Связанные понятия
Наноро́бот ы, или нанобо́ты — роботы, размером сопоставимые с молекулой (менее 100 нм), обладающие функциями движения, обработки и передачи информации, исполнения программ.
Молекулярные двигатели — молекулярные машины, способные осуществлять вращение при приложении к ним энергии. Традиционно термин «молекулярный двигатель» применяется, когда речь заходит об органических белковых соединениях, однако в настоящее время его применяют и для обозначения неорганических молекулярных двигателей и используют в качестве обобщающего понятия. Возможность создания молекулярных моторов впервые была озвучена Ричардом Фейнманом в 1959 году.
Комплекс Фенна-Мэтьюса-Ольсона (ФМО) представляет собой первый водорастворимый пигмент-белковый комплекс, трёхмерная структура которого было получена методом рентгеновской спектроскопии. Это светособирающий комплекс зелёных серных бактерий, который опосредует передачу энергии возбуждения от хлоросом к встроенным в мембрану бактериальным реакционным центрам (РЦ). По своему строению — это тример. Каждый из трех мономеров содержит семь молекул бактериохлорофилла а. Они связаны через белковый скэффолд...
Биологические моторы (англ. biological motors) — моторные белки и белковые комплексы, генерирующие механическое усилие для осуществления движения клеток, внутриклеточного транспорта и других биологических процессов.
Наномедицина — медицинское применение нанотехнологии. Простирается от медицинского применения наноматериалов до наноэлектронных биосенсоров и даже возможного применения молекулярной нанотехнологии в будущем.
Биомолекулярная электроника (Нанобиоэлектроника) — раздел электроники и нанотехнологий, в которых используются биоматериалы и принципы переработки информации биологическими объектами в вычислительной технике для создания электронных устройств. В 1974 году А. Авирам и М. Ратнер предложили использовать отдельные молекулы в качестве элементарной базы электронных устройств. Затем М. Конрад предложил концепцию ферментативного нейрона, основанную на непрерывных распределенных средах, обрабатывающих информацию...
Манипуляция атомами (англ. atomic manipulations) — направленное перемещение и позиционирование атомов в пространстве.
Молекулярная машина — отдельная молекула или молекулярный комплекс, которая способна осуществлять квазимеханические движения, направленные на совершение полезной работы. Такой термин обычно применяется к молекулам, которые в той или иной мере имитируют работу макромашин. Название широко распространено в нанотехнологии, в которой с целью создания наноассемблера был предложен целый ряд сложных молекулярных машин. В общем случае молекулярные машины можно разделить на две большие категории: искусственные...
Микроробот ы (или микроботы) - это область микроробототехники, в частности проектирование мобильных роботов с характерными размерами менее 1 мм. Это название также может быть использовано для роботов, способных к работе с компонентами размером в микрометры.
Наноассемблер (нано — 10−9 и англ. assembler — сборщик) — это разрабатываемое устройство наноразмеров, способное собирать из отдельных атомов или молекул сколь угодно сложные конструкции по вводимому в них плану. Термин был введён Эриком Дрекслером и в настоящее время широко используется в фантастике в стиле нанопанк. Первые работы в этом направлении были сделаны ещё в 1986 году, когда компания IBM с помощью туннельного сканирующего микроскопа (размеры которого очень далеки от нанометра) выложила...
Молекулярные пропеллеры были спроектированы научной группой профессора Петра Крала в университете Иллиноиса в Чикаго. Они представляют собой молекулярные лезвия, формируемые на плоских ароматических молекулах на основе углеродных нанотрубок . Молекулярно-динамическое моделирование показывает, что эти пропеллеры могут служить в качестве эффективных насосов для перекачивания жидкости. Их эффективность накачки зависит от химического состава молекулярных лопаток и самой жидкости. Например, если лопасти...
Нанотехноло́гия — область фундаментальной и прикладной науки и техники, имеющая дело с совокупностью теоретического обоснования, практических методов исследования, анализа и синтеза, а также методов производства и применения продуктов с заданной атомной структурой путём контролируемого манипулирования отдельными атомами и молекулами.
Нанопоровое секвенирование — семейство высокоэффективных методов определения последовательности молекул ДНК или РНК с использованием белковых или твердотельных пор диаметром в несколько нанометров.
Модулированный инициатор нейтронов (англ. Modulated neutron initiator) — это источник нейтронов, способный генерировать взрыв таковых при активации. Это важная часть ядерного оружия, поскольку его роль заключается в том, чтобы «запустить» цепную реакцию в оптимальный момент, когда электронная конфигурация становится критической. Инициатор обычно располагается в центре плутониевой ямы и активируется сходящейся ударной волной.
Искусственная жизнь (англ. a-life, от artificial life) — изучение жизни, живых систем и их эволюции при помощи созданных человеком моделей и устройств. Данная область науки изучает механизм процессов, присущих всем живым системам, невзирая на их природу. Хотя этот термин чаще всего применяется к компьютерному моделированию жизненных процессов, он также подходит и к жизни в пробирке (англ. wet alife), изучению искусственно созданных белков и других молекул. Для простоты эта статья описывает компьютерную...
Флуоресценция нашла широкое применение в различных прикладных биологических и биомедицинских исследованиях. Это физическое явление, суть которого заключается в кратковременном поглощении кванта света флюорофором (веществом, способным флуоресцировать) с последующей быстрой эмиссией другого кванта, который имеет свойства, отличные от исходного. Много направлений в биофизике, молекулярной и клеточной биологии возникли и развиваются именно благодаря внедрению новых методов, базирующихся на флуоресценции...
Мир РНК — гипотетический этап возникновения жизни на Земле, когда как функцию хранения генетической информации, так и катализ химических реакций выполняли ансамбли молекул рибонуклеиновых кислот. Впоследствии из их ассоциаций возникла современная ДНК-РНК-белковая жизнь, обособленная мембраной от внешней среды. Идея мира РНК была впервые высказана Карлом Вёзе в 1968 году, позже развита Лесли Орджелом и окончательно сформулирована Уолтером Гильбертом в 1986 году.
Нанотехнологии на основе ДНК (англ. DNA nanotechnology) — разработка и производство искусственных структур из нуклеиновых кислот для технологического использования. В этой научной области нуклеиновые кислоты используются не как носители генетической информации в живых клетках, а в качестве материала для нужд небиологической инженерии наноматериалов.
Позитро́нно-эмиссио́нная томогра́фия (позитронная эмиссионная томография, сокращ. ПЭТ, она же двухфотонная эмиссионная томография) — радионуклидный томографический метод исследования внутренних органов человека или животного. Метод основан на регистрации пары гамма-квантов, возникающих при аннигиляции позитронов с электронами. Позитроны возникают при позитронном бета-распаде радионуклида, входящего в состав радиофармпрепарата, который вводится в организм перед исследованием. Аннигиляция позитрона...
Биокомпьютер (также биологический компьютер, молекулярный компьютер) — компьютер, который функционирует как живой организм или содержит биологические компоненты. Создание биокомпьютеров основывается на направлении молекулярных вычислений. В качестве вычислительных элементов используются белки и нуклеиновые кислоты, реагирующие друг с другом.
Белковая инженерия (англ. Protein engineering) — раздел биотехнологии, который занимается разработкой полезных или ценных белков. Это относительно новая дисциплина, которая направлена на исследование фолдинга белков и принципов модификации и создания белков.
Мемри́стор (англ. memristor, от memory — память, и resistor — электрическое сопротивление) — пассивный элемент в микроэлектронике, способный изменять своё сопротивление в зависимости от протекавшего через него заряда (интеграла тока за время работы).
Нейрокомпьютерный интерфейс (НКИ) (называемый также прямой нейронный интерфейс, мозговой интерфейс, интерфейс «мозг — компьютер») — система, созданная для обмена информацией между мозгом и электронным устройством (например, компьютером). В однонаправленных интерфейсах внешние устройства могут либо принимать сигналы от мозга, либо посылать ему сигналы (например, имитируя сетчатку глаза при восстановлении зрения электронным имплантатом). Двунаправленные интерфейсы позволяют мозгу и внешним устройствам...
Биомедицинские микроэлектромеханические системы (БиоМЭМС, англ. biomedical microelectromechanical systems) — биомедицинские диагностические и лечебные устройства с интегрированными микроэлектронными и микромеханическими компонентами, использующие технологии микрофлуидики и молекулярного узнавания и имеющие размер 20-1000 микрон.
Программируемая материя — это материя, которая может изменять свои физические свойства (форму, плотность, структуру, оптические свойства и т. д.) программируемым образом, посредством заданных пользователем или автономных восприятий. Программируемая материя, таким образом, связана с концепцией материала, который имеет внутренне присущую ему способность выполнять обработку информации.
Белок-белковые взаимодействия (ББВ) — обладающие высокой специфичностью физические контакты между двумя и более белками. Эти контакты образуются в результате биохимических событий с помощью электростатических взаимодействий, в том числе гидрофобного эффекта.
Фотонные молекулы являются естественной формой материи, которые также могут быть сделаны искусственным путём, в котором фотоны связываются друг с другом для образования «молекулы». Этот тип частиц найден в солнечном свете. По словам Михаила Лукина, индивидуальные (безмассовые) фотоны «взаимодействуют друг с другом так сильно, что они действуют, как будто они имеют массу». Эффект аналогичен рефракции. Свет входит в другую среду, передавая часть своей энергии в среде. Внутри среды, она существует как...
Подробнее: Фотонная молекула
Молекулярный докинг (или молекулярная стыковка) — это метод молекулярного моделирования, который позволяет предсказать наиболее выгодную для образования устойчивого комплекса ориентацию и положение одной молекулы по отношению к другой.
Метод локальной фиксации потенциала , patch-clamp (англ. patch — фрагмент, clamp здесь — фиксация) — электрофизиологическая методика для изучения свойств ионных каналов, состоящая в том, что фрагмент клеточной мембраны изолируется с помощью специальной микропипетки. Эта методика даёт возможность экспериментатору контролировать разность потенциалов между сторонами мембраны, а также помещать её в среду с определённым химическим составом. В этих хорошо контролируемых условиях измеряют ионные токи, проходящие...
Современные биологические исследования выявили убедительные доказательства того, что митохондриальные ферменты дыхательной цепи переноса электронов собраны в более крупные, супрамолекулярные структуры, называемые респирасомы, что кардинально отличается от стандартной теории о свободно плавающих во внутренней мембране митохондрий дискретных ферментах. Эти суперкомплексы функционально активны и необходимы для стабильной работы дыхательных комплексов.
Подробнее: Респирасома
Магнетохимия — раздел физической химии, который изучает зависимость между магнитными свойствами и химическим строением веществ, а также влияние магнитного поля на химические свойства веществ (как то: растворимость и проч.) и на их реакционную способность.
Наномобиль — микроскопическое транспортное средство, способное к направленному перемещению, состоящее из одной или нескольких молекул и способное самостоятельно передвигаться. Источником энергии служит подаваемый извне электрический ток. Первые в истории гонки наномобилей прошли в 2017 году. Наномобиль является простейшей моделью наноробота.
Ионное полупроводниковое секвенирование (англ. Ion Semiconductor Sequencing) является методом определения последовательности ДНК, основанным на обнаружении ионов водорода, которые выделяются во время полимеризации ДНК. Это метод «секвенирования при синтезе», в ходе которого комплементарная цепь строится на основе последовательности матричной цепи.
Митогенетическое излучение — ультрафиолетовое излучение широкого диапазона (190—325 нм), про которое предполагалось, что оно может возникать при экзотермических химических реакциях, протекающих in vitro и в живых системах и характеризующееся очень малой интенсивностью. Поглощение молекулами такого слабого потока высокоэнергетичных фотонов приводит к ряду последствий в живых системах, наиболее важным из которых является стимуляция клеточных делений (митозов).
Многофункциональные наночастицы или наносомы; динамические наноплатформы (англ. multifunctional nanoparticles (in medicine)) — наноразмерные однослойные липосомы; наночастицы и их комплексы, способные выполнять несколько медицинских задач, например, служить диагностическим контрастным агентом, биосенсором, вектором для направленной доставки лекарств, оказывать терапевтическое воздействие.
Импульсная нейронная сеть (ИмНС, англ. Pulsed neural networks, PNN) или Спайковая нейронная сеть (СНН, англ. Spiking neural network, SNN) — третье поколение искусственных нейронных сетей (ИНС), которое отличается от бинарных (первое поколение) и частотных/скоростных (второе поколение) ИНС тем, что в нем нейроны обмениваются короткими (у биологических нейронов — около 1-2 мс) импульсами одинаковой амплитуды (у биологических нейронов — около 100 мВ). Является самой реалистичной, с точки зрения физиологии...
Синтетический морфогенез (англ. synthetic morphogenesis) — контролируемое развитие органов, систем и частей тела организмов посредством активации специфических молекулярных механизмов, включая создание программируемых тканей и органов, синтетических биоматериалов и программируемого живого вещества, а также de novo инженерии сложных морфогенных систем.
Матричная изоляция (англ. matrix isolation) — экспериментальная методика, используемая в химии и физике для предотвращения взаимодействия активных частиц между собой и с окружающей средой путём помещения (погружения) их в инертную матрицу или улавливания их с помощью такой матрицы.
С самого момента разработки лазер называли устройством, которое само ищет решаемые задачи. Лазеры нашли применение в самых различных областях — от коррекции зрения до управления транспортными средствами, от космических полётов до термоядерного синтеза. Лазер стал одним из самых значимых изобретений XX века.
Подробнее: Применение лазеров
Электронный нос — электронный прибор, предназначенный для определения запахов или привкусов.
Генетическая инжене́рия (генная инженерия) — совокупность приёмов, методов и технологий получения рекомбинантных РНК и ДНК, выделения генов из организма (клеток), осуществления манипуляций с генами, введения их в другие организмы и выращивания искусственных организмов после удаления выбранных генов из ДНК. Генетическая инженерия не является наукой в широком смысле, но является инструментом биотехнологии, используя методы таких биологических наук, как молекулярная и клеточная биология, генетика, микробиология...
Протео́мика (англ. Proteomics) — область молекулярной биологии, посвящённая идентификации и количественному анализу белков (иными словами, высокопроизводительному исследованию белков). Термин «протеомика» был предложен в 1997 году. Совокупность всех белков клетки называют протеомом.
Молекулы
ДНК может обладать собственной проводимостью, что позволяет создавать молекулярные нанопровода на её основе. К наиболее перспективным для использования в нанобиоэлектронике относят регулярные полинуклеотидные цепочки. Изучению собственных проводящих свойств таких цепочек посвящено большое число как экспериментальных , так и теоретических работ .
Криоэлектронная микроскопия (крио-ЭМ) или электронная криомикроскопия — это форма просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ, англ. ТЭМ), в которой образец исследуется при криогенных температурах (обычно в жидком азоте). КриоЭМ набирает популярность в структурной биологии, так как позволяет наблюдать за образцами, которые не были окрашены или каким-либо образом зафиксированы, показывая их в их родной среде. Это контрастирует с рентгеновской кристаллографией, которая требует кристаллизации образца...
История молекулярной биологии начинается в 1930-х годах с объединения ранее отдельных биологических дисциплин: биохимии, генетики, микробиологии и вирусологии. Кроме того, в надежде, что новая дисциплина откроет возможности понимания фундаментальных основ жизни, в неё пришли многие химики и физики.
Секвенирование нового поколения (англ. next generation sequencing, NGS) — техника определения нуклеотидной последовательности ДНК и РНК для получения формального описания её первичной структуры. Технология методов секвенирования нового поколения (СНП) позволяет «прочитать» единовременно сразу несколько участков генома, что является главным отличием от более ранних методов секвенирования. СНП осуществляется с помощью повторяющихся циклов удлинения цепи, индуцированного полимеразой, или многократного...
Фотоингибирование — индуцируемое светом снижение фотосинтетической активности растений, водорослей или цианобактерии. Фотосистема II (ФСII) более чувствительна к свету, чем другие фотосинтетические машины, поэтому большинство исследователей определяют термин как светоиндуцируемое повреждения ФСII. В живых организмах, поврежденные избыточным освещением фотосистемы II постоянно репарируются за счёт деградации и синтеза белка D1 фотосинтетического реакционного центра ФСII. Понятие фотоингибирование...
Протеородопсин — фотоактивный ретиналь-содержащий белок, обнаруженный у морских планктонных бактерий, архей и динофлагеллят. Как и его гомолог — бактериородопсин, открытый у архей, это трансмембранный белок, ковалентно связанный с ретиналем. Он действует как светозависимый протонный насос. Некоторые члены этого семейства (более 800 белков), как полагают, выполняют сенсорные функции. Представители этого семейства различаются по спектрам поглощения.
Биопо́ле (в эзотерике) — псевдонаучная концепция, согласно которой существует совокупность «тонких» полей, генерируемых живыми организмами либо их органами; часто используется для объяснения парапсихологических явлений, в частности терапевтического воздействия методами так называемого «бесконтактного массажа».