idw – Informationsdienst Wissenschaft
Nachrichten, Termine, Experten
Nachrichten, Termine, Experten
idw - Informationsdienst
Wissenschaft
Ein Forscherteam aus Deutschland, den Niederlanden und den USA hat eine neue Methode entwickelt, mit der sich Bewegungsprozesse in lebenden Zellen nach ihrem Energieverbrauch unterscheiden lassen. Um die Funktion von Zellen zu verstehen, ist es wichtig, zwischen Vorgängen zu unterscheiden, die aktiv durch den Verbrauch von metabolischer Energie angetrieben werden, und solchen, die nur aufgrund von thermischer Kollision stattfinden.
Pressemitteilung Nr. 76/2016
Bewegungen in der lebenden Zelle beobachten
Prinzipien der statistischen Thermodynamik: Forscher entwickeln neue Untersuchungsmethode
(pug) Ein Forscherteam aus Deutschland, den Niederlanden und den USA hat eine neue Methode entwickelt, mit der sich Bewegungsprozesse in lebenden Zellen nach ihrem Energieverbrauch unterscheiden lassen. Um die Funktion von Zellen zu verstehen, ist es wichtig, zwischen Vorgängen zu unterscheiden, die aktiv durch den Verbrauch von metabolischer Energie angetrieben werden, und solchen, die nur aufgrund von thermischer Kollision stattfinden. Neben den Universitäten Göttingen und Amsterdam waren Wissenschaftler der Ludwig-Maximilians-Universität München, der amerikanischen Universitäten Princeton und Yale sowie des Massachusetts Institute of Technology an der Studie beteiligt. Die Ergebnisse sind in der Fachzeitschrift Science erschienen.
Ein Charakteristikum lebender Systeme ist, dass sie fortwährend Energie verbrauchen müssen, um am Leben zu bleiben – Energie, die durch Photosynthese oder Stoffwechsel gewonnen wird. Dieser Zustand des „thermodynamischen Ungleichgewichts“ unterscheidet sie von toter Materie, die sich meistens im „thermodynamischen Gleichgewicht“ befindet. Mikroskopische Bewegungsprozesse in lebenden Zellen können jedoch sowohl durch thermodynamisches Ungleichgewicht als auch beispielsweise durch die Bombardierung durch kleine Moleküle – wie etwa Wassermoleküle – in Gang gesetzt werden. Letzteres findet auch im Gleichgewicht statt. Welcher Art der Antrieb ist, lässt sich auch bei mikroskopischer Betrachtung nicht immer zweifelsfrei feststellen.
Die Forscherinnen und Forscher wandten nun fundamentale Prinzipien der statistischen Thermodynamik an, um die beiden verschiedenen Antriebsarten eindeutig zu unterscheiden. Durch die sorgfältige Evaluation von Aufnahmen eines Videomikroskops konnten sie Bewegungsprozesse identifizieren, bei denen bestimmte Vorgänge zyklisch in einer bestimmten Richtung abliefen, was im Gleichgewicht strikt ausgeschlossen und damit ein Beweis für ein System im thermodynamischen Ungleichgewicht ist. „Diese Erkenntnis ist wichtig für die Biologie, aber auch für die statistische Physik und die Biophysik, da sie eine einfache und praktische Methode darstellt, um nachzuweisen, welche Prozesse in lebenden Systemen aktiv angetrieben werden“, erläutert einer der beiden Leiter der Studie, Prof. Dr. Christoph Schmidt vom III. Physikalischen Institut der Universität Göttingen.
Originalveröffentlichung: Christopher Battle et al. Broken detailed balance at mesoscopic scales in active biological systems. Science 2016. Doi: 10.1126/science.aac8167.
Kontaktadresse:
Prof. Dr. Christoph Schmidt
Georg-August-Universität Göttingen
Fakultät für Physik
III. Physikalisches Institut – Biophysik
Friedrich-Hund-Platz 1, 37077 Göttingen, Telefon (0551) 39-7713
E-Mail: christoph.schmidt@phys.uni-goettingen.de
Internet: http://www.uni-goettingen.de/en/499370.html
http://www.uni-goettingen.de/de/3240.html?cid=5477 Fotos
Anlehnung an Zellexperimente: skizzierte Darstellung, wie Energie von den fluktuierenden Zilien durc ...
Quelle: Nanosystems Initiative Munich (NIM), Dutch Data Design, Universität Göttingen
Merkmale dieser Pressemitteilung:
Journalisten, jedermann
Physik / Astronomie
überregional
Forschungsergebnisse, Wissenschaftliche Publikationen
Deutsch
Sie können Suchbegriffe mit und, oder und / oder nicht verknüpfen, z. B. Philo nicht logie.
Verknüpfungen können Sie mit Klammern voneinander trennen, z. B. (Philo nicht logie) oder (Psycho und logie).
Zusammenhängende Worte werden als Wortgruppe gesucht, wenn Sie sie in Anführungsstriche setzen, z. B. „Bundesrepublik Deutschland“.
Die Erweiterte Suche können Sie auch nutzen, ohne Suchbegriffe einzugeben. Sie orientiert sich dann an den Kriterien, die Sie ausgewählt haben (z. B. nach dem Land oder dem Sachgebiet).
Haben Sie in einer Kategorie kein Kriterium ausgewählt, wird die gesamte Kategorie durchsucht (z.B. alle Sachgebiete oder alle Länder).
