moviment cel·lular: la física dels microorganismes › dcampos › sites ›...
TRANSCRIPT
Moviment cel·lular: la física dels microorganismes
vs.
Vida ↔ Consciència ↔ Adaptabilitat (variables internes)
moviment passiu vs. moviment actiu
Variables
microscòpiques
Variables
macroscòpiques
1. Viabilitat del moviment cel·lular 2. Mecanismes de moviment actiu 3. Models (clàssics) de moviment cel·lular 4. Objectius del moviment actiu 5. Món cel·lular – física: projeccions de futur
Viabilitat del moviment passiu (moviment Brownià)
Es torna més ineficient com major és la partícula !!
1. Viabilitat del moviment cel·lular
R: radi de la partícula
Relació d’Einstein:
L
U
Llei de Stokes:
Ritme metabòlic:
Físicament viable fins i tot per eficiències baixes.
Viabilitat enèrgetica del moviment actiu
1. Viabilitat del moviment cel·lular
Domini dels efectes de viscositat.
Despesa mínima en suspensió:
Despesa mínima en superfície:
Llei de Newton:
Ritme metabòlic:
Físicament viable fins i tot per eficiències baixes.
Minimum motile bacteria: 0,84 µm
1. Viabilitat del moviment cel·lular
1. Viabilitat del moviment cel·lular
Comparació amb la despesa energètica en organismes superiors:
La locomoció dels éssers superiors és més eficient.
http://www.youtube.com/watch?v=8V6kc0PQa14
2. Mecanismes de moviment actiu
Mecanismes teòrics dels microorganismes
Reversibilitat cinemàtica
2. Mecanismes de moviment actiu
Mecanismes reals dels microorganismes
2. Mecanismes de moviment actiu
2. Mecanismes de moviment actiu
Quin és el “cervell motor” de la cel·lula? (I. Bactèries)
Motors mol·leculars rotatoris
Ion turbine models
https://www.youtube.com/watch?v=4hexn-DtSt4
http://www.rowland.harvard.edu/labs/bacteria/movies/showmovie.php?mov=rsphe_f_swim_1
2. Mecanismes de moviment actiu
Quin és el “cervell motor” de la cel·lula? (II.Eucariotes)
Citoesquelet
https://www.youtube.com/watch?v=saYK4Xseg2g
3. Models (clàssics) de moviment cel·lular
De nou, el moviment passiu
El moviment Brownià proporciona una descripció
ESTADÍSTICA del moviment cel·lular a escales grans
3. Models (clàssics) de moviment cel·lular
Moviment individual a escales petites
3. Models (clàssics) de moviment cel·lular
Es necessari incluore en la descripció ESTADÍSTICA
el concepte de persistència
Moviment individual a escales petites
3. Models (clàssics) de moviment cel·lular
Diferència entre el moviment Brownià i el moviment amb persistència
0
r
t0
r
t
https://www.youtube.com/watch?v=I_xh-bkiv_c
4. Objectius del moviment actiu
El moviment ve condicionat per la funció cel·lular
Respostes funcionals del moviment cel·lular al medi extern:
Taxis i kinesis Inhibició per contacte
La quimiotaxis, element fonamental de la funció cel·lular
4. Objectius del moviment actiu
Les cèl·lules només poden respondre a diferències de concentració
Detecció espacial
Detecció temporal
https://www.youtube.com/watch?v=VELwBXLol_g
4. Objectius del moviment actiu
Patrons quemotàctics
Escherichia coli com a exemple
4. Objectius del moviment actiu
Processos de cerca en l’espai: moviment Brownià
4. Objectius del moviment actiu
L
Processos de cerca en l’espai: moviment amb persistència
4. Objectius del moviment actiu
60
T
T T
0 L 0 x
0
60
TT
T
L 0
0 x0
Low persistence
5. Món cel·lular – física: projeccions de futur
La cèl·lula com a objectiu de la física (I)
1) Les propietats reològiques de la cèl·lula presenten propietats lliures d’escala.
2) Les cèl·lules són sistemes en situació pre-estrès.
3) Les propietats de transport intracel·lular són anòmales.
4) Les propietats de rigidesa de la cèl·lula varien en funció de l’estrès extern.
00
r
t
http://www.ibecbarcelona.eu/integrative
5. Món cel·lular – física: projeccions de futur
La cèl·lula com a objectiu de la física (II)
Per entendre els fenòmens de moviment col·lectiu cal estudiar sistemes de molts components amb interacció:
5. Món cel·lular – física: projeccions de futur
La cèl·lula com a instrument de la física (I)
La Biología sintética se define como la síntesis de biomoléculas o ingeniería de sistemas biológicos con funciones nuevas que no se encuentran en la naturaleza
5. Món cel·lular – física: projeccions de futur
La cèl·lula com a instrument de la física (II)
Les propietats de les cèl·lules s’assemblen en molts casos a les de sistemes polimèrics, cristalls líquids, etc.
5. Món cel·lular – física: projeccions de futur
La cèl·lula com a instrument de la física (III)
- Complex Systems Lab (UPF)
- Integrative cell and tissue dynamics Lab (IBEC)
Saber-ne +