Séance de cours

Le mouvement brownien : la nature moléculaire révélée

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Dans cours

BIO-692: Symmetry and Conservation in the Cell

This course shows students how the physical principles of conservation, symmetry, and locality influence the dynamics of living organisms at the molecular and cellular level. Computer simulations are used to explore examples of cellular dynamics and phase ...

Description

Cette séance de cours plonge dans l'histoire du mouvement brownien, des observations de Robert Brown en 1827 aux expériences de Perrin en 1908, qui ont confirmé la nature moléculaire de la matière. Il explore l'explication de Langevin, la solution d'Einstein et les modèles mathématiques de marches aléatoires. Les implications du mouvement brownien en biologie cellulaire, les équations différentielles stochastiques et les diverses techniques expérimentales pour mesurer le mouvement brownien sont également discutées. La séance de cours conclut en soulignant l'importance du bruit dans les processus cellulaires et l'équilibre entre la conservation et le transport dans une cellule.

Enseignant·e

Julian Charles Shillcock

Julian received his PhD at Simon Fraser University in Canada for work on Monte Carlo simulations of liquid crystal phase transitions and the elastic properties of fluid and polymerized membranes. He was a Group Leader at the Max Planck Institute of Colloids and Interfaces, Germany for five years applying coarse-grained simulation techniques - principally Dissipative Particle Dynamics (DPD) and Brownian Dynamics - to equilibrium and dynamic properties of fluid lipid membranes. A major target of this research was to reveal the molecular rearrangements that occur during vesicle fusion. During this time, he developed a commercially-available, parallel DPD code that is being used by several universities. He was an Associate Professor at MEMPHYS in the Department of Physics and Chemistry, University of Southern Denmark. He has also worked in industry, designing and writing software for communication satellite simulations (British Aerospace, 1986-1990), and fluid simulation software (Accelrys, Inc., 1998-1999). He joined the Blue Brain Project in 2011, and uses mesoscale simulation techniques, together with theoretical analysis and collaborations with experimentalists, to study the dynamics of cellular processes. Current projects include simulating the formation of the post-synaptic density in dendritic spines and developing theoretical models of the supramolecular organisation of synapses. He also teaches Master's and PhD courses in computational cell biology and biophysics. He wrote and maintains an open source dissipative particle dynamics simulation code: https://github.com/Osprey-DPD/osprey-dpd Orcid: orcid.org/0000-0002-7885-735X

Source officielle

Concepts associés (32)

Dynamique moléculaire

La dynamique moléculaire est une technique de simulation numérique permettant de modéliser l'évolution d'un système de particules au cours du temps. Elle est particulièrement utilisée en sciences des matériaux et pour l'étude des molécules organiques, des protéines, de la matière molle et des macromolécules. En pratique, la dynamique moléculaire consiste à simuler le mouvement d'un ensemble de quelques dizaines à quelques milliers de particules dans un certain environnement (température, pression, champ électromagnétique, conditions aux limites.

Modélisation moléculaire

thumb|Animation d'un modèle compact d'ADN en forme B|327x327px|alt=Modèle de l'ADN en forme B La modélisation moléculaire est un ensemble de techniques pour modéliser ou simuler le comportement de molécules. Elle est utilisée pour reconstruire la structure tridimensionnelle de molécules, en particulier en biologie structurale, à partir de données expérimentales comme la cristallographie aux rayons X. Elle permet aussi de simuler le comportement dynamique des molécules et leur mouvements internes.

Modèle mathématique

vignette|Un automate fini est un exemple de modèle mathématique. Un modèle mathématique est une traduction d'une observation dans le but de lui appliquer les outils, les techniques et les théories mathématiques, puis généralement, en sens inverse, la traduction des résultats mathématiques obtenus en prédictions ou opérations dans le monde réel. Un modèle se rapporte toujours à ce qu’on espère en déduire.

Géométrie moléculaire

La géométrie moléculaire ou structure moléculaire désigne l'arrangement 3D des atomes dans une molécule. . La géométrie moléculaire peut être établie à l'aide de différents outils, dont la spectroscopie et la diffraction. Les spectroscopies infrarouge, rotationnelle et Raman peuvent donner des informations relativement à la géométrie d'une molécule grâce aux absorbances vibrationnelles et rotationnelles. Les diffractométries de rayons X, de neutrons et des électrons peuvent donner des informations à propos des solides cristallins.

Molecular design software

Molecular design software is notable software for molecular modeling, that provides special support for developing molecular models de novo. In contrast to the usual molecular modeling programs, such as for molecular dynamics and quantum chemistry, such software directly supports the aspects related to constructing molecular models, including: Molecular graphics interactive molecular drawing and conformational editing building polymeric molecules, crystals, and solvated systems partial charges development g

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