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Las maquinarias de la alegríaLas maquinarias de la alegría
Braulio Gutiérrez MedinaIPICYT
Ciencia en el Bar, Las BóvedasMayo 12, 2010
San Luis Potosíz
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La Ciencia en el BarLa Ciencia en el Bar
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Las maquinarias de la alegríaLas maquinarias de la alegría
Braulio Gutiérrez MedinaIPICYT
Ciencia en el Bar, Las BóvedasMayo 12, 2010San Luis Potosí
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La célulaLa célula
Célula (cella = cámara, espacio vacío, 1667)la más pequeña unidad estructural de los seres vivos capaz de funcionar independientemente.
Bacterias: 1 Célula
Humano: 100 000 000 000 000 = 1014 Células
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La célula es una unidad La célula es una unidad complejacompleja
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¿De qué tama¿De qué tamaño es una ño es una célula?célula?
1 μm
1 mm = 10-3 m1 μm = 10-6 m1 nm = 10-9 m
100 m 1 m 1 cm 100 μm 10 nm 0.1 nm 10 m 0.1 m 1 mm 10 μm 100 nm 1 nm
NANOTECNOLOGIA
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¿Qué hay dentro de una ¿Qué hay dentro de una célula?célula?
• Composición (por peso)
– 70% agua– 7% moléculas pequeñas (< 2 nm)
• sales• lípidos• amino ácidos• nucleótidos
– 23% macromoléculas (> 2 nm)• proteínas• polisacáridos• Lípidos• Acidos nucleicos (ADN, ARN)
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Biología molecularBiología molecular
• 1952-1953 James D. Watson y Francis H. C. Crick deducen la estructura de doble hélice del ADN
• 2001 Secuencia del genoma humano
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Máquinas moleculares Máquinas moleculares familiares: FIBRAS familiares: FIBRAS
MUSCULARESMUSCULARES
Myosina
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Máquinas moleculares Máquinas moleculares familiares: DIVISION familiares: DIVISION
CELULARCELULAR
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Máquinas convencionales vs Máquinas convencionales vs Máquinas molecularesMáquinas moleculares
MyosinaMyosina
MotocicletaMotocicleta• Convierte energía en movimiento• Energía: combustión de hidrocarburos• Velocidad: 100 km/h = 30 m/s• Potencia: 100 caballos de potencia = 7,500 Watts
• Convierte energía en movimiento• Energía: hidrólisis de ATP
• ‘Velocidad’: 1 μm/s = 10-6 m/s• Potencia: 4x10-19 Watts
10 cm
10 nm
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¿Por q¿Por qué estudiar los motores ué estudiar los motores moleculares?moleculares?
• Enfermedades neurodegenerativas• Medicinas anti-cáncer
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source: Popular Science, March 1989work of R. Muller, UC Berkeley
human epithelial cell, ~50 µm
50 nm
E. coli
1,000 nm
~500,000 nm
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¿¿Qué herramientas se utilizan Qué herramientas se utilizan para estudiar los motores para estudiar los motores
moleculares?moleculares?• Metodos bioquímicos • Estructura
• Microscopia: óptica, electrones, fuerza atómica, etc.
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¿M¿Microcirugía? Pinzas diminutasicrocirugía? Pinzas diminutas
1 μm
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Las pinzas ópticas:Las pinzas ópticas:capturando objetos con luzcapturando objetos con luz
A. Ashkin A. Ashkin et alet al., 1986, ., 1986, Opt. Lett.Opt. Lett. 1111:288-290:288-290
1 µm
221 EFgrad Ep
F = x
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Multiples pinzas ópticasMultiples pinzas ópticaspermiten experimentos crucialespermiten experimentos cruciales
1 µm
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La cinesina: un motorLa cinesina: un motoresencial para la célulaesencial para la célula
organelo
Hirokawa (1998) Science 279: 519
Transporte de organelos
microtubulo
cinesina
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La ardua tarea de la cinesina La ardua tarea de la cinesina dentro de célulasdentro de células
Excerpt from “Excerpt from “Inner Life of the CellInner Life of the Cell””Movie credit: HHMI / XVIVOMovie credit: HHMI / XVIVO
Courtesy Alain Viel; animation by John LeiblerCourtesy Alain Viel; animation by John Leibler
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La manipulación óptica explora La manipulación óptica explora la nanomecánica de motores la nanomecánica de motores
individualesindividuales
Block, S.M. Cell 93:5 (1998)
Time (s)P
osi
tio
n (
nm
)
• Energía: 1 molécula de ATP hidrolizada por cada paso• Distancia: Cada paso mide 8.2 nm. • Fuerza: La fuerza del motor ~7 pN.• Procesividad: La cinesina toma ~100 pasos
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El laboratorioEl laboratorio
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También se puede aplicar También se puede aplicar rotaciónrotación
1 μm
Superenrollamiento del ADN
3.4 Å
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Otros tipos de microscopíaOtros tipos de microscopía
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