moviment cel·lular: la física dels microorganismes › dcampos › sites ›...
TRANSCRIPT
![Page 1: Moviment cel·lular: la física dels microorganismes › dcampos › sites › pagines.uab.cat.dcampos … · La cèl·lula com a objectiu de la física (I) 1) Les propietats reològiques](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022060415/5f13005dc5bf6024fd2dd94a/html5/thumbnails/1.jpg)
Moviment cel·lular: la física dels microorganismes
![Page 3: Moviment cel·lular: la física dels microorganismes › dcampos › sites › pagines.uab.cat.dcampos … · La cèl·lula com a objectiu de la física (I) 1) Les propietats reològiques](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022060415/5f13005dc5bf6024fd2dd94a/html5/thumbnails/3.jpg)
![Page 4: Moviment cel·lular: la física dels microorganismes › dcampos › sites › pagines.uab.cat.dcampos … · La cèl·lula com a objectiu de la física (I) 1) Les propietats reològiques](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022060415/5f13005dc5bf6024fd2dd94a/html5/thumbnails/4.jpg)
vs.
Vida ↔ Consciència ↔ Adaptabilitat (variables internes)
moviment passiu vs. moviment actiu
![Page 5: Moviment cel·lular: la física dels microorganismes › dcampos › sites › pagines.uab.cat.dcampos … · La cèl·lula com a objectiu de la física (I) 1) Les propietats reològiques](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022060415/5f13005dc5bf6024fd2dd94a/html5/thumbnails/5.jpg)
Variables
microscòpiques
Variables
macroscòpiques
![Page 6: Moviment cel·lular: la física dels microorganismes › dcampos › sites › pagines.uab.cat.dcampos … · La cèl·lula com a objectiu de la física (I) 1) Les propietats reològiques](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022060415/5f13005dc5bf6024fd2dd94a/html5/thumbnails/6.jpg)
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
![Page 7: Moviment cel·lular: la física dels microorganismes › dcampos › sites › pagines.uab.cat.dcampos … · La cèl·lula com a objectiu de la física (I) 1) Les propietats reològiques](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022060415/5f13005dc5bf6024fd2dd94a/html5/thumbnails/7.jpg)
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:
![Page 8: Moviment cel·lular: la física dels microorganismes › dcampos › sites › pagines.uab.cat.dcampos … · La cèl·lula com a objectiu de la física (I) 1) Les propietats reològiques](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022060415/5f13005dc5bf6024fd2dd94a/html5/thumbnails/8.jpg)
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:
![Page 9: Moviment cel·lular: la física dels microorganismes › dcampos › sites › pagines.uab.cat.dcampos … · La cèl·lula com a objectiu de la física (I) 1) Les propietats reològiques](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022060415/5f13005dc5bf6024fd2dd94a/html5/thumbnails/9.jpg)
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
![Page 10: Moviment cel·lular: la física dels microorganismes › dcampos › sites › pagines.uab.cat.dcampos … · La cèl·lula com a objectiu de la física (I) 1) Les propietats reològiques](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022060415/5f13005dc5bf6024fd2dd94a/html5/thumbnails/10.jpg)
1. Viabilitat del moviment cel·lular
Comparació amb la despesa energètica en organismes superiors:
La locomoció dels éssers superiors és més eficient.
![Page 11: Moviment cel·lular: la física dels microorganismes › dcampos › sites › pagines.uab.cat.dcampos … · La cèl·lula com a objectiu de la física (I) 1) Les propietats reològiques](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022060415/5f13005dc5bf6024fd2dd94a/html5/thumbnails/11.jpg)
http://www.youtube.com/watch?v=8V6kc0PQa14
2. Mecanismes de moviment actiu
Mecanismes teòrics dels microorganismes
Reversibilitat cinemàtica
![Page 12: Moviment cel·lular: la física dels microorganismes › dcampos › sites › pagines.uab.cat.dcampos … · La cèl·lula com a objectiu de la física (I) 1) Les propietats reològiques](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022060415/5f13005dc5bf6024fd2dd94a/html5/thumbnails/12.jpg)
2. Mecanismes de moviment actiu
Mecanismes reals dels microorganismes
![Page 13: Moviment cel·lular: la física dels microorganismes › dcampos › sites › pagines.uab.cat.dcampos … · La cèl·lula com a objectiu de la física (I) 1) Les propietats reològiques](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022060415/5f13005dc5bf6024fd2dd94a/html5/thumbnails/13.jpg)
2. Mecanismes de moviment actiu
![Page 14: Moviment cel·lular: la física dels microorganismes › dcampos › sites › pagines.uab.cat.dcampos … · La cèl·lula com a objectiu de la física (I) 1) Les propietats reològiques](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022060415/5f13005dc5bf6024fd2dd94a/html5/thumbnails/14.jpg)
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
![Page 15: Moviment cel·lular: la física dels microorganismes › dcampos › sites › pagines.uab.cat.dcampos … · La cèl·lula com a objectiu de la física (I) 1) Les propietats reològiques](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022060415/5f13005dc5bf6024fd2dd94a/html5/thumbnails/15.jpg)
2. Mecanismes de moviment actiu
Quin és el “cervell motor” de la cel·lula? (II.Eucariotes)
Citoesquelet
https://www.youtube.com/watch?v=saYK4Xseg2g
![Page 16: Moviment cel·lular: la física dels microorganismes › dcampos › sites › pagines.uab.cat.dcampos … · La cèl·lula com a objectiu de la física (I) 1) Les propietats reològiques](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022060415/5f13005dc5bf6024fd2dd94a/html5/thumbnails/16.jpg)
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
![Page 17: Moviment cel·lular: la física dels microorganismes › dcampos › sites › pagines.uab.cat.dcampos … · La cèl·lula com a objectiu de la física (I) 1) Les propietats reològiques](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022060415/5f13005dc5bf6024fd2dd94a/html5/thumbnails/17.jpg)
3. Models (clàssics) de moviment cel·lular
Moviment individual a escales petites
![Page 18: Moviment cel·lular: la física dels microorganismes › dcampos › sites › pagines.uab.cat.dcampos … · La cèl·lula com a objectiu de la física (I) 1) Les propietats reològiques](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022060415/5f13005dc5bf6024fd2dd94a/html5/thumbnails/18.jpg)
3. Models (clàssics) de moviment cel·lular
Es necessari incluore en la descripció ESTADÍSTICA
el concepte de persistència
Moviment individual a escales petites
![Page 19: Moviment cel·lular: la física dels microorganismes › dcampos › sites › pagines.uab.cat.dcampos … · La cèl·lula com a objectiu de la física (I) 1) Les propietats reològiques](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022060415/5f13005dc5bf6024fd2dd94a/html5/thumbnails/19.jpg)
3. Models (clàssics) de moviment cel·lular
Diferència entre el moviment Brownià i el moviment amb persistència
0
r
t0
r
t
![Page 20: Moviment cel·lular: la física dels microorganismes › dcampos › sites › pagines.uab.cat.dcampos … · La cèl·lula com a objectiu de la física (I) 1) Les propietats reològiques](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022060415/5f13005dc5bf6024fd2dd94a/html5/thumbnails/20.jpg)
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
![Page 21: Moviment cel·lular: la física dels microorganismes › dcampos › sites › pagines.uab.cat.dcampos … · La cèl·lula com a objectiu de la física (I) 1) Les propietats reològiques](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022060415/5f13005dc5bf6024fd2dd94a/html5/thumbnails/21.jpg)
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
![Page 22: Moviment cel·lular: la física dels microorganismes › dcampos › sites › pagines.uab.cat.dcampos … · La cèl·lula com a objectiu de la física (I) 1) Les propietats reològiques](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022060415/5f13005dc5bf6024fd2dd94a/html5/thumbnails/22.jpg)
4. Objectius del moviment actiu
Patrons quemotàctics
![Page 23: Moviment cel·lular: la física dels microorganismes › dcampos › sites › pagines.uab.cat.dcampos … · La cèl·lula com a objectiu de la física (I) 1) Les propietats reològiques](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022060415/5f13005dc5bf6024fd2dd94a/html5/thumbnails/23.jpg)
Escherichia coli com a exemple
4. Objectius del moviment actiu
![Page 24: Moviment cel·lular: la física dels microorganismes › dcampos › sites › pagines.uab.cat.dcampos … · La cèl·lula com a objectiu de la física (I) 1) Les propietats reològiques](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022060415/5f13005dc5bf6024fd2dd94a/html5/thumbnails/24.jpg)
Processos de cerca en l’espai: moviment Brownià
4. Objectius del moviment actiu
L
![Page 25: Moviment cel·lular: la física dels microorganismes › dcampos › sites › pagines.uab.cat.dcampos … · La cèl·lula com a objectiu de la física (I) 1) Les propietats reològiques](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022060415/5f13005dc5bf6024fd2dd94a/html5/thumbnails/25.jpg)
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
![Page 26: Moviment cel·lular: la física dels microorganismes › dcampos › sites › pagines.uab.cat.dcampos … · La cèl·lula com a objectiu de la física (I) 1) Les propietats reològiques](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022060415/5f13005dc5bf6024fd2dd94a/html5/thumbnails/26.jpg)
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
![Page 27: Moviment cel·lular: la física dels microorganismes › dcampos › sites › pagines.uab.cat.dcampos … · La cèl·lula com a objectiu de la física (I) 1) Les propietats reològiques](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022060415/5f13005dc5bf6024fd2dd94a/html5/thumbnails/27.jpg)
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:
![Page 28: Moviment cel·lular: la física dels microorganismes › dcampos › sites › pagines.uab.cat.dcampos … · La cèl·lula com a objectiu de la física (I) 1) Les propietats reològiques](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022060415/5f13005dc5bf6024fd2dd94a/html5/thumbnails/28.jpg)
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
![Page 29: Moviment cel·lular: la física dels microorganismes › dcampos › sites › pagines.uab.cat.dcampos … · La cèl·lula com a objectiu de la física (I) 1) Les propietats reològiques](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022060415/5f13005dc5bf6024fd2dd94a/html5/thumbnails/29.jpg)
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.
![Page 30: Moviment cel·lular: la física dels microorganismes › dcampos › sites › pagines.uab.cat.dcampos … · La cèl·lula com a objectiu de la física (I) 1) Les propietats reològiques](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022060415/5f13005dc5bf6024fd2dd94a/html5/thumbnails/30.jpg)
5. Món cel·lular – física: projeccions de futur
La cèl·lula com a instrument de la física (III)
![Page 31: Moviment cel·lular: la física dels microorganismes › dcampos › sites › pagines.uab.cat.dcampos … · La cèl·lula com a objectiu de la física (I) 1) Les propietats reològiques](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022060415/5f13005dc5bf6024fd2dd94a/html5/thumbnails/31.jpg)
- Complex Systems Lab (UPF)
- Integrative cell and tissue dynamics Lab (IBEC)
Saber-ne +