1 Las maquinarias de la alegríaBraulio Gutiérrez Medina IPICYT Ciencia en el Bar, Las Bóvedas Mayo 12, 2010 San Luis Potosíz Maquinas Motores Microscopio Celula

2 La Ciencia en el Bar

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5 Las maquinarias de la alegríaBraulio Gutiérrez Medina IPICYT Ciencia en el Bar, Las Bóvedas Mayo 12, 2010 San Luis Potosí Maquinas Motores Microscopio Celula

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7 La célula Célula (cella = cámara, espacio vacío, 1667)la más pequeña unidad estructural de los seres vivos capaz de funcionar independientemente. Humano: = Células Bacterias: 1 Célula

8 La célula es una unidad compleja

9 ¿De qué tamaño es una célula?1 mm = 10-3 m 1 μm = m 1 nm = 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

10 ¿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)

11 Biología molecular James D. Watson y Francis H. C. Crick deducen la estructura de doble hélice del ADN 2001 Secuencia del genoma humano

12 Máquinas moleculares familiares: FIBRAS MUSCULARESMyosina

13 Máquinas moleculares familiares: DIVISION CELULAR

14 Máquinas convencionales vs Máquinas molecularesMotocicleta 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

15 ¿Por qué estudiar los motores moleculares?Enfermedades neurodegenerativas Medicinas anti-cáncer

16 human epithelial cell, ~50 µm1,000 nm E. coli human epithelial cell, ~50 µm ~500,000 nm 50 nm source: Popular Science, March 1989 work of R. Muller, UC Berkeley

17 ¿Qué herramientas se utilizan para estudiar los motores moleculares?Metodos bioquímicos Estructura Microscopia: óptica, electrones, fuerza atómica, etc.

18 ¿Microcirugía? Pinzas diminutas

19 Las pinzas ópticas: capturando objetos con luz1 µm F = k  x A. Ashkin et al., 1986, Opt. Lett. 11:

20 Multiples pinzas ópticas permiten experimentos cruciales

21 La cinesina: un motor esencial para la célulaTransporte de organelos organelo cinesina microtubulo Hirokawa (1998) Science 279: 519

22 La ardua tarea de la cinesina dentro de célulasExcerpt from “Inner Life of the Cell” Movie credit: HHMI / XVIVO Courtesy Alain Viel; animation by John Leibler

23 La manipulación óptica explora la nanomecánica de motores individualesTime (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

24 El laboratorio

25 También se puede aplicar rotaciónSuperenrollamiento del ADN 3.4 Å 1 μm

26 Otros tipos de microscopía

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29 Braulio Gutiérrez Medina IPICYT E-mail: [email protected]