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  1. Las maquinarias de la alegría Braulio Gutiérrez Medina IPICYT Ciencia en el Bar, Las Bóvedas Mayo 12, 2010 San Luis Potosíz

  2. La Ciencia en el Bar

  3. Las maquinarias de la alegría Braulio Gutiérrez Medina IPICYT Ciencia en el Bar, Las Bóvedas Mayo 12, 2010 San Luis Potosí

  4. 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

  5. La célulaesunaunidadcompleja

  6. ¿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 1 mm 100 nm 10 μm 0.1 m 10 m

  7. ¿Qué hay dentro de unacélula? • Composición (por peso) • 70% agua • 7% moléculaspequeñas (< 2 nm) • sales • lípidos • amino ácidos • nucleótidos • 23% macromoléculas (> 2 nm) • proteínas • polisacáridos • Lípidos • Acidosnucleicos (ADN, ARN)

  8. Biología molecular • 1952-1953 James D. Watson y Francis H. C. Crick deducen la estructura de doblehélice del ADN • 2001Secuencia del genomahumano

  9. Máquinasmolecularesfamiliares: FIBRAS MUSCULARES Myosina

  10. Máquinasmolecularesfamiliares: DIVISION CELULAR

  11. 10 cm 10 nm MáquinasconvencionalesvsMáquinasmoleculares Motocicleta • Convierte energía en movimiento • Energía: combustión de hidrocarburos • Velocidad: 100 km/h = 30 m/s • Potencia: 100 caballos de potencia = • 7,500 Watts Myosina • Convierte energía en movimiento • Energía: hidrólisis de ATP • ‘Velocidad’: 1 μm/s = 10-6 m/s • Potencia: 4x10-19 Watts

  12. ¿Porquéestudiar los motoresmoleculares? • Enfermedades neurodegenerativas • Medicinas anti-cáncer

  13. human epithelial cell, ~50 µm 1,000 nm E. coli ~500,000 nm 50 nm source: Popular Science, March 1989 work of R. Muller, UC Berkeley

  14. ¿Quéherramientas se utilizanparaestudiar los motoresmoleculares? • Metodos bioquímicos • Estructura • Microscopia: óptica, electrones, fuerza atómica, etc.

  15. ¿Microcirugía? Pinzasdiminutas 1 μm

  16. 1 µm Las pinzasópticas:capturandoobjetos con luz F = k x A. Ashkin et al., 1986, Opt. Lett.11:288-290

  17. 1 µm Multiples pinzasópticaspermitenexperimentoscruciales

  18. La cinesina: un motoresencialpara la célula Transporte de organelos organelo cinesina microtubulo Hirokawa (1998) Science279: 519

  19. La ardua tarea de la cinesina dentro de células Excerpt from “Inner Life of the Cell” Movie credit: HHMI / XVIVOCourtesy Alain Viel; animation by John Leibler

  20. Position (nm) Time (s) La manipulación óptica explora la nanomecánica de motores individuales Block, S.M. Cell93:5 (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

  21. El laboratorio

  22. También se puedeaplicarrotación Superenrollamiento del ADN 3.4 Å 1 μm

  23. Otrostipos de microscopía

  24. BraulioGutiérrez Medina IPICYT E-mail: bgutierrez@ipicyt.edu.mx