Séance de cours

Symétrie et conservation dans la cellule

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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 le voyage fascinant de Steorn, une start-up qui visait à défier les lois de la physique, comme détaillé dans le livre « The Impossible Dream ». Il explore les exceptions à la thermodynamique, l'erreur du mouvement perpétuel et les principes de l'entropie, la deuxième loi de la thermodynamique et de l'énergie libre. La discussion s'étend aux ressorts entropiques, aux transitions de phase et à la théorie de Flory-Huggins, mettant en lumière les mélanges de polymères et les séparations de phase. La séance de cours se termine en soulignant l'importance des transitions de phase dans l'organisation cellulaire et la biochimie.

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

Proximité ontologique

Physique

Thermodynamique: Statistical mechanics

Concepts associés (31)

Thermodynamique

La thermodynamique est la branche de la physique qui traite de la dépendance des propriétés physiques des corps à la température, des phénomènes où interviennent des échanges thermiques, et des transformations de l'énergie entre différentes formes. La thermodynamique peut être abordée selon deux approches différentes et complémentaires : phénoménologique et statistique. La thermodynamique phénoménologique ou classique a été l'objet de nombreuses avancées dès le .

Principes de la thermodynamique

vignette|Entropie d'un corps à 0 K (à gauche) Corps avec une température supérieur à 0 K (à droite) Les principes de la thermodynamique sont les principales lois (principes en fait, car non démontrés) qui régissent la thermodynamique : premier principe de la thermodynamique : principe de conservation de l'énergie ; introduction de la fonction énergie interne, U ; deuxième principe de la thermodynamique : principe d'évolution ; création d'entropie, S ; troisième principe de la thermodynamique ou principe de N

Chemical thermodynamics

Chemical thermodynamics is the study of the interrelation of heat and work with chemical reactions or with physical changes of state within the confines of the laws of thermodynamics. Chemical thermodynamics involves not only laboratory measurements of various thermodynamic properties, but also the application of mathematical methods to the study of chemical questions and the spontaneity of processes. The structure of chemical thermodynamics is based on the first two laws of thermodynamics.

Thermodynamique hors équilibre

La thermodynamique hors équilibre est le domaine de recherche étudiant les phénomènes de relaxation et de transport au voisinage de l'équilibre thermodynamique. Il s'agit là de phénomènes dissipatifs donc irréversibles, liés à une augmentation de l'entropie. Les méthodes présentées ici relèvent de la thermodynamique proprement dite, qui permet de donner les lois caractérisant un phénomène.

Enthalpie libre

L’enthalpie libre, appelée aussi énergie libre de Gibbs ou simplement énergie de Gibbs, est une fonction d'état extensive introduite par Willard Gibbs, et généralement notée G. Le changement d'enthalpie libre correspond au travail maximal qui peut être extrait d'un système fermé à température et pression fixes, hors le travail dû à la variation de volume. L'enthalpie libre est reliée à l'enthalpie par la formule (où désigne la température et l'entropie), à l'énergie libre par la relation (où désigne la pression et le volume) et à l'énergie interne par la relation .

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Thermodynamique : Spontanéité et Entropie

Explore la spontanéité dans les réactions chimiques, l'entropie et l'énergie libre de Gibbs, en mettant l'accent sur la prédiction de la spontanéité de la réaction dans différentes conditions.

Minimisation de l'énergie dans les systèmes biologiques: modèles d'équilibre

Couvre les modèles de minimisation de l'énergie dans les systèmes biologiques, en se concentrant sur l'équilibre et les rôles de l'entropie et de l'hydrophobicité.

Thermodynamique : deuxième principe

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Équilibres de phase : comprendre la séparation vapeur-liquide

Fournit un aperçu des diagrammes de phase vapeur-liquide et de leur rôle dans les processus de séparation, en se concentrant sur les équilibres de phase et la règle de phase de Gibbs.

Thermodynamique en biologie cellulaire

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Principes de la thermodynamique

Chemical thermodynamics

Thermodynamique hors équilibre

Enthalpie libre

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