Escribiendo una respuesta a mi propia pregunta para empezar …
Acarreo de carga molecular por proteínas motoras caminando sobre andamios celulares alimentados por el consumo de energía.
El problema: el transporte de moléculas por difusión es rápido en distancias cortas, pero lento en largas.
La solución. La naturaleza ha ideado un mecanismo de transporte alternativo para transportar moléculas en distancias más largas. Esto se logra mediante proteínas que pueden transportar la carga adherida a ellos “caminando” sobre andamios. La velocidad de una proteína motora típica es de aproximadamente 1 μm / seg. Por el contrario, el coeficiente de difusión de una proteína típica que experimenta un movimiento browniano es de μ3 μm / seg. Más allá de una distancia de μ5 μm para una proteína típica, el transporte motorizado supera a la difusión. Por lo tanto, en las células eucariotas, cuyos diámetros suelen ser superiores a 10 µm, las proteínas motoras generalmente superarán la difusión térmica. Esto es especialmente cierto para los complejos de proteínas y vesículas más grandes, cuyo movimiento difusivo puede ser muy lento por obstrucciones, como los filamentos del citoesqueleto y otras estructuras citoplasmáticas. [1]
- ¿Cómo podrían los científicos en el futuro explicar a los extraterrestres que desafían casualmente a la física si nos encontramos con alguna?
- ¿Cómo puede un pensador con mentalidad científica trabajar en servicios humanos?
- ¿Proporciona la espiritualidad algo que la ciencia no puede proporcionar?
- ¿Cuál es la razón psicológica, cultural, mitológica o científica para que las mujeres tengan el cabello largo?
- ¿Cuáles son los campos científicos que están involucrados en la oceanografía?
Ejemplo de esta solución vigente. Esta forma de transporte activo se usa ampliamente dentro de las células; por ejemplo, las moléculas necesarias para la formación de la memoria se transportan a lo largo de los axones a las sinapsis donde la memoria se forja mediante el fortalecimiento de la sinapsis. El transporte se realiza mediante proteínas motoras que se mueven progresivamente ( o de manera procesiva ) en una dirección, transportando su carga mientras se colocan andamios celulares autoensamblados. [2]
¿Cómo se realiza este transporte de carga?
- Pre-requisitos de estructuras auto-ensambladas (no discutidas aquí). Esta solución asume como requisitos previos el autoensamblaje de andamios celulares, proteínas motoras, entre otras estructuras importantes, como la membrana celular. Algunas de estas estructuras se ensamblan espontáneamente sin necesidad de energía (p. Ej., Membrana celular), mientras que otras requieren energía para ensamblarse.
- Pre-requisito de comportamiento emergente (no discutido aquí). La capacidad de las proteínas motoras para caminar cuando están en andamios. Este es un proceso que requiere el consumo de energía. [5]
- Con todas estas estructuras y funciones de requisitos previos en su lugar, el movimiento direccional se logra, en algunos casos, mediante la estructura del andamio que solo permite caminar en una dirección a lo largo de ellas en oposición a la dirección opuesta. La analogía de la piel de un gato la captura: acariciar el crecimiento de la piel, es suave. Golpe contra él no es suave. La estructura de los andamios es tal que las proteínas motoras tienen más probabilidades de caerse de los andamios a menos que se muevan en una dirección particular. Esto establece una dirección de marcha promedio de las proteínas motoras una vez que se adhieren al andamio (a veces se adhieren e intentan caminar hacia atrás cayendo en el proceso, como los marineros borrachos ).
- Mientras caminan, si se encuentran con carga, pueden transportarse, las moléculas de carga pueden engancharse y dar un paseo.
- La velocidad de la carrera depende de la disponibilidad de moléculas de energía (ATP) para impulsar la caminata.
Figuras 
Figura 1. Modelo simple de una membrana autoensamblada que muestra un autoensamblaje impulsado por energía de un andamio [3]
Figura 2. Modelo que muestra las proteínas motoras (los pequeños bastones de dos patas con una cabeza pegajosa) dentro de una celda autoensamblada con un andamio. Las moléculas verdes son la carga a transportar. La forma de los bloques de construcción del andamio impide que los caminantes solo se muevan en una dirección. Los hexágonos rojos son moléculas de energía que impulsan todo proceso impulsado por energía dentro de la célula. [3]
Figura 3. Modelo que muestra una proteína motora con carga unida y propulsada por una ATP (molécula de energía) que da un paso adelante. Estos movimientos repetidos con cada paso que involucran el consumo de energía, la caída, la reinstalación, etc. producen en promedio un transporte progresivo de carga a lo largo del tiempo. Esta forma de transporte es más efectiva que la difusión en largas distancias. [3]
Referencias.
- Los próximos pasos de Turing: la base mecanoquímica de la morfogénesis, Nature 2011.
- ¿Cuál es la maquinaria molecular que “camina” sobre un andamio / microtúbulos dinámicos de las células durante la mitosis?
- Interactores Hoxya – Origen del auto-ensamblaje.
- Mecánica de las proteínas motoras y el citoesqueleto: Jonathon Howard: 9780878933334: Amazon.com: Libros
- Transporte basado en microtúbulos: mecanismos básicos, reglas de tráfico y función en la patogénesis neurológica