Las maquinarias de la alegría Braulio Gutiérrez Medina IPICYT Ciencia en el Bar, Las Bóvedas Mayo 12, 2010 San Luis Potosíz Maquinas Motores Microscopio Celula
La Ciencia en el Bar
Las maquinarias de la alegría Braulio Gutiérrez Medina IPICYT Ciencia en el Bar, Las Bóvedas Mayo 12, 2010 San Luis Potosí Maquinas Motores Microscopio Celula
La célula Célula (cella = cámara, espacio vacío, 1667) la más pequeña unidad estructural de los seres vivos capaz de funcionar independientemente. Humano: 100 000 000 000 000 = 1014 Células Bacterias: 1 Célula
La célula es una unidad compleja
¿De qué tamaño es una célula? 1 mm = 10-3 m 1 μm = 10-6 m 1 nm = 10-9 m NANOTECNOLOGIA 0.1 nm 10 nm 1 μm 100 μm 1 cm 1 m 100 m 1 nm 100 nm 10 μm 1 mm 0.1 m 10 m
¿Qué hay dentro de una 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)
Biología molecular 1952-1953 James D. Watson y Francis H. C. Crick deducen la estructura de doble hélice del ADN 2001 Secuencia del genoma humano
Máquinas moleculares familiares: FIBRAS MUSCULARES Myosina
Máquinas moleculares familiares: DIVISION CELULAR
Máquinas convencionales vs Máquinas moleculares Motocicleta Convierte energía en movimiento Energía: combustión de hidrocarburos Velocidad: 100 km/h = 30 m/s Potencia: 100 caballos de potencia = 7,500 Watts 10 cm Myosina Convierte energía en movimiento Energía: hidrólisis de ATP ‘Velocidad’: 1 μm/s = 10-6 m/s Potencia: 4x10-19 Watts 10 nm
¿Por qué estudiar los motores moleculares? Enfermedades neurodegenerativas Medicinas anti-cáncer
human epithelial cell, ~50 µm 1,000 nm E. coli human epithelial cell, ~50 µm ~500,000 nm 50 nm source: Popular Science, March 1989 work of R. Muller, UC Berkeley
¿Qué herramientas se utilizan para estudiar los motores moleculares? Metodos bioquímicos Estructura Microscopia: óptica, electrones, fuerza atómica, etc.
¿Microcirugía? Pinzas diminutas
Las pinzas ópticas: capturando objetos con luz 1 µm F = k x A. Ashkin et al., 1986, Opt. Lett. 11:288-290
Multiples pinzas ópticas permiten experimentos cruciales
La cinesina: un motor esencial para la célula Transporte de organelos organelo cinesina microtubulo Hirokawa (1998) Science 279: 519
La ardua tarea de la cinesina dentro de células Excerpt from “Inner Life of the Cell” Movie credit: HHMI / XVIVO Courtesy Alain Viel; animation by John Leibler
La manipulación óptica explora la nanomecánica de motores individuales Time (s) Position (nm) Block, S.M. Cell 93:5 (1998) 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
El laboratorio
También se puede aplicar rotación Superenrollamiento del ADN 3.4 Å 1 μm
Otros tipos de microscopía
Braulio Gutiérrez Medina IPICYT E-mail: bgutierrez@ipicyt.edu.mx