют ферментативную активность рибозимов ^10,11,12,13 . Здесь мы сообщаем о конструкции ДНК-машины, в которой ДНК используется не только как структурный материал, но и как «топливо». Машина, состоящая из трех нитей ДНК, имеет форму пинцета. Его можно закрыть и открыть путем добавления вспомогательных цепей «топливной» ДНК; каждый цикл производит дуплексный ДНК-отход.

Это предварительный просмотр содержимого подписки, доступ через ваше учреждение

Соответствующие статьи

Статьи открытого доступа со ссылками на эту статью.

• Низкая стоимость и массово-параллельная силовая спектроскопия с жидкостной нагрузкой на чип

  • Эхсан Акбари
  • , Мелика Шаххосейни
  •  … Карлос Э. Кастро

  Связь с природой Открытый доступ 10 ноября 2022 г.

• Light-Seq: светонаправленное штрих-кодирование биомолекул in situ в фиксированных клетках и тканях для секвенирования с пространственной индексацией

  • Джоселин Ю. Киши
  • , Ниннинг Лю
  •  … Пэн Инь

  Природные методы Открытый доступ 10 октября 2022 г.

• Функциональные цитоскелеты на основе ДНК для синтетических клеток

  • Пэнфэй Чжан
  • , Кевин Янке
  •  … Керстин Гёпфрих

  Химия природы Открытый доступ 20 июня 2022 г.

Варианты доступа

Подписаться на журнал

Получить полный доступ к журналу на 1 год

199,00 €

всего 3,90 € за выпуск

Подписаться

Расчет налога будет завершен во время оформления заказа.

Купить статью

Получить ограниченный по времени или полный доступ к статье на ReadCube.

$32,00

Купить

Все цены указаны без учета стоимости.

Рисунок 1: Олигонуклеотидные последовательности. Рисунок 2: Конструкция и работа молекулярного пинцета. Рис. 3: Вращение молекулярного пинцета. Рисунок 4: Анализ образования пинцета с помощью электрофореза в полиакриламидном геле.

Ссылки

1. Миркин, С. А., Летсингер, Р. Л., Мучик, Р. К. и Сторхофф, Дж. Дж. Основанный на ДНК метод рациональной сборки наночастиц в макроскопические материалы. Nature 382 , 607–609 (1996).

   Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Google ученый

2. Аливисатос, А. П. и др. Организация «нанокристаллических групп» с помощью ДНК. Природа 382 , 609–611 (1996).

   Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Google ученый

3. Coffer, J. L. et al. Определение формы мезомасштабных полупроводниковых наночастиц с помощью плазмидной ДНК. Заявл. физ. лат. 69 , 3851–3853 (1996).

   Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Google ученый

4. Браун, Э., Эйхен, Ю., Сиван, У. и Бен-Йосеф, Г. Сборка шаблона ДНК и прикрепление электрода к проводящей серебряной проволоке. Природа 391 , 775–778 (1998).

   Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Google ученый

5. Winfree, E., Liu, F., Wenzler, L.A. & Seeman, N.C. Проектирование и самосборка двумерных кристаллов ДНК. Природа 394 , 539–544 (1998).

   Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Google ученый

6. Мао, К., Сун, В. и Симан, Н.К. Сборка колец Борромео из ДНК. Природа 386 , 137–138 (1997).

   Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Google ученый

7. Chen, J. & Seeman, N.C. Синтез из ДНК группы со связностью куба. Природа 350 , 631–633 (1991).

   Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Google ученый

8. Мао, К., Сун, В., Шен, З. и Симан, Н.К. Наномеханическое устройство, основанное на B-Z-переходе ДНК. Природа 397 , 144–146 (1999).

   Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Google ученый

9. Асанума Х., Ито Т., Йошида Т., Лян Х. и Комияма М. Фоторегуляция образования и диссоциации дуплекса ДНК с помощью цис-транс изомеризация азобензола. Анжю. хим. Междунар. Эдн Энгл. 38 , 2393–2395 (1999).

   Артикул КАС Google ученый

10. Порта, Х. и Лизарди, П. М. Аллостерический рибозим в виде головки молотка. Биотехнология 13 , 161–164 (1995).

    КАС пабмед Google ученый

11. Танг Дж. и Брейкер Р.Р. Рациональный дизайн аллостерических рибозимов. Хим. биол. 4 , 453–459 (1997).

    Артикул КАС Google ученый

12. Араки М. , Окуно О., Хара Ю. и Сугиура Ю. Аллостерическая регуляция активности рибозима посредством лиганд-индуцированного конформационного изменения. Рез. нуклеиновых кислот. 26 , 3379–3384 (1998).

    Артикул КАС Google ученый

13. Робертсон, член парламента и Эллингтон, AD In vitro Селекция аллостерического рибозима, который преобразует аналиты в ампликоны. Природа Биотехнология. 17 , 62–66 (1999).

    Артикул КАС Google ученый

14. Смит, С. Б., Финци, Л. и Бустаманте, К. Прямые механические измерения эластичности отдельных групп ДНК с использованием магнитных шариков. Наука 258 , 1122–1126 (1992).

    Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Google ученый

15. Мэннинг, Г. С. Процедура извлечения длин персистентности из данных светорассеяния ДНК промежуточной молекулярной массы. Биополимеры 20 , 1751–1755 (1981).

    Артикул КАС Google ученый

16. Smith, S.B., Yujia, C. & Bustamante, C. Перенапряжение B-ДНК: эластическая реакция отдельных двухцепочечных и одноцепочечных групп ДНК. Наука 271 , 795–799 (1996).

    Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Google ученый

17. Stryer, L. & Haugland, R.P. Передача энергии: спектроскопическая линейка. Проц. Натл акад. науч. США 58 , 719–726 (1967).

    Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Google ученый

18. Heller, M.J. & Morrison, L.E. в Быстрое обнаружение и идентификация инфекционных агентов (ред. Кингсбери, Д. Т. и Фальков, С.) 245–256 (Академический, Нью-Йорк, 1985).

    Google ученый

19. SantaLucia, J. Jr Единый взгляд на термодинамику ближайших соседей ДНК полимеров, гантелей и олигонуклеотидов. Проц. Натл акад. науч. США 95 , 1460–1465 (1998).

    Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Google ученый

20. Record, MT Jr, Anderson, C.F. & Lohman, TM. Термодинамический анализ воздействия ионов на связывание и конформационные равновесия белков и нуклеиновых кислот: роль ассоциации или высвобождения ионов, скрининг и влияние ионов на активность воды. Q. Rev. Biophys. 11 , 103–178 (1978).

    Артикул КАС Google ученый

21. Bockelmann, U., Essevaz-Roulet, B. & Heslot, F. Молекулярное прерывистое движение, обнаруженное путем вскрытия ДНК с помощью сил пиконьютона. Физ. Преподобный Летт. 79 , 4489–4492 (1997).

    Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Google ученый

22. Свобода, К. , Шмидт, С.Ф., Шнапп, Б.Дж. и Блок, С.М. Прямое наблюдение за стадией кинезина с помощью оптической интерферометрии с захватом. Природа 365 , 721–727 (1993).

    Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Google ученый

23. Kuo, S.C. & Sheetz, M.P. Сила отдельных групп кинезина, измеренная с помощью оптического пинцета. Наука 260 , 232–234 (1993).

    Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Google ученый

24. Финер, Дж. Т., Симмонс, Р. М. и Спудич, Дж. А. Механика одиночной группы миозина: силы пиконьютона и нанометровые шаги. Nature 368 , 113–119 (1994).

    Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Google ученый

25. Исидзима, А. и др. Одногрупповой анализ актомиозинового мотора с использованием наноманипуляций. Биохим. Биофиз. Рез. коммун. 199 , 1057–1063 (1994).

    Артикул КАС Google ученый

26. Грин, К. и Тиббетс, К. Скорость реассоциации ограничивает смещение нитей ДНК за счет миграции ветвей. Рез. нуклеиновых кислот. 9 , 1905–1918 (1981).

    Артикул КАС Google ученый

27. Lee, C.S., Davis, R.W. & Davidson, N. Физическое исследование с помощью электронной микроскопии терминально повторяющейся циклически пермутированной ДНК колифаговых частиц Escherichia coli 15. J. Mol. биол. 48 , 1–22 (1970).

    Артикул КАС Google ученый

28. Ветмур, Дж. Г. и Дэвидсон, Н. Кинетика ренатурации ДНК. Дж. Мол. биол. 31 , 349–370 (1968).

    Артикул КАС Google ученый

29. Раддинг К. М., Битти К.Л., Холломан В.К. и Виганд Р.К. Поглощение гомологичных одноцепочечных фрагментов сверхспиральной ДНК: миграция IV ветви. Дж. Мол. биол. 116 , 825–839 (1977).

    Артикул КАС Google ученый

30. Турберфилд, А. Дж., Юрке, Б. и Миллс, А. П. младший Закодированная самосборка наноструктур ДНК. Бык. Являюсь. физ. соц. 44 , 1711 (1999).

    Google ученый

Ссылки на скачивание

Благодарности

F.C.S. благодарит Фонд Александра фон Гумбольдта за поддержку.

Информация об авторе

Авторы и филиалы

1. Bell Laboratories, Lucent Technologies, 600 Mountain Avenue, Murray Hill, 07974, Нью-Джерси, США

   Бернард Юрке, Эндрю Дж. Турберфилд, Аллен П. Миллс-младший, Фридрих С. ​​Симмель и Дженнифер L. Neumann

2. Факультет физики Оксфордского университета, Clarendon Laboratory, Parks Road, Oxford, OX1 3PU, UK

   Andrew J. Turberfield

Авторы

1. Bernard Yurke

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

2. Andrew J. Turberfield

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

3. Allen P. Mills Jr

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

4. Фридрих К. Зиммель

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

5. Jennifer L. Neumann

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

Автор, ответственный за корреспонденцию

Эндрю Дж. Терберфилд.

Дополнительная информация

Дополнительная информация

Права и разрешения

Перепечатка и разрешения

Об этой статье

Эта статья цитируется

• Светочувствительные органические искусственные ферменты: дизайн материалов и биоприменение

  • Вейли Ван
  • Цин Шэнь
  • Сяочэнь Донг

  Исследования в области нанотехнологий (2023)

• Биспецифический аптамерный 3D-наномоторный биосенсор ДНК, работающий от ДНКзима и управляемой энтропией схемы для чувствительного и специфичного обнаружения лизоцима

  • Шуо Ци
  • Юхан Сунь
  • Чжоупин Ван

  Исследования в области нанотехнологий (2023)

• Стратегии усиления сигнала с помощью нуклеиновой кислоты и наноматериалов при флуоресцентном анализе циркулирующих опухолевых клеток и небольших внеклеточных везикул

  • Синью Ху
  • Вэньцяо Тан
  • Цуйлин Чжан

  Аналитическая и биоаналитическая химия (2023)

• Взаимодействие ДНК-нанотехнологий и биомиметических фотонных комплексов: достижения и перспективы энергетики и биомедицины

  • Сюй Чжоу
  • Су Линь
  • Хао Ян

  Журнал нанобиотехнологий (2022)

• Низкая стоимость и массово-параллельная силовая спектроскопия с жидкостной нагрузкой на чип

  • Эхсан Акбари
  • Мелика Шаххосейни
  • Карлос Э.