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BIS 2A Irlanda Conferencia 2 - Biología

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¿Qué es la vida?

La pregunta "¿Qué es la vida?" Ha sido discutida por personas a lo largo de los siglos. En BIS2A, definimos "vida" basándonos en nuestras observaciones sobre sus características utilizando términos científicos. A medida que la biología se convierte en una ciencia más interdisciplinaria, es importante que los estudiantes de Ciencias de la vida aprecien este tema y comprendan la razón de las diferentes definiciones en los diferentes campos científicos.

posible discusión: Desarrollar su propia definición

Tómese el tiempo para escribir su propia definición de la palabra "vida". Puede tener la forma de una oración simple, una lista de viñetas, un párrafo o una serie de imágenes. Luego, busque la definición de "vida" en Internet. (Una forma sería insertar "define: Life" en la barra de búsqueda). Notará que hay muchas definiciones. ¿Cómo se comparan estas definiciones con su propia definición? Después de leer estas definiciones, ¿encontró que necesitaba ampliar su propia definición?

posible discusión: Definición laboral de la vida: ¿Funciona?

La NASA ha estado tratando de desarrollar una definición funcional de "vida" durante años. Después de todo, ¿cómo sabrán los astrobiólogos que han descubierto una nueva "vida" si no tienen una definición de "vida"? La dificultad de encontrar una definición específica de "vida" se discutió en un artículo de fondo en Revista de astrobiología de la NASA intitulado Definición laboral de la vida: ¿Funciona? (https://www.nasa.gov/vision/universe...efinition.html).

Los autores afirman que "Al comparar la tarea semántica con la antigua historia hindú de identificar a un elefante haciendo que cada uno de los seis ciegos toque solo la cola, la trompa o la pierna, la respuesta que podría dar un biólogo puede diferir dramáticamente de la respuesta dada. por un físico teórico ". ¿Qué punto crees que los autores están tratando de hacer con esta afirmación? ¿Está de acuerdo en que la tarea semántica es realmente así de difícil?

Estructura celular de bacterias y arqueas.

En esta sección, discutiremos las características estructurales básicas tanto de las bacterias como de las arqueas. Existen muchas similitudes estructurales, morfológicas y fisiológicas entre las bacterias y las arqueas. Como se discutió en la sección anterior, estos microbios habitan muchos nichos ecológicos y llevan a cabo una gran diversidad de procesos bioquímicos y metabólicos. Tanto las bacterias como las arqueas carecen de un núcleo unido a la membrana y de orgánulos unidos a la membrana, que son características de los eucariotas.

Si bien las bacterias y las arqueas son dominios separados, morfológicamente comparten una serie de características estructurales. Como resultado, se enfrentan a problemas similares, como el transporte de nutrientes al interior de la célula, la eliminación de material de desecho de la célula y la necesidad de responder a los rápidos cambios ambientales locales. En esta sección, nos centraremos en cómo su estructura celular común les permite prosperar en varios entornos y, al mismo tiempo, les impone restricciones. Una de las mayores limitaciones está relacionada con el tamaño de la celda.

Aunque las bacterias y las arqueas tienen una variedad de formas, las tres formas más comunes son las siguientes: cocos (esféricos), bacilos (en forma de varilla) y spirilli (en forma de espiral) (figura siguiente). Tanto las bacterias como las arqueas son generalmente pequeñas en comparación con los eucariotas típicos. Por ejemplo, la mayoría de las bacterias tienden a tener un diámetro del orden de 0,2 a 1,0 µm (micrómetros) y de 1 a 10 µm de longitud. Sin embargo, existen excepciones. Epulopiscium fishelsoni es una bacteria en forma de bacilo que suele tener un diámetro de 80 µm y una longitud de 200-600 µm. Thiomargarita namibiensis es una bacteria esférica de entre 100 y 750 µm de diámetro y visible a simple vista. A modo de comparación, un neutrófilo humano típico tiene aproximadamente 50 µm de diámetro.

Figura 1. Esta figura muestra las tres formas más comunes de bacterias y arqueas: (a) cocos (esféricos), (b) bacilos (en forma de varilla) y (c) espirilos (en forma de espiral).

Una pregunta de pensamiento:

Una pregunta que me viene a la mente es ¿por qué las bacterias y las arqueas suelen ser tan pequeñas? ¿Cuáles son las limitaciones que los mantienen microscópicos? ¿Cómo podrían bacterias como Epulopiscium fishelsoni y Thiomargarita namibiensis superar estas limitaciones? Piense en posibles explicaciones o hipótesis que puedan responder a estas preguntas. Exploraremos y desarrollaremos una comprensión de estas preguntas con más detalle a continuación y en clase.

La célula bacteriana y arquea: estructuras comunes

Introducción a la estructura celular básica

Las bacterias y las arqueas son organismos unicelulares, que carecen de estructuras internas unidas a la membrana que están desconectadas de la membrana plasmática, una membrana de fosfolípidos que define el límite entre el interior y el exterior de la célula. En las bacterias y las arqueas, la membrana citoplasmática también contiene todas las reacciones unidas a la membrana, incluidas las relacionadas con la cadena de transporte de electrones, la ATP sintasa y la fotosíntesis. Por definición, estas células carecen de núcleo. En cambio, su material genético se encuentra en un área autodefinida de la célula llamada nucleoide. El cromosoma bacteriano y arqueal es a menudo una molécula de ADN de doble hebra circular, cerrada covalentemente y simple. Sin embargo, algunas bacterias tienen cromosomas lineales, y algunas bacterias y arqueas tienen más de un cromosoma o pequeños elementos de replicación circular no esenciales del ADN llamados plásmidos. Además del nucleoide, la siguiente característica común es el citoplasma (o citosol), la región "acuosa" gelatinosa que abarca la parte interna de la célula. El citoplasma es donde ocurren las reacciones solubles (no asociadas a la membrana) y contiene los ribosomas, el complejo proteína-ARN donde se sintetizan las proteínas. Finalmente, muchas bacterias y arqueas también tienen paredes celulares, la característica estructural rígida que rodea la membrana plasmática y que ayuda a brindar protección y restringir la forma celular. Debería aprender a crear un esquema simple de una célula bacteriana o arquea general de memoria.

Figura 2. Se muestran las características de una célula procariota típica.

Restricciones en la célula bacteriana y arquea.

Una característica común, casi universal, de las bacterias y arqueas es que son pequeñas, microscópicas para ser exactos. Incluso los dos ejemplos dados como excepciones, Epulopiscium fishelsoni y Thiomargarita namibiensis, aún enfrentan las limitaciones básicas que enfrentan todas las bacterias y arqueas; simplemente encontraron estrategias únicas en torno al problema. Entonces, ¿cuál es la mayor limitación cuando se trata de lidiar con el tamaño de las bacterias y las arqueas? Piense en lo que debe hacer la célula para sobrevivir.

Algunos requisitos básicos

Entonces, ¿qué tienen que hacer las células para sobrevivir? Necesitan transformar la energía en una forma utilizable. Esto implica producir ATP, mantener una membrana energizada y mantener la NAD productiva.+/ NADH2 ratios. Las células también necesitan poder sintetizar las macromoléculas apropiadas (proteínas, lípidos, polisacáridos, etc.) y otros componentes estructurales celulares. Para hacer esto, necesitan ser capaces de producir el núcleo, precursores clave de moléculas más complejas, o obtenerlos del medio ambiente.

Difusión y su importancia para las bacterias y arqueas.

El movimiento por difusión es pasivo y desciende por el gradiente de concentración. Para que los compuestos se muevan del exterior al interior de la célula, el compuesto debe poder cruzar la bicapa de fosfolípidos. Si la concentración de una sustancia es más baja dentro de la célula que en el exterior y tiene propiedades químicas que le permiten moverse a través de la membrana celular, ese compuesto tenderá energéticamente a moverse hacia el interior de la célula. Si bien la historia "real" es un poco más compleja y se discutirá con más detalle más adelante, la difusión es uno de los mecanismos que utilizan las bacterias y arqueas para ayudar en el transporte de metabolitos.

La difusión también se puede utilizar para eliminar algunos materiales de desecho. A medida que los productos de desecho se acumulan dentro de la célula, su concentración aumenta en comparación con la del ambiente exterior y el producto de desecho puede salir de la célula. El movimiento dentro de la célula funciona de la misma manera: los compuestos se moverán hacia abajo en su gradiente de concentración, lejos de donde se sintetizan a lugares donde su concentración es baja y, por lo tanto, pueden ser necesarios. La difusión es un proceso aleatorio: la capacidad de dos compuestos o reactivos diferentes para que las reacciones químicas interactúen se convierte en un encuentro de azar. Por lo tanto, en espacios pequeños y confinados, las interacciones o colisiones aleatorias pueden ocurrir con más frecuencia que en espacios grandes.

La capacidad de difusión de un compuesto depende de la viscosidad del disolvente. Por ejemplo, es mucho más fácil para usted moverse en el aire que en el agua (piense en moverse bajo el agua en una piscina). Asimismo, es más fácil nadar en una piscina de agua que en una piscina llena de mantequilla de maní. Si pone una gota de colorante para alimentos en un vaso de agua, se difunde rápidamente hasta que todo el vaso cambia de color. Ahora, ¿qué crees que pasaría si pones esa misma gota de colorante en un vaso de jarabe de maíz (muy viscoso y pegajoso)? El vaso de jarabe de maíz tardará mucho más en cambiar de color.

La relevancia de estos ejemplos es notar que el citoplasma tiende a ser muy viscoso. Contiene muchas proteínas, metabolitos, moléculas pequeñas, etc. y tiene una viscosidad más parecida al jarabe de maíz que al agua. Por lo tanto, la difusión en las células es más lenta y más limitada de lo que esperaba originalmente. Por lo tanto, si las células dependen únicamente de la difusión para mover los compuestos, ¿qué crees que sucede con la eficiencia de estos procesos a medida que las células aumentan de tamaño y sus volúmenes internos se hacen más grandes? ¿Existe un problema potencial para crecer que esté relacionado con el proceso de difusión?

Entonces, ¿cómo se hacen más grandes las células?

Como probablemente concluyó de la discusión anterior, con las células que dependen de la difusión para mover cosas alrededor de la célula, como bacterias y arqueas, el tamaño sí importa. Entonces, ¿cómo supones? Epulopiscium fishelsoni y Thiomargarita namibiensis se hizo tan grande? Eche un vistazo a estos enlaces y vea cómo se ven estas bacterias morfológica y estructuralmente: Epulopiscium fishelsoni y Thiomargarita namibiensis.

Con base en lo que acabamos de discutir, para que las células crezcan, es decir, para que su volumen aumente, el transporte intracelular debe de alguna manera volverse independiente de la difusión. Uno de los grandes avances evolutivos fue la capacidad de las células (células eucariotas) para transportar compuestos y materiales de forma intracelular, independientemente de la difusión. La compartimentación también proporcionó una forma de localizar procesos en orgánulos más pequeños, lo que superó otro problema causado por el gran tamaño. La compartimentación y los complejos sistemas de transporte intracelular han permitido que las células eucariotas se vuelvan muy grandes en comparación con las células bacterianas y arqueales de difusión limitada. Discutiremos soluciones específicas a estos desafíos en las siguientes secciones.

Célula eucariota: estructura y función

Introducción a las células eucariotas

Por definición, células eucariotas son células que contienen un núcleo unido a una membrana, una característica estructural que no está presente en las células bacterianas o arqueales. Además del núcleo, células eucariotas se caracterizan por numerosas orgánulos como el retículo endoplásmico, aparato de Golgi, cloroplastos, mitocondrias y otros.

En secciones anteriores, comenzamos a considerar el desafío del diseño de hacer que las células sean más grandes que una bacteria pequeña; más precisamente, hacer crecer las células a tamaños en los que, a los ojos de la selección natural, se recurre a la difusión de sustancias para su transporte a través de un citosol altamente viscoso. con compensaciones funcionales inherentes que compensan los beneficios más selectivos de crecer. En las conferencias y lecturas sobre la estructura celular bacteriana, descubrimos algunas características morfológicas de las bacterias grandes que les permiten superar eficazmente las barreras de tamaño limitado por difusión (por ejemplo, llenar el citoplasma con una gran vacuola de almacenamiento mantiene un pequeño volumen para la actividad metabólica que sigue siendo compatible con transporte impulsado por difusión).

A medida que hacemos la transición de nuestro enfoque a las células eucariotas, queremos que se acerque al estudio volviendo constantemente al Desafío del diseño. Cubriremos una gran cantidad de estructuras subcelulares que son exclusivas de los eucariotas, y ciertamente se espera que conozca los nombres de estas estructuras u orgánulos, las asocie con una o más "funciones" y las identifique en una caricatura canónica. representación de una célula eucariota. Este ejercicio de memorización es necesario pero no suficiente. También le pediremos que comience a pensar un poco más sobre algunos de los costos y beneficios funcionales y evolutivos (compensaciones) tanto de las células eucariotas en evolución como de varios orgánulos eucariotas, así como sobre cómo una célula eucariota podría coordinar las funciones de diferentes orgánulos. .

Sus instructores, por supuesto, propondrán algunas hipótesis funcionales para que las considere que abordan estos puntos más amplios. Nuestras hipótesis a veces pueden presentarse en forma de afirmaciones como "La cosa A existe

porque

del fundamento B. "Para ser completamente honesto, sin embargo, en muchos casos, en realidad no conocemos todas las presiones selectivas que llevaron a la creación o mantenimiento de ciertas estructuras celulares, y la probabilidad de que una explicación se ajuste a todos los casos es delgado en biología. El vínculo / relación causal implícito en el uso de términos como "

porque

"deben tratarse como buenas hipótesis en lugar de conocimiento objetivo, concreto, indiscutible y factual. Queremos que comprenda estas hipótesis y pueda discutir las ideas presentadas en clase, pero también queremos que satisfaga su propia curiosidad y comience pensando críticamente sobre estas ideas usted mismo. Intente utilizar la rúbrica del Desafío de diseño para explorar algunas de sus ideas. A continuación, intentaremos sembrar preguntas para fomentar esta actividad.

Figura 1. Estas figuras muestran los orgánulos principales y otros componentes celulares de (a) una célula animal típica y (b) una célula vegetal eucariota típica. La célula vegetal tiene una pared celular, cloroplastos, plastidios y una vacuola central, estructuras que no se encuentran en las células animales. Las células vegetales no tienen lisosomas ni centrosomas.

La membrana plasmática

Al igual que las bacterias y las arqueas, las células eucariotas tienen un membrana de plasma, una bicapa de fosfolípidos con proteínas incrustadas que separa el contenido interno de la célula de su entorno circundante. La membrana plasmática controla el paso de moléculas orgánicas, iones, agua y oxígeno dentro y fuera de la célula. Los desechos (como el dióxido de carbono y el amoníaco) también abandonan la célula al pasar a través de la membrana plasmática, generalmente con la ayuda de transportadores de proteínas.

Figura 2. La membrana plasmática eucariota es una bicapa de fosfolípidos con proteínas y colesterol incrustados en ella.

Como se discutió en el contexto de las membranas celulares bacterianas, las membranas plasmáticas de las células eucariotas también pueden adoptar conformaciones únicas. Por ejemplo, la membrana plasmática de las células que, en los organismos multicelulares, se especializan en la absorción, a menudo se pliega en proyecciones en forma de dedos llamadas microvellosidades (singular = microvellosidades); (ver figura a continuación). El "plegado" de la membrana en microvellosidades aumenta de manera efectiva el área de superficie para la absorción mientras afecta mínimamente el volumen citosólico. Estas células se encuentran en el revestimiento del intestino delgado, el órgano que absorbe los nutrientes de los alimentos digeridos.

Un aparte: las personas con enfermedad celíaca tienen una respuesta inmune al gluten, una proteína que se encuentra en el trigo, la cebada y el centeno. La respuesta inmune daña las microvellosidades. Como consecuencia, las personas afectadas tienen una capacidad reducida para absorber nutrientes. Esto puede provocar desnutrición, calambres y diarrea.

Figura 3. Las microvellosidades, que se muestran aquí a medida que aparecen en las células que recubren el intestino delgado, aumentan el área de superficie disponible para la absorción. Estas microvellosidades solo se encuentran en el área de la membrana plasmática que mira hacia la cavidad desde la que se absorberán las sustancias. Crédito: "micrografía", modificación del trabajo de Louisa Howard

El citoplasma

los citoplasma se refiere a la región completa de una célula entre la membrana plasmática y la envoltura nuclear. Está compuesto por orgánulos suspendidos en forma de gel. citosol, el citoesqueleto y varias sustancias químicas (consulte la figura siguiente). A pesar de que el citoplasma consta de un 70 a un 80 por ciento de agua, tiene una consistencia semisólida. Está lleno de gente allí. Las proteínas, los azúcares simples, los polisacáridos, los aminoácidos, los ácidos nucleicos, los ácidos grasos, los iones y muchas otras moléculas solubles en agua compiten por el espacio y el agua.

El núcleo

Por lo general, el núcleo es el orgánulo más prominente de una célula (consulte la figura siguiente) cuando se observa a través de un microscopio. los núcleo (plural = núcleos) alberga el ADN de la célula. Veámoslo con más detalle.

Figura 4. El núcleo almacena cromatina (ADN más proteínas) en una sustancia gelatinosa llamada nucleoplasma. El nucleolo es una región condensada de cromatina donde se produce la síntesis de ribosomas. El límite del núcleo se llama envoltura nuclear. Consta de dos bicapas de fosfolípidos: una membrana externa y una interna. La membrana nuclear es continua con el retículo endoplásmico. Los poros nucleares permiten que las sustancias entren y salgan del núcleo.

La envoltura nuclear

los membrana nuclear, una estructura que constituye el límite más externo del núcleo, es una membrana doble; tanto la membrana interna como la externa de la envoltura nuclear son bicapas de fosfolípidos. La envoltura nuclear también está salpicada de poros basados ​​en proteínas que controlan el paso de iones, moléculas y ARN entre el nucleoplasma y el citoplasma. los nucleoplasma es el líquido semisólido dentro del núcleo donde encontramos la cromatina y el nucleolo, una región condensada de cromatina donde ocurre la síntesis de ribosomas.

Cromatina y cromosomas

Para comprender la cromatina, es útil considerar primero los cromosomas. Cromosomas son estructuras dentro del núcleo que se componen de ADN, el material hereditario. Quizás recuerde que en las bacterias y las arqueas, el ADN generalmente se organiza en uno o más cromosomas circulares. En eucariotas, los cromosomas son estructuras lineales. Cada especie eucariota tiene un número específico de cromosomas en el núcleo de sus células.En los humanos, por ejemplo, el número de cromosomas es 23, mientras que en las moscas de la fruta es 4.

Los cromosomas solo son claramente visibles y distinguibles entre sí mediante microscopía óptica visible cuando la célula se está preparando para dividirse y el ADN está empaquetado de manera apretada por proteínas en formas fácilmente distinguibles. Cuando la célula se encuentra en las fases de crecimiento y mantenimiento de su ciclo de vida, numerosas proteínas todavía están asociadas con los ácidos nucleicos, pero las hebras de ADN se parecen más a un montón de hebras desenrolladas y desordenadas. El término cromatina se utiliza para describir los cromosomas (los complejos proteína-ADN) cuando están condensados ​​y descondensados.

Figura 5. (a) Esta imagen muestra varios niveles de organización de la cromatina (ADN y proteína). (b) Esta imagen muestra cromosomas emparejados. Crédito (b): modificación del trabajo por los NIH; datos de barra de escala de Matt Russell

El nucléolo

Algunos cromosomas tienen secciones de ADN que codifican ARN ribosómico. Un área de tinción oscura dentro del núcleo llamada nucléolo (plural = nucléolos) agrega el ARN ribosómico con proteínas asociadas para ensamblar las subunidades ribosómicas que luego se transportan al citoplasma a través de los poros de la envoltura nuclear.

Nota: posible discusión

Discutan entre ustedes. Utilice la rúbrica Design Challenge para considerar el núcleo con más detalle. ¿Qué "problemas" resuelve un orgánulo como el núcleo? ¿Cuáles son algunas de las cualidades de un núcleo que pueden ser responsables de asegurar su éxito evolutivo? ¿Cuáles son algunas de las ventajas y desventajas de desarrollar y mantener un núcleo? (Cada beneficio tiene algún costo; ¿puede enumerar ambos?) Recuerde, puede haber algunas hipótesis bien establecidas (y es bueno mencionarlas), pero el objetivo del ejercicio aquí es que piense críticamente y discuta críticamente estas ideas usando su "inteligencia" colectiva.

Ribosomas

Ribosomas son las estructuras celulares responsables de la síntesis de proteínas. Cuando se ven a través de un microscopio electrónico, los ribosomas aparecen como grupos (polirribosomas) o como puntos pequeños y únicos que flotan libremente en el citoplasma. Pueden estar adheridos al lado citoplasmático de la membrana plasmática o al lado citoplasmático del retículo endoplásmico y la membrana externa de la envoltura nuclear (dibujo de la célula arriba).

La microscopía electrónica nos ha demostrado que los ribosomas, que son grandes complejos de proteínas y ARN, constan de dos subunidades, llamadas acertadamente grandes y pequeñas (figura siguiente). Los ribosomas reciben sus "instrucciones" para la síntesis de proteínas del núcleo, donde el ADN se transcribe en ARN mensajero (ARNm). El ARNm viaja a los ribosomas, que traducen el código proporcionado por la secuencia de las bases nitrogenadas en el ARNm en un orden específico de aminoácidos en una proteína. Esto se trata con más detalle en la sección que trata el proceso de traducción.

Figura 6. Los ribosomas están formados por una subunidad grande (arriba) y una subunidad pequeña (abajo). Durante la síntesis de proteínas, los ribosomas ensamblan los aminoácidos en proteínas.

Mitocondrias

Mitocondrias (singular = mitocondria) a menudo se denominan "centrales eléctricas" o "fábricas de energía" de una célula porque son el sitio principal de respiración metabólica en eucariotas. Dependiendo de la especie y el tipo de mitocondrias que se encuentren en esas células, las vías respiratorias pueden ser anaeróbicas o aeróbicas. Por definición, cuando la respiración es aeróbica, el electrón terminal es el oxígeno; cuando la respiración es anaeróbica, un compuesto distinto del oxígeno funciona como aceptor terminal de electrones. En cualquier caso, el resultado de estos procesos respiratorios es la producción de ATP a través de la fosforilación oxidativa, de ahí el uso de términos "central eléctrica" ​​y / o "fábrica de energía" para describir este orgánulo. Casi todas las mitocondrias también poseen un pequeño genoma que codifica genes cuyas funciones están típicamente restringidas a la mitocondria.

En algunos casos, la cantidad de mitocondrias por célula se puede ajustar, dependiendo, por lo general, de la demanda de energía. Por ejemplo, es posible que las células musculares que se utilizan, que por extensión tienen una mayor demanda de ATP, a menudo tengan un número significativamente mayor de mitocondrias que las células que no tienen una alta carga de energía.

La estructura de las mitocondrias puede variar significativamente según el organismo y el estado del ciclo celular que se está observando. Sin embargo, la imagen típica de un libro de texto muestra las mitocondrias como orgánulos de forma ovalada con una doble membrana interna y externa (ver la figura siguiente); aprenda a reconocer esta representación genérica. Tanto la membrana interna como la externa son bicapas de fosfolípidos incrustadas con proteínas que median el transporte a través de ellas y catalizan varias otras reacciones bioquímicas. La capa de la membrana interna tiene pliegues llamados crestas que aumentan la superficie en la que se pueden incrustar las proteínas de la cadena respiratoria. La región dentro de las crestas se llama mitocondrial. matriz y contiene, entre otras cosas, enzimas del ciclo del TCA. Durante la respiración, los complejos de la cadena respiratoria bombean protones desde la matriz a una región conocida como Espacio Intermembrano (entre las membranas interna y externa).

Figura 7. Esta micrografía electrónica muestra una mitocondria vista con un microscopio electrónico de transmisión. Este orgánulo tiene una membrana externa y una interna. La membrana interna contiene pliegues, llamados crestas, que aumentan su superficie. El espacio entre las dos membranas se llama espacio intermembrana y el espacio dentro de la membrana interna se llama matriz mitocondrial. La síntesis de ATP tiene lugar en la membrana interna. Crédito: modificación del trabajo de Matthew Britton; datos de barra de escala de Matt Russell

Nota: posible discusión

Discuta: Procesos como la glucólisis, la biosíntesis de lípidos y la biosíntesis de nucleótidos tienen compuestos que se incorporan al ciclo del TCA, algunos de los cuales ocurren en las mitocondrias. ¿Cuáles son algunos de los desafíos funcionales asociados con la coordinación de procesos que tienen un conjunto común de moléculas si las enzimas se secuestran en diferentes compartimentos celulares?

Peroxisomas

Peroxisomas son orgánulos pequeños y redondos encerrados por membranas simples. Estos orgánulos llevan a cabo reacciones redox que oxidan y descomponen los ácidos grasos y los aminoácidos. También ayudan a desintoxicar muchas toxinas que pueden ingresar al cuerpo. Muchas de estas reacciones redox liberan peróxido de hidrógeno, H2O2, que dañaría las células; sin embargo, cuando estas reacciones se limitan a los peroxisomas, las enzimas descomponen de manera segura el H2O2 en oxígeno y agua. Por ejemplo, el alcohol es desintoxicado por peroxisomas en las células del hígado. Los glioxisomas, que son peroxisomas especializados en las plantas, son responsables de convertir las grasas almacenadas en azúcares.

Vesículas y vacuolas

Vesículas y vacuolas son sacos unidos a una membrana que funcionan durante el almacenamiento y el transporte. Aparte del hecho de que las vacuolas son algo más grandes que las vesículas, existe una distinción muy sutil entre ellas: las membranas de las vesículas pueden fusionarse con la membrana plasmática u otros sistemas de membranas dentro de la célula. Además, algunos agentes, como las enzimas dentro de las vacuolas de las plantas, descomponen las macromoléculas. La membrana de una vacuola no se fusiona con las membranas de otros componentes celulares.

Células animales versus células vegetales

En este punto, sabes que cada célula eucariota tiene una membrana plasmática, citoplasma, núcleo, ribosomas, mitocondrias, peroxisomas y, en algunos casos, vacuolas. Hay algunas diferencias notables entre las células animales y vegetales que vale la pena señalar. Aquí hay una breve lista de diferencias con las que queremos que se familiarice y una descripción ligeramente ampliada a continuación:

1. Mientras que todas las células eucariotas utilizan microtúbulos y proteínas motoras, los mecanismos basados ​​en la segregación de los cromosomas durante la división celular, las estructuras utilizadas para organizar estos microtúbulos difieren en las plantas y en las células animales y de levadura. Las células animales y de levadura organizan y anclan sus microtúbulos en estructuras llamadas centros organizadores de microtúbulos (MTOC). Estas estructuras están compuestas por estructuras llamadas centriolos que están compuestas principalmente de α-tubulina, β-tubulina y otras proteínas. Dos centriolos se organizan en una estructura llamada centrosoma. Por el contrario, en las plantas, aunque los microtúbulos también se organizan en paquetes discretos, no hay estructuras llamativas similares a las MTOC que se observan en las células animales y de levadura. Más bien, dependiendo del organismo, parece que puede haber varios lugares donde estos haces de microtúbulos pueden nuclearse desde lugares llamados centros organizadores de microtúbulos acentriolares (sin centríolo). Un tercer tipo de tubulina, la γ-tubulina, parece estar implicado, pero nuestro conocimiento de los mecanismos precisos que utilizan las plantas para organizar los husos de los microtúbulos aún es irregular.

2. Las células animales suelen tener orgánulos llamados lisosomas responsables de la degradación de biomoléculas. Algunas células vegetales contienen orgánulos degradantes funcionalmente similares, pero existe un debate sobre cómo deben nombrarse. Algunos biólogos de plantas llaman lisosomas a estos orgánulos, mientras que otros los agrupan en la categoría general de plástidos y no les dan un nombre específico.

3. Las células vegetales tienen una pared celular, cloroplastos y otros plástidos especializados, y una gran vacuola central, mientras que las células animales no.

El centrosoma

los centrosoma es un centro organizador de microtúbulos que se encuentra cerca de los núcleos de las células animales. Contiene un par de centriolos, dos estructuras que se encuentran perpendiculares entre sí (consulte la figura siguiente). Cada centríolo es un cilindro de nueve tripletes de microtúbulos.

Figura 8. El centrosoma consta de dos centríolos que se encuentran en ángulo recto entre sí. Cada centríolo es un cilindro formado por nueve tripletes de microtúbulos. Las proteínas no tubulínicas (indicadas por las líneas verdes) mantienen unidos los tripletes de microtúbulos.

El centrosoma (el orgánulo donde se originan todos los microtúbulos en animales y levaduras) se replica antes de que una célula se divida, y los centriolos parecen tener algún papel en tirar de los cromosomas duplicados hacia los extremos opuestos de la célula en división. Sin embargo, la función exacta de los centriolos en la división celular sigue sin estar clara, ya que las células a las que se les ha eliminado el centrosoma aún pueden dividirse, y las células vegetales, que carecen de centrosomas, son capaces de dividirse.

Lisosomas

Las células animales tienen otro conjunto de orgánulos que no se encuentran en las células vegetales: los lisosomas. Coloquialmente, el lisosomas a veces se les llama el "triturador de basura" de la celda. Las enzimas dentro de los lisosomas ayudan a la descomposición de proteínas, polisacáridos, lípidos, ácidos nucleicos e incluso orgánulos "desgastados". Estas enzimas son activas a un pH mucho más bajo que el del citoplasma. Por lo tanto, el pH dentro de los lisosomas es más ácido que el pH del citoplasma. En las células vegetales, muchos de los mismos procesos digestivos tienen lugar en las vacuolas.

La pared celular

Si examina el diagrama anterior que muestra células vegetales y animales, verá en el diagrama de una célula vegetal una estructura externa a la membrana plasmática llamada pared celular. La pared de la celda es una cubierta rígida que protege la celda, proporciona soporte estructural y da forma a la celda. Las células de hongos y protistan también tienen paredes celulares. Mientras que el componente principal de las paredes celulares bacterianas es el peptidoglicano, la principal molécula orgánica en la pared celular vegetal es la celulosa (ver estructura a continuación), un polisacárido formado por subunidades de glucosa.

Figura 9. La celulosa es una cadena larga de moléculas de β-glucosa conectadas por un enlace 1-4. Las líneas discontinuas en cada extremo de la figura indican una serie de muchas más unidades de glucosa. El tamaño de la página hace que sea imposible representar una molécula de celulosa completa.

Cloroplastos

Cloroplastos son orgánulos de células vegetales que realizan la fotosíntesis. Al igual que las mitocondrias, los cloroplastos tienen su propio ADN y ribosomas, pero los cloroplastos tienen una función completamente diferente.

Al igual que las mitocondrias, los cloroplastos tienen membranas externas e internas, pero dentro del espacio encerrado por la membrana interna de un cloroplasto hay un conjunto de sacos de membrana llenos de líquido interconectados y apilados llamados tilacoides (figura siguiente). Cada pila de tilacoides se llama granum (plural = grana). El líquido encerrado por la membrana interna que rodea al grana se llama estroma.

Figura 10. El cloroplasto tiene una membrana externa, una membrana interna y estructuras de membrana llamadas tilacoides que se apilan en grana. El espacio dentro de las membranas tilacoides se llama espacio tilacoide. Las reacciones de captación de luz tienen lugar en las membranas tilacoides y la síntesis de azúcar tiene lugar en el líquido dentro de la membrana interna, que se llama estroma. Los cloroplastos también tienen su propio genoma, que está contenido en un solo cromosoma circular.

Los cloroplastos contienen un pigmento verde llamado clorofila, que captura la energía luminosa que impulsa las reacciones de la fotosíntesis. Al igual que las células vegetales, los protistas fotosintéticos también tienen cloroplastos. Algunas bacterias realizan la fotosíntesis, pero su clorofila no queda relegada a un orgánulo.

Conexión de evolución

Endosimbiosis

Hemos mencionado que tanto las mitocondrias como los cloroplastos contienen ADN y ribosomas. ¿Te has preguntado por qué? Hay pruebas contundentes que apuntan a la endosimbiosis como explicación.

La simbiosis es una relación en la que los organismos de dos especies distintas dependen entre sí para su supervivencia. La endosimbiosis (endo- = "dentro") es una relación mutuamente beneficiosa en la que un organismo vive dentro del otro. Las relaciones endosimbióticas abundan en la naturaleza. Por ejemplo, algunos microbios que viven en nuestras vías digestivas producen vitamina K. Se dice que la relación entre estos microbios y nosotros (sus anfitriones) es mutuamente beneficiosa o simbiótica. La relación es beneficiosa para nosotros porque somos incapaces de sintetizar la vitamina K; los microbios lo hacen por nosotros. La relación también es beneficiosa para los microbios porque reciben abundante alimento del entorno del intestino grueso y están protegidos tanto de otros organismos como de la desecación.

Los científicos han notado durante mucho tiempo que las bacterias, las mitocondrias y los cloroplastos son de tamaño similar. También sabemos que las bacterias tienen ADN y ribosomas, al igual que las mitocondrias y los cloroplastos. Los científicos creen que las células huésped y las bacterias formaron una relación endosimbiótica cuando las células huésped ingirieron bacterias aeróbicas y autótrofas (cianobacterias) pero no las destruyeron. A lo largo de muchos millones de años de evolución, estas bacterias ingeridas se especializaron más en sus funciones, convirtiéndose las bacterias aeróbicas en mitocondrias y las bacterias autótrofas en cloroplastos. Habrá más sobre esto más adelante en la lectura.

La vacuola central

Anteriormente, mencionamos las vacuolas como componentes esenciales de las células vegetales. Si observa la figura de dibujos animados de la célula vegetal, verá que representa una gran vacuola central que ocupa la mayor parte del área de la célula. los vacuola central juega un papel clave en la regulación de la concentración de agua de la célula en condiciones ambientales cambiantes.

Factoide tonto de la vacuola: ¿Alguna vez has notado que si olvidas regar una planta durante unos días, se marchita? Eso se debe a que a medida que la concentración de agua en el suelo se vuelve más baja que la concentración de agua en la planta, el agua sale de las vacuolas centrales y el citoplasma. A medida que la vacuola central se contrae, deja la pared celular sin apoyo. Esta pérdida de apoyo a las paredes celulares de las células vegetales da como resultado la apariencia marchita de la planta.

La vacuola central también apoya la expansión de la celda. Cuando la vacuola central retiene más agua, la célula se agranda sin tener que invertir mucha energía en sintetizar nuevo citoplasma.

La descripción general del método científico

Un ejemplo de simplificación excesiva que confunde a muchos estudiantes de biología (particularmente al comienzo de sus estudios) es el uso del lenguaje que oculta el proceso experimental utilizado para construir conocimiento. En aras de la conveniencia, a menudo contamos historias sobre sistemas biológicos como si estuviéramos presentando hechos incuestionables. Sin embargo, aunque a menudo escribimos y hablamos sobre temas de biología con una convicción que da la apariencia de conocimiento "fáctico", la realidad suele estar más matizada y llena de incertidumbres significativas. La presentación "fáctica" del material (por lo general sin discusión de la evidencia o confianza en la evidencia) juega con nuestra tendencia natural a sentirnos bien acerca de "saber" cosas, pero tiende a crear una falsa sensación de seguridad en el estado del conocimiento y no lo hace. poco para fomentar el uso de la imaginación o el desarrollo del pensamiento crítico.

Una mejor manera de describir nuestro conocimiento sobre el mundo natural sería calificar explícitamente que lo que sabemos que es "verdadero" en ciencia representa solo nuestra mejor comprensión actual de un tema; un entendimiento que aún no ha sido refutado por la experimentación. Desafortunadamente, la calificación repetida se vuelve bastante engorrosa. Lo importante que debemos recordar es que, si bien no podemos decirlo explícitamente, todo el conocimiento que discutimos en clase representa solo lo mejor de nuestro conocimiento actual. Algunas ideas han resistido la experimentación repetida y variada, mientras que otros temas aún no se han probado de manera tan exhaustiva. Entonces, si no estamos tan seguros de las cosas como a veces nos gustaría creer, ¿cómo sabemos en qué confiar y en qué ser escépticos? La respuesta completa no es trivial, pero comienza con el desarrollo de una comprensión de la proceso que utilizamos en la ciencia para construir nuevos conocimientos. El método científico es el

proceso

mediante el cual se desarrollan nuevos conocimientos. Si bien el proceso se puede describir con largas listas de "pasos" (que a menudo se ven en los libros de texto), sus elementos centrales se pueden describir de manera más sucinta.

Descripción sucinta del método científico (adaptado de Feynman)

  1. Haz una observación sobre el mundo.
  2. Proponga una posible explicación de la observación.
  3. Pruebe la explicación experimentando.
  4. Si la explicación no está de acuerdo con el experimento, la explicación es incorrecta.

En esencia, ¡eso es todo! En la ciencia puede haber múltiples explicaciones o ideas propuestas simultáneamente que se prueban mediante experimentos. Las ideas que fallan en la experimentación quedan atrás. Las ideas que sobreviven a la experimentación avanzan y, a menudo, se vuelven a probar mediante experimentos alternativos hasta que también fracasan o se mantienen.

Hacer una observación y hacer una pregunta

La capacidad de hacer observaciones útiles y / o hacer preguntas significativas requiere curiosidad, creatividad e imaginación; esto no se puede exagerar. De hecho, históricamente, es ante todo la aplicación de estas habilidades, quizás más que la habilidad técnica, lo que ha llevado a grandes avances en la ciencia. Mucha gente piensa que hacer observaciones significativas y hacer preguntas útiles es la parte más fácil del método científico. Este no es siempre el caso.¿Por qué? ¡Ver lo que otros aún no han preguntado y la creatividad requiere trabajo y reflexión profunda! Además, nuestros sentidos de observación a menudo están sesgados por la experiencia de la vida, el conocimiento previo o incluso nuestra propia biología. Estos prejuicios subyacentes influyen en cómo vemos el mundo, cómo interpretamos lo que vemos y qué nos interesa en última instancia. Esto significa que cuando miramos el mundo, podemos pasar por alto muchas cosas que en realidad están justo debajo de nuestras narices. Douglas Adams, mejor conocido por su libro titulado La Guía del autoestopista galáctico, una vez expandido sobre este punto escribiendo:

"Las suposiciones más engañosas son las que ni siquiera sabes que estás haciendo".

Por lo tanto, los científicos deben estar conscientes de cualquier sesgo subyacente y cualquier suposición que pueda influir en la forma en que internalizan e interpretan las observaciones. Esto incluye abordar nuestro sesgo de que la variedad de lugares donde obtenemos nuestro conocimiento (es decir, libros de texto, instructores, Internet) representan la verdad absoluta con una buena dosis de escepticismo. Necesitamos aprender a examinar la evidencia subyacente a los "hechos" que supuestamente conocemos y hacer juicios críticos sobre cuánto confiamos en ese conocimiento. De manera más general, tomarse el tiempo para hacer observaciones cuidadosas y descubrir cualquier suposición y sesgo que pueda influir en la forma en que se interpretan es, por lo tanto, un tiempo bien invertido. Esta habilidad, como todas las demás, debe desarrollarse y requiere práctica, y trataremos de comenzar con esto en BIS2A.

Para divertirse y para poner a prueba sus habilidades de observación, Google "pruebas de observación". Muchos de los resultados de la búsqueda lo llevarán a pruebas psicológicas interesantes y / o videos que ilustran lo difícil que puede ser una observación precisa.

Generando una hipótesis comprobable

La "posible explicación" a la que se hace referencia en el paso tres anterior tiene un nombre formal; se llama un hipótesis. Una hipótesis no es una suposición aleatoria. Una hipótesis es una explicación educada (basada en conocimientos previos o un nuevo punto de vista) de un evento u observación. Por lo general, es más útil si se puede probar una hipótesis científica. Esto requiere que existan las herramientas para realizar mediciones informativas sobre el sistema y que el experimentador tenga suficiente control sobre el sistema en cuestión para realizar las observaciones necesarias.

La mayoría de las veces, los comportamientos del sistema que el experimentador desea probar pueden verse influenciados por muchos factores. Llamamos a los comportamientos y factores variables dependientes e independientes, respectivamente. La variable dependiente es el comportamiento que debe explicarse, mientras que las variables independientes son todas las demás cosas que pueden cambiar e influir en el comportamiento de la variable dependiente. Por ejemplo, un experimentador que ha desarrollado un nuevo fármaco para controlar la presión arterial puede querer probar si su nuevo fármaco influye realmente en la presión arterial. En este ejemplo, el sistema es el cuerpo humano, la variable dependiente puede ser la presión arterial y las variables independientes pueden ser otros factores que cambian e influyen en la presión arterial, como la edad, el sexo y los niveles de varios factores solubles en el torrente sanguíneo.

Nota

En BIS2A, y más allá, preferimos evitar el uso de un lenguaje como "el experimento demostró su hipótesis" cuando nos referimos a un caso como el ejemplo de presión arterial anterior. Más bien diríamos, "el experimento es consistente con su hipótesis". Tenga en cuenta que, por conveniencia, nos referimos a la hipótesis alternativa simplemente como "su hipótesis". Sería más correcto afirmar que "el experimento falsificó su hipótesis nula y es consistente con su hipótesis alternativa". ¿Por qué tomar este atajo ya que al hacerlo agrega confusión cuando un estudiante está tratando de aprender? En este caso, se hizo para ilustrar el punto anterior sobre los atajos de idioma y, por lo tanto, la explicación extensa. Sin embargo, tenga en cuenta este atajo de uso común y aprenda a asegurarse de que usted mismo puede leer en el significado correcto.

Nota: posible discusión

¿Qué significa la afirmación sobre la falsificación de hipótesis en sus propias palabras? ¿Por qué la falsificación es fundamental para el método científico?

Control S

En un caso ideal, un experimento incluirá grupos de control. Los grupos de control son condiciones experimentales en las que los valores de las variables independientes (puede haber más de una) se mantienen tan cerca de los del grupo experimental con la excepción de la variable independiente que se está probando. En el ejemplo de la presión arterial, un escenario ideal sería tener un grupo idéntico de personas tomando el medicamento y otro grupo de personas idéntico a los del grupo experimental tomando una pastilla que contenga algo que se sabe que no influye en la presión arterial. En este ejemplo simplificado, todas las variables independientes son idénticas en los grupos de control y experimental, con la excepción de la presencia o ausencia del nuevo fármaco. En estas circunstancias, si el valor de la variable dependiente (presión arterial) del grupo experimental difiere del del grupo control, se puede concluir razonablemente que la diferencia debe deberse a la diferencia en la variable independiente (la presencia / ausencia de la variable independiente). droga). Este es, por supuesto, el ideal. En la vida real, es imposible realizar el experimento de dosificación del fármaco propuesto; la gran cantidad de posibles variables independientes en un grupo de pacientes potenciales sería alta. Afortunadamente, aunque los estadísticos han venido al rescate en la vida real, no es necesario que comprenda los matices de estos problemas estadísticos en BIS2A.

Precisión en la medición, incertidumbre y replicación

Finalmente, mencionamos la noción intuitiva de que las herramientas utilizadas para realizar las mediciones en un experimento deben ser razonablemente precisas. ¿Qué tan exacto? Deben ser lo suficientemente precisos para realizar mediciones con suficiente certeza para sacar conclusiones sobre si los cambios en las variables independientes realmente influyen en el valor de una variable dependiente. Si tomamos, una vez más, el ejemplo de presión arterial anterior. En ese experimento, asumimos la importante suposición de que el experimentador tenía herramientas que le permitían realizar mediciones precisas de los cambios en la presión arterial asociados con los efectos del fármaco. Por ejemplo, si los cambios asociados con el fármaco oscilaron entre 0 y 3 mmHg y su medidor midió con capacidad los cambios en la presión arterial con una certeza de +/- 5 mmHg, no podría haber tomado las medidas necesarias para probar su hipótesis o se habría perdido viendo el efecto de la droga. Por el bien del ejemplo, asumimos que ella tenía un mejor instrumento y que podía estar segura de que los cambios que midió eran de hecho diferencias debidas al tratamiento farmacológico y que no se debían a errores de medición, variabilidad de muestra a muestra. , u otras fuentes de variación que reducen la confianza de las conclusiones que se extraen del experimento.

El tema del error de medición nos lleva a mencionar que existen muchas otras posibles fuentes de incertidumbre en los datos experimentales que ustedes, como estudiantes, deberán conocer en última instancia. Estas fuentes de error tienen mucho que ver con determinar qué tan seguros estamos de que los experimentos han refutado una hipótesis, cuánto debemos confiar en la interpretación de los resultados experimentales y, por extensión, en nuestro estado actual de conocimiento. Incluso en esta etapa, reconocerá algunas estrategias experimentales utilizadas para lidiar con estas fuentes de incertidumbre (es decir, realizar mediciones en múltiples muestras, crear experimentos repetidos). Más adelante aprenderá más sobre esto en sus cursos de estadística.

Sin embargo, por ahora debe tener en cuenta que los experimentos conllevan un cierto grado de confianza en los resultados y que el grado de confianza en los resultados puede verse influenciado por muchos factores. Desarrollar un escepticismo saludable implica, entre otras cosas, aprender a evaluar la calidad de un experimento y la interpretación de los hallazgos y aprender a hacer preguntas sobre cosas como esta.

Nota: posible discusión

Después de mudarse a California para asistir a UC Davis, se ha enamorado de los tomates frescos. Decide que los tomates en las tiendas simplemente no saben bien y decide cultivar los suyos.

Planta plantas de tomate por todo su patio trasero; cada espacio libre ahora tiene una plántula de tomate recién plantada de la misma variedad. Ha plantado tomates en el suelo a plena luz del sol y junto a su casa a plena sombra.

Observación: Después del primer año de cosecha, haces el observación que las plantas que crecen a plena sombra casi siempre parecen más cortas que las que están a pleno sol. Crees que tienes una explicación (hipótesis) razonable para esta observación.

Con base en la información anterior, crea la siguiente hipótesis para explicar las diferencias de altura que notó en sus tomates:

Hipótesis: La altura que alcanzan mis plantas de tomate se correlaciona positivamente con la cantidad de luz solar a la que están expuestas (por ejemplo, cuanto más sol recibe la planta, más alta será).

Esta hipótesis es comprobable y falsable. Entonces, el próximo verano decides probar tu hipótesis.

Esta hipótesis también te permite hacer una predicción. En este caso, podría predecir que SI tuviera que sombrear un conjunto de tomates en la parte soleada del jardín, ENTONCES esas plantas serían más cortas que sus vecinas a pleno sol.

Diseñas un experimento para probar tu hipótesis comprando la misma variedad de tomate que plantaste el año anterior y siembras todo tu jardín nuevamente. Este año, sin embargo, decides hacer dos cosas diferentes:

  1. Creas una estructura de sombra que colocas sobre un pequeño subconjunto de plantas en la parte soleada de tu jardín.
  2. Construye un artilugio con espejos que redirige un poco de luz solar a un pequeño subconjunto de plantas que se encuentran en la parte sombreada del jardín.

Pregunta 1: Usamos un atajo arriba. ¿Puede crear declaraciones tanto para la hipótesis nula como para la alternativa? Trabaja con tus compañeros de clase para hacer esto.

Pregunta 2: ¿Por qué creas una estructura de sombra? ¿Qué es esta prueba? Basado en su hipótesis, ¿qué predice que sucederá con las plantas bajo la estructura de sombra?

Pregunta 3: ¿Por qué creas el artilugio del espejo? ¿Por qué potencialmente necesita este artilugio si ya tiene la estructura de sombra?

Nuevos datos: Al final del verano, mide la altura de sus plantas de tomate y encuentra, una vez más, que las plantas en la parte soleada del jardín son de hecho más altas que las de la parte sombreada del jardín. Sin embargo, nota que no hay diferencia de altura entre las plantas debajo de su estructura de sombra y las que están justo al lado de la estructura a pleno sol. Además, nota que las plantas en la parte sombreada del jardín tienen aproximadamente la misma altura, incluidas las que tenían luz adicional brillando sobre ellas a través de su artilugio de espejo.

Pregunta 4: ¿A qué te lleva a concluir este experimento? ¿Qué intentarías hacer a continuación?

Pregunta 5: Imagine un escenario alternativo en el que descubrió, como antes, que las plantas en la parte soleada del patio tenían todas la misma altura (incluso las que estaban debajo de su estructura de sombra) pero que las plantas en la parte sombreada del patio que tenían "extra La luz de su artilugio espejo se hizo más alta que la de sus vecinos inmediatos. ¿Qué diría esto sobre su hipótesis alternativa? ¿Hipótesis nula? ¿Qué harías después?

Pregunta 6: ¿Qué suposiciones está haciendo sobre la capacidad de realizar mediciones en este experimento? ¿Qué influencia podrían tener estos supuestos en su interpretación de los resultados?

En esta clase, ocasionalmente se le pedirá que cree una hipótesis, interprete los datos y diseñe experimentos con los controles adecuados. Todas estas habilidades requieren práctica para dominarlas; podemos comenzar a practicarlas en BIS2A. Nuevamente, aunque no esperamos que sea un maestro después de leer este texto, asumiremos que lo ha leído durante la primera semana y que los conceptos asociados no son completamente nuevos para usted. Siempre puede volver a este texto como recurso para refrescarse.

Descargo de responsabilidad

Si bien el tratamiento anterior del método experimental es muy básico (sin duda, agregará numerosos niveles de sofisticación a estas ideas básicas a medida que continúe en sus estudios), debería servir como una introducción suficiente al tema de BIS2A. El punto más importante para recordar de esta sección es que el conocimiento representado en este curso, aunque a veces se representa inadvertidamente como un hecho irrefutable, es en realidad solo la hipótesis más actual sobre cómo suceden ciertas cosas en biología que aún no se han falsificado mediante experimentos.

El desafío del diseño

Sus instructores de BIS2A han ideado algo que llamamos "El desafío del diseño" para ayudarnos a abordar los temas que cubrimos en el curso desde una perspectiva de resolución de problemas y / o diseño. Esta herramienta didáctica nos ayuda a:

• Desarrollar un estado de ánimo o una forma de abordar el material y
• diseñar un conjunto de pasos secuenciales que ayuden a estructurar el pensamiento sobre los temas del curso en un contexto de resolución de problemas.

¿Cómo se pretende que funcione? Cuando nos encontramos con un tema en clase, "El desafío del diseño" nos anima a pensar en él de la siguiente manera centrada en la resolución de problemas:

  1. Identificar el (los) problema (s) - esto puede incluir identificar problemas "grandes" y también descomponerlos en subproblemas anidados "más pequeños"
  2. Determinar criterios para soluciones exitosas.
  3. Identificar y / o imaginar posibles soluciones.
  4. Evaluar las soluciones propuestas frente a los criterios de éxito.
  5. Elige una solución

Al utilizar la estructura del desafío de diseño, los temas que normalmente se presentan como listas de hechos e historias se transforman en acertijos o problemas que deben resolverse. Por ejemplo, la discusión sobre el tema de la división celular está motivada por un problema. El enunciado del problema puede ser: "La celda necesita dividirse". Algunos de los criterios para el éxito pueden incluir la necesidad de tener una copia casi idéntica de ADN en cada célula hija, distribuir orgánulos entre las células hijas para que cada una siga siendo viable, etc. "dividir" problema. Luego, uno puede explorar cuáles son los desafíos y tratar de usar el conocimiento y la imaginación existentes para proponer algunas soluciones para cada uno de esos problemas. Se pueden evaluar diferentes soluciones y luego comparar con lo que parece haber hecho la Naturaleza (al menos en los casos que están bien estudiados).

Este ejercicio requiere que usemos la imaginación y el pensamiento crítico. También anima al alumno y al instructor a pensar críticamente sobre por qué es importante estudiar el tema en particular. El enfoque de Design Challenge para la enseñanza de la biología intenta hacer ¡el estudiante y el instructor se enfocan en las preguntas centrales importantes que impulsaron el desarrollo del conocimiento en primer lugar! También anima a los estudiantes a soñar con nuevas ideas e interactuar con el material de una manera centrada en preguntas / problemas en lugar de centrarse en “hechos”. El enfoque centrado en preguntas / problemas es diferente al que la mayoría de la gente está acostumbrada, pero en última instancia es más útil para desarrollar habilidades, marcos mentales y conocimientos que se transferirán a otros problemas que encontrarán durante sus estudios y más allá.

Ejemplo

Por ejemplo, el problema rector en BIS2A es comprender "Cómo construir una celda". Este problema bastante complejo se dividirá en varios subproblemas más pequeños que incluyen:

  • Adquirir los bloques de construcción para construir partes celulares del medio ambiente.
  • Adquirir la energía para construir partes celulares del medio ambiente.
  • Transformar los bloques de construcción de la celda entre diferentes formas.
  • transferir energía entre diferentes formas de almacenamiento
  • creando una nueva celda a partir de una celda vieja
  • problemas que identificamos en clase

A medida que exploramos estos subproblemas, a veces exploraremos algunas de las diferentes formas en que la biología ha abordado cada tema. Sin embargo, a medida que nos adentramos en los detalles, asegurémonos de mantenernos enfocados y no olvidar la importancia de permanecer siempre vinculados a las preguntas / problemas que nos motivaron a hablar sobre los detalles en el primer lugar.

Método científico frente al desafío del diseño

En este punto, podría estar pensando: "¿Cuál es la diferencia entre el método científico y la rúbrica del desafío de diseño y por qué necesito ambos?" No es una pregunta infrecuente, así que veamos si podemos aclarar esto ahora.

El desafío del diseño y el método científico son procesos que comparten cualidades similares. Sin embargo, la característica distintiva crítica es el propósito detrás de cada uno de los procesos. El método científico es un proceso utilizado para eliminar posibles respuestas a preguntas. Un escenario típico en el que se podría usar el método científico involucraría a alguien haciendo una observación, proponiendo múltiples explicaciones, diseñando un experimento que podría ayudar a eliminar una o más de las explicaciones y reflexionando sobre el resultado. Por el contrario, el proceso de diseño se utiliza para crear soluciones a problemas. Un escenario típico para el desafío de diseño comenzaría con un problema que necesita ser resuelto, definiendo criterios para una resolución exitosa, ideando múltiples soluciones posibles que cumplan con los criterios de éxito y seleccionando una solución o reflexionando sobre los cambios que podrían realizarse en los diseños. cumplir con los criterios de éxito. Una diferencia operativa clave es que el desafío del diseño requiere que se definan los criterios para el éxito, mientras que el método científico no.

Si bien ambos son similares, las diferencias siguen siendo reales y debemos practicar ambos procesos. Afirmaremos que usamos ambos procesos en la "vida real" todo el tiempo. Un médico, por ejemplo, utilizará ambos procesos de forma interactiva mientras formula hipótesis que intentan determinar qué podría estar causando las dolencias de su paciente. Ella se dará la vuelta y utilizará el proceso de diseño para construir un curso de tratamiento que cumpla con ciertos criterios de éxito. Un científico puede estar inmerso en la generación de hipótesis, pero eventualmente necesitará usar un proceso de diseño para construir un experimento que, dentro de ciertos criterios de éxito definibles, lo ayudará a responder una pregunta.

Ambos procesos, aunque similares, son importantes para usar en diferentes situaciones y queremos comenzar a mejorar en ambos.

Modelos y simplificación de supuestos

Creando modelos de cosas reales

La vida es complicada. Para ayudarnos a comprender lo que vemos a nuestro alrededor, tanto en nuestra vida cotidiana como en la ciencia o la ingeniería, a menudo construimos modelos. Un aforismo común dice: todos los modelos son incorrectos, pero algunos son útiles. Es decir, no importa lo sofisticados que sean, todos los modelos son aproximaciones de algo real. Si bien no son “lo real” (y por lo tanto son incorrectos), los modelos son útiles cuando nos permiten hacer predicciones sobre la vida real que podemos usar. Los modelos vienen en una variedad de formas que incluyen, pero no se limitan a:

Tipos de modelos

  • Modelos físicos: son objetos tridimensionales que podemos tocar.
  • Dibujos: Pueden ser en papel o en la computadora y en 2-D o 3-D virtual. Principalmente los miramos.
  • Modelos matemáticos: describen algo en la vida real en términos matemáticos. Los usamos para calcular el comportamiento de la cosa o proceso que queremos comprender.
  • Modelos verbales o escritos: estos modelos se comunican en lenguaje escrito o hablado.
  • Modelos mentales: estos modelos se construyen en nuestra mente y los usamos para crear otros tipos de modelos y para comprender las cosas que nos rodean.

Simplificando supuestos


Por lo general, tanto en la ciencia como en la vida cotidiana, se prefieren los modelos simples a los complejos. Crear modelos simples de cosas reales complejas requiere que hagamos lo que se conoce como simplificando supuestos. Como su nombre lo indica, simplificando supuestos son supuestos que se incluyen en el modelo para simplificar el análisis tanto como sea posible. Cuando un modelo simplificado ya no predice el comportamiento del objeto real dentro de límites aceptables, se han hecho demasiados supuestos simplificadores. Cuando se obtiene poco valor predictivo al agregar más detalles a un modelo, es probable que sea demasiado complejo. Echemos un vistazo a los diferentes tipos de modelos de diferentes disciplinas y señalemos sus supuestos simplificadores.

Un ejemplo de la física: un bloque en un plano sin fricción

Figura 1. Un dibujo lineal que modela un bloque (de cualquier material) sentado en un plano inclinado genérico. En este ejemplo, algunos simplificando supuestos son hechos. Por ejemplo, se ignoran los detalles de los materiales del bloque y el plano. A menudo, también podríamos, por conveniencia, suponer que el avión no tiene fricción. los simplificando supuestos Permita que el estudiante practique pensando cómo equilibrar las fuerzas que actúan sobre el bloque cuando está elevado en un campo de gravedad y ver que la superficie sobre la que está sentado no es perpendicular al vector de gravedad (mg). Esto simplifica las matemáticas y le permite al estudiante enfocarse en la geometría del modelo y cómo representarlo matemáticamente. El modelo y su simplificando supuestos, podría hacer un trabajo razonablemente bueno al predecir el comportamiento de un cubo de hielo que se desliza por un plano inclinado de vidrio, pero probablemente haría un mal trabajo al predecir el comportamiento de una esponja húmeda en un plano inclinado recubierto con papel de lija. El modelo se simplificaría demasiado para el último escenario.

Fuente: Elaborado por Marc T. Facciotti (Trabajo propio)

Un ejemplo de biología: un diagrama de cinta de una proteína—Tla proteína transmembrana bacteriorrodopsina

Figura 2. Este es un modelo de dibujos animados de la proteína transmembrana bacteriorrodopsina. La proteína se representa como una cinta azul claro y violeta (los diferentes colores resaltan la hélice alfa y la hoja beta, respectivamente), un ion cloruro se representa como una esfera amarilla, las esferas rojas representan moléculas de agua, las bolas y palos rosas representan una molécula retiniana ubicada en el "interior" de la proteína, y las bolas y palos de color naranja representan otras moléculas de lípidos ubicadas en la superficie "exterior" de la proteína. El modelo se muestra en dos vistas. A la izquierda, el modelo se ve "de lado" mientras que a la derecha se ve a lo largo de su eje largo desde el lado extracelular de la proteína (girado 90 grados fuera de la página desde la vista de la izquierda). Este modelo simplifica muchos de los detalles a nivel atómico de la proteína. Tampoco representa la dinámica de la proteína. los simplificando supuestos significa que el modelo no haría un buen trabajo al predecir el tiempo que le toma a la proteína hacer su trabajo o cuántos protones pueden ser transportados a través de una membrana por segundo. Por otro lado, este modelo hace un muy buen trabajo al predecir cuánto espacio ocupará la proteína en una membrana celular, qué tan lejos dentro de la membrana se asienta la retina o si ciertos compuestos pueden "filtrarse" razonablemente a través del canal interno.

Fuente: Creado por Marc T. Facciotti (trabajo propio), Universidad de California, Davis
Derivado de PDBID: 4FPD

Un ejemplo de la química: un modelo de línea molecular de glucosa

figura 3. Un dibujo lineal de una molécula de glucosa. Por convención, se entiende que los puntos donde se encuentran las líneas rectas representan átomos de carbono, mientras que otros átomos se muestran explícitamente. Dada alguna información adicional sobre la naturaleza de los átomos que están representados en sentido figurado aquí, este modelo puede ser útil para predecir algunas de las propiedades químicas de esta molécula, incluida la solubilidad o las posibles reacciones en las que podría entrar con otras moléculas. los simplificando supuestosSin embargo, esconden la dinámica de las moléculas.

Fuente: Elaborado por Marc T. Facciotti (Trabajo propio)

Un ejemplo de la vida cotidiana: una maqueta de un Ferrari

Figura 4. Un modelo a escala de un Ferrari. Hay muchas simplificaciones y la mayoría solo hacen que esto sea útil para predecir la forma general y las proporciones relativas del objeto real. Por ejemplo, este modelo no nos da ningún poder de predicción sobre qué tan bien se conduce el automóvil o qué tan rápido se detiene desde una velocidad de 70 km / s.

Fuente: Elaborado por Marc T. Facciotti (Trabajo propio)

Nota: posible discusión

Describe un modelo físico que usas en la vida diaria. ¿Qué simplifica el modelo del modelo real?

Nota: posible discusión

Describe un dibujo que uses en la clase de ciencias para modelar algo real. ¿Qué simplifica el modelo del modelo real? ¿Cuáles son las ventajas y desventajas de las simplificaciones?

La vaca esférica

La vaca esférica es una famosa metáfora de la física que se burla de las tendencias de los físicos para crear modelos enormemente simplificados para cosas muy complejas. Numerosos chistes están asociados con esta metáfora y dicen algo como esto:

"La producción de leche en una lechería era baja, por lo que el agricultor escribió a la universidad local, solicitando ayuda de la academia. Se reunió un equipo multidisciplinario de profesores, encabezado por un físico teórico, y se llevaron a cabo dos semanas de investigación intensiva in situ Luego, los académicos regresaron a la universidad, cuadernos repletos de datos, donde la tarea de redactar el informe quedó en manos del líder del equipo. Poco después, el físico regresó a la finca y le dijo al agricultor: "Tengo la solución, pero sólo funciona en el caso de vacas esféricas al vacío "."

Fuente: página de Wikipedia sobre Spherical Cow - consultado el 23 de noviembre de 2015.

Figura 5. Una representación de dibujos animados de una vaca esférica.
Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikiped.../d2/Sphcow.jpg
Por Ingrid Kallick (Trabajo propio) [GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html) o CC BY 3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/3.0)], a través de Wikimedia Commons

La vaca esférica es una forma divertida de ridiculizar el proceso de creación de modelos simples y es muy probable que su instructor de BIS2A invoque la referencia a la vaca esférica cuando se discute un modelo demasiado simplificado de algo en biología. ¡Prepárate para ello!

Análisis acotado o asintótico

En BIS2A, usamos modelos con frecuencia. A veces también nos gusta imaginar o probar qué tan bien nuestros modelos representan la realidad y comparar eso con las expectativas de lo que sabemos que es cierto para la vida real. Hay muchas formas de hacer esto dependiendo de la precisión con la que necesite conocer el comportamiento de lo que está tratando de modelar. Si necesita conocer muchos detalles, cree un modelo detallado. Si está dispuesto a vivir con menos detalles, creará un modelo más simple. Además de aplicar simplificando supuestos, a menudo es útil evaluar su modelo utilizando una técnica que llamamos saltando o análisis asintótico. La idea principal de esta técnica es utilizar el modelo, completo con simplificando supuestos, para comprender cómo podría comportarse la cosa real en condiciones extremas (por ejemplo, evaluar el modelo en los valores mínimo y máximo de una variable). Examinemos un ejemplo simple de la vida real de cómo funciona esta técnica.

Ejemplo: delimitación

Configuración del problema
Imagine que necesita salir de Davis, CA y llegar a su casa en Selma, CA para el fin de semana. Son las 5:00 p.m. y les dijiste a tus padres que estarías en casa a las 6:30. Selma está a 200 millas (322 kM) de Davis. Te preocupa no llegar a casa a tiempo. ¿Puede obtener una estimación de si es posible o si recalentará su cena en el microondas?

Crea un modelo simplificado y usa límites
Puede crear un modelo simplificado. En este caso, puede suponer que la carretera entre Davis y Selma es perfectamente recta. También asume que su automóvil tiene solo dos velocidades: 0 mph y 120 mph. Estas dos velocidades son las velocidades mínima y máxima a las que puede viajar: los valores límite. Ahora puede estimar que incluso bajo los supuestos del escenario teórico del "mejor caso", en el que conduciría por una carretera perfectamente recta sin obstáculos ni tráfico a la máxima velocidad, no llegará a casa a tiempo. A la velocidad máxima, solo cubriría 180 de las 200 millas requeridas en las 1,5 horas que tiene.

Interpretación
En este ejemplo de la vida real se crea un modelo simplificado. En este caso, uno muy importante simplificando supuestos se hace: se supone que la carretera es recta y libre de obstáculos o tráfico. Estas suposiciones le permiten suponer razonablemente que podría conducir por esta carretera a toda velocidad durante toda la distancia. los simplificando supuestos simplificó mucho de lo que sabe que existe en el mundo real que influiría en la velocidad a la que podría viajar y, por extensión, en el tiempo que tardaría en realizar el viaje. El uso de límites, o el cálculo del comportamiento de las velocidades mínima y máxima, es una forma de hacer predicciones rápidas sobre lo que podría suceder en el mundo real.

Realizaremos análisis similares en BIS2A.

La importancia de conocer los supuestos clave del modelo

Saber qué suposiciones simplificadoras se hacen en un modelo es fundamental para juzgar cuán útil es para predecir la vida real y para comenzar a adivinar dónde debe mejorar el modelo si no es lo suficientemente predictivo. En BIS2A se le pedirá periódicamente que cree diferentes tipos de modelos y que identifique explícitamente el simplificando supuestos y el impacto de esos supuestos en la utilidad y capacidad predictiva del modelo. También usaremos modelos junto con saltando ejercicios para intentar aprender algo sobre el comportamiento potencial de un sistema.


Física (PHYS)

PHYS 001 es una investigación introductoria a los temas de física para estudiantes que no son de ciencias. Los temas incluyen los fundamentos del método científico, mecánica, fuerzas, conservación del momento y la energía, movimiento de rotación, gravedad, física atómica, termodinámica, ondas (sonido y EM), electricidad y magnetismo, óptica, relatividad y física nuclear. El contenido del curso incorpora actividades prácticas de laboratorio, demostraciones físicas en clase, llevar un diario, actividades al aire libre, tareas y un proyecto grupal.

Horas de conferencias: 2 Horas de laboratorio: 3 Repetibles: No Calificación: L

Requisito previo: MATH 013 con C o mejor, o equivalente, o ubicación por múltiples medidas

Nivel de asesoramiento: Lectura: 3 Escritura: 3 Matemáticas: Ninguna

Estado de transferencia: Título de CSU / UC Aplicable: AA / AS

CSU GE: B1, B3 IGETC: 5A, 5C Distrito GE: B1, B3

PHYS 002A Física basada en álgebra / trigonometría I 4 unidades

Este es el primero de un curso de dos semestres en física general para estudiantes que no necesitan física basada en cálculo. Los estudiantes estudiarán los principios básicos de Mecánica y Termodinámica, como las leyes del movimiento de Newton, el trabajo y los principios de conservación de la transferencia de calor de energía y momento, calorimetría y las leyes fundamentales de la termodinámica. (C-ID PHYS 105)

Horas de conferencias: 3 Horas de laboratorio: 3 Repetibles: No Calificación: L

Requisito previo: MATH 013 con C o mejor

Nivel de asesoramiento: Lectura: 3 Escritura: 3 Matemáticas: Ninguna

Estado de transferencia: Título de CSU / UC Aplicable: AA / AS

CSU GE: B1, B3 IGETC: 5A, 5C Distrito GE: B1, B3

PHYS 002B Física II basada en álgebra / trigonometría 4 unidades

Este es el segundo curso basado en álgebra en física general, diseñado para estudiantes que no se especializan en ingeniería o física, pero que deben cumplir con sus especializaciones específicas. En Física 002B, los principios básicos de la operación vectorial, las leyes del movimiento de Newton, el trabajo, la conservación de energía y el momento lineal y angular se aplican a temas de electricidad, magnetismo, óptica y física moderna. (C-ID PHYS 110)

Horas de conferencias: 3 Horas de laboratorio: 3 Repetibles: No Calificación: L

Requisito previo: PHYS 002A con C o mejor

Nivel de asesoramiento: Lectura: 3 Escritura: 3 Matemáticas: 3

Estado de transferencia: Título de CSU / UC Aplicable: AA / AS

CSU GE: B1, B3 IGETC: 5A, 5C Distrito GE: B1, B3

PHYS 004A Física General 5 Unidades

Este es el primer curso en la secuencia de física basada en cálculo para especializaciones en matemáticas, ciencias e ingeniería. Los temas específicos incluyen cinemática, leyes del movimiento de Newton, trabajo y energía, momento, rotación, movimiento armónico simple, gravitación universal, fluidos y ondas mecánicas. Se discuten las aplicaciones prácticas de estos principios. Se utiliza un enfoque de resolución de problemas que enfatiza tanto la comprensión conceptual como el modelado matemático básico. (C-ID PHYS 205)

Horas de conferencias: 4 Horas de laboratorio: 3 Repetibles: No Calificación: L

Requisito previo: MATH 072 con C o mejor o equivalente o inscripción concurrente en MATH 072

Nivel de asesoramiento: Lectura: 3 Escritura: 3 Matemáticas: Ninguna

Estado de transferencia: Título de CSU / UC Aplicable: AA / AS

CSU GE: B1, B3 IGETC: 5A, 5C Distrito GE: B1, B3

PHYS 004B Física General 5 Unidades

Este curso es uno de una serie de tres semestres en física general basada en cálculo, que atiende a estudiantes que se especializan en ingeniería, química, física, matemáticas y otras ciencias. Enfatiza los aspectos conceptuales de la electricidad, el magnetismo, los circuitos y las ecuaciones de Maxwell, y requiere un análisis cuantitativo de situaciones del mundo real. (C-ID PHYS 210)

Horas de conferencias: 4 Horas de laboratorio: 3 Repetibles: No Calificación: L

Requisito previo: PHYS 004A y MATH 073 con C o mejor, o PHYS 004A e inscripción simultánea en MATH 073

Nivel de asesoramiento: Lectura: 3 Escritura: 3 Matemáticas: Ninguna

Estado de transferencia: Título de CSU / UC Aplicable: AA / AS

CSU GE: B1, B3 IGETC: 5A, 5C Distrito GE: B1, B3

PHYS 004C Física General 5 Unidades

Este es uno de una serie de cursos de tres semestres en física general basada en cálculo, que atiende a estudiantes que se especializan en ingeniería, química, física, matemáticas y otras ciencias. Se presenta a los estudiantes los principios generales de la óptica y la termodinámica a un nivel basado en el cálculo. Se discuten varias aplicaciones tecnológicas de estos principios. Los temas incluyen ondas, óptica geométrica, óptica de ondas (incluida la interferencia, difracción y polarización), calor, propiedades térmicas de la materia y termodinámica y sus leyes. Otros temas incluyen la relatividad especial y la física moderna. Se utiliza un enfoque de resolución de problemas, enfatizando tanto la comprensión conceptual como el modelado matemático básico. (C-ID PHYS 215)

Horas de conferencias: 4 Horas de laboratorio: 3 Repetibles: No Calificación: L

Requisito previo: PHYS 004A y MATH 073 con C o mejor, o PHYS 004A e inscripción simultánea en MATH 073

Nivel de asesoramiento: Lectura: 3 Escritura: 3 Matemáticas: Ninguna

Estado de transferencia: Título de CSU / UC Aplicable: AA / AS

CSU GE: B1, B3 IGETC: 5A, 5C Distrito GE: B1, B3

PHYS 007A Física general basada en cálculo para científicos e ingenieros - I 4 unidades

Este es el primer curso en la secuencia de física basada en cálculo para especializaciones en matemáticas, ciencias e ingeniería. Los temas específicos incluyen cinemática, leyes del movimiento de Newton, trabajo y energía, momento, rotación, movimiento armónico simple, gravitación universal, fluidos y ondas mecánicas. Se discuten las aplicaciones prácticas de estos principios. Se utiliza un enfoque de resolución de problemas que enfatiza tanto la comprensión conceptual como el modelado matemático básico. (C-ID PHYS 205)

Horas de conferencias: 3 Horas de laboratorio: 3 Repetibles: No Calificación: L

Requisito previo: MATH 072 con C o mejor o inscripción simultánea en MATH 072

Nivel de asesoramiento: Lectura: 3 Escritura: 3 Matemáticas: Ninguna

Estado de transferencia: Título de CSU / UC Aplicable: AA / AS

CSU GE: B1, B2 IGETC: 5A, 5C Distrito GE: B1, B3

PHYS 007B Física general basada en cálculo para científicos e ingenieros - II 4 unidades

Este curso es uno de una serie de tres semestres en física general basada en cálculo, que atiende a estudiantes que se especializan en ingeniería, química, física, matemáticas y otras ciencias. Enfatiza los aspectos conceptuales de la electricidad, el magnetismo, los circuitos y las ecuaciones de Maxwell, y requiere un análisis cuantitativo de situaciones del mundo real. (C-ID PHYS 210)

Horas de conferencias: 3 Horas de laboratorio: 3 Repetibles: No Calificación: L

Requisito previo: PHYS 007A y MATH 073, ambos con C o mejor o PHYS 007A e inscripción simultánea en MATH 073

Nivel de asesoramiento: Lectura: 3 Escritura: 3 Matemáticas: Ninguna

Estado de transferencia: Título de CSU / UC Aplicable: AA / AS

CSU GE: B1, B3 IGETC: 5A, 5C Distrito GE: B1, B3

PHYS 007C Física general basada en cálculo para científicos e ingenieros - III 4 unidades

Este es uno de una serie de cursos de tres semestres en física general basada en cálculo, que atiende a estudiantes que se especializan en ingeniería, química, física, matemáticas y otras ciencias. Se presenta a los estudiantes los principios generales de la óptica y la termodinámica a un nivel basado en el cálculo. Se discuten varias aplicaciones tecnológicas de estos principios. Los temas incluyen ondas, óptica geométrica, óptica de ondas (incluida la interferencia, difracción y polarización), calor, propiedades térmicas de la materia y termodinámica y sus leyes. Otros temas incluyen la relatividad especial y la física moderna. Se utiliza un enfoque de resolución de problemas, enfatizando tanto la comprensión conceptual como el modelado matemático básico. (C-ID PHYS 215)

Horas de conferencias: 3 Horas de laboratorio: 3 Repetibles: No Calificación: L

Requisito previo: PHYS 007A y MATH 073, ambos con C o mejor o PHYS 007A e inscripción simultánea en MATH 073


Pasantía de Salud Latinx en Oaxaca

En este programa Quarter Abroad, puede:

  • Gana 20 cuartos de unidad.
  • Inscríbase en los cursos de UC Davis para cumplir con los requisitos de grado, especialización, menor o GE que se enumeran en el Catálogo general.
  • Experimente los cursos académicos enriquecidos tanto por las ubicaciones como por las actividades del programa.

Nota para los estudiantes que no pertenecen a UC Davis:

Los estudiantes de otros campus de la UC deben consultar con su campus de origen para determinar si los cursos se pueden utilizar para cumplir con sus requisitos académicos específicos.

Institución de acogida

Este programa Quarter Abroad se ofrece en asociación con Child Family Health International, una organización sin fines de lucro que ofrece colocaciones, rotaciones y pasantías enfocadas en la salud en todo el mundo. Los cursos se llevan a cabo en un salón de clases alquilado por CFHI, no lejos de las familias anfitrionas de los estudiantes y de los centros de salud, hospitales y clínicas locales donde los estudiantes participan en actividades de observación.

Cursos (20 unidades)

Se inscribirá en el curso que se establece a continuación. Expanda las secciones para ver las descripciones de los cursos. La auditoría no es una opción. Los programas de UC Davis son programas académicos, por lo que los participantes deben esperar una cantidad sustancial de trabajo del curso.

    Estudios Chicanos / Chicanos (CHI) 21S.Problemas de atención médica latinos * (4 unidades)
  • Resumen de los problemas de salud de las chicanas / os y latinas / os en el estado de California. El papel de la pobreza / falta de educación en el acceso limitado a la atención médica. Crédito de GE: OL, WC, WE. Estudios Chicanos / Chicanos (CHI) 145S. Salud Binacional * (5 unidades)
  • Examen del estado de salud y estrategias de intervención presentadas en entornos de salud pública, clínicas privadas y por curanderos indígenas en México. Análisis de impacto de enfermedades de alto riesgo. Ofrecido en un país de habla hispana bajo la supervisión de la facultad / conferenciante de UC Davis. Crédito de GE: OL, WC, WE.

* El idioma de instrucción para estas clases será el español.

Prerrequisitos

Los solicitantes interesados ​​deben demostrar suficientes habilidades en el idioma español para comprender y conversar con profesionales médicos de habla hispana (durante las conferencias de invitados y las rotaciones clínicas), los pacientes y las familias anfitrionas (el alojamiento será en casas de familia).

Junto con los requisitos generales de elegibilidad, Quarter Abroad aplicará los siguientes requisitos previos:

Además, los estudiantes deben ser junior (90 unidades trimestrales o más) o poseer la madurez y el trabajo del curso demostrados para comprender los términos / funciones médicos y biológicos fundamentales y su impacto en las personas.

Los requisitos previos solo se pueden renunciar con el consentimiento individualizado del instructor; comuníquese con el instructor si desea discutir esta opción. Los hablantes nativos de español pueden comunicarse con el instructor para solicitar una exención del requisito de idioma. No completar los requisitos previos no deseados puede resultar en un retiro administrativo y las tarifas adeudadas en consecuencia.


Graduado

CHEM 200B. Fundamentos del análisis instrumental (4)

Principios teóricos fundamentales, capacidades, aplicaciones y limitaciones de la instrumentación analítica moderna utilizada para el análisis cualitativo y cuantitativo. Los estudiantes aprenderán cómo definir la naturaleza de un problema analítico y cómo seleccionar un método analítico apropiado. Solo calificaciones con letras. Preparación recomendada: fondo equivalente a CHEM 100A e introducción a la óptica y la electricidad a partir de la física. (W)

CHEM 204. Introducción a la cristalografía de rayos X (4)

(Junto con CHEM 104.) Análisis de estructuras macromoleculares por difracción de rayos X. Los temas incluyen simetría, geometría de difracción, detección de difracción, intensidad de ondas difractadas, problema de fase y su solución, método de átomo pesado, reemplazo isomorfo, métodos de dispersión anómala por fases (MAD), métodos directos y reemplazo molecular. Los estudiantes de CHEM 204 deberán completar un trabajo y / o examen adicional más allá de lo que se espera de los estudiantes en CHEM 104.

Una amplia introducción a los usos de la resonancia magnética nuclear para caracterizar y comprender proteínas. No muy matemático, este curso debería ser accesible para los estudiantes graduados de química que trabajen con proteínas.

CHEM 209. Reconocimiento macromolecular (4)

Estructuras y funciones de ácidos nucleicos, plegamiento y catálisis de ácidos nucleicos, motivos y dominios de proteínas, principios de interacciones proteína-proteína, química de interfaces proteína / ADN y proteína / ARN, cambios conformacionales en el reconocimiento macromolecular. Requisitos previos: antecedentes de bioquímica y posgrado, o aprobación del instructor.

CHEM 210. Genómica, proteómica y metabolómica de señalización de células lipídicas (2)

Descripción general de la biología de nuevos sistemas & # 8220-ómica & # 8221 enfocada en el metabolismo de lípidos y la señalización celular, incluida la interrogación de bases de datos de genes y lípidos, técnicas de lipidómica e implicaciones para la elaboración de perfiles y el descubrimiento de biomarcadores en sangre y tejidos relevantes para enfermedades inflamatorias y otras enfermedades humanas. Listado cruzado con BIOM 209 y PHAR 208. Preparación recomendada: una cuarta parte de bioquímica de pregrado.

CHEM 212. Bioquímica y biofísica de membranas celulares (4)

Estructura y función de las membranas biológicas y sus componentes lipídicos. Los temas incluyen metabolismo de lípidos, dinámica de membranas, interacciones proteína-lípido, señalización de lípidos y tráfico celular. Las conferencias que cubren los fundamentos se combinarán con discusiones y presentaciones basadas en literatura. Requisitos previos: graduado de pie.

CHEM 213A. Estructura de biomoléculas y conjuntos biomoleculares (4)

Una discusión de las estructuras de ácidos nucleicos y proteínas y sus ensamblajes más grandes. Se cubrirán las bases teóricas de la estructura de ácidos nucleicos y proteínas, así como los métodos de determinación de la estructura, incluida la cristalografía de rayos X, la crioeEM y los enfoques de modelado computacional. Solo calificaciones con letras. Requisitos previos:graduado de pie.

CHEM 213B. Química Biofísica de Macromoléculas (4)

Renumerado de CHEM 213. Una discusión de los principios físicos que gobiernan la estructura y función biomolecular. Se cubrirán enfoques experimentales y teóricos para comprender la dinámica de las proteínas, la cinética de las enzimas y los mecanismos. Es posible que los estudiantes no reciban crédito por CHEM 213 y CHEM 213B. Puede programarse conjuntamente con CHEM 113.

CHEM 214. Bioquímica molecular y celular (4)

Este es un curso introductorio para estudiantes graduados y cubre temas de bioquímica molecular y celular. Se hará hincapié en los enfoques contemporáneos para el aislamiento y caracterización de genes y proteínas de mamíferos, y los enfoques genéticos moleculares para comprender el desarrollo eucariota y las enfermedades humanas. Puede programarse conjuntamente con CHEM 114D. Requisitos previos: graduado de pie.

CHEM 215. Edición de genoma, epigenoma y transcriptoma (4)

Una discusión de temas actuales relacionados con la modificación de ácidos nucleicos, incluidos los sistemas derivados de dedos de zinc, TALE y CRISPR-Cas9. Los temas de especial énfasis incluyen la entrega de agentes de edición del genoma, impulsores genéticos y pantallas genéticas de alto rendimiento. Puede programarse conjuntamente con CHEM 115. Requisitos previos: posgrado o consentimiento del instructor.

CHEM 216. Biología química (4)

Una discusión de temas actuales en biología química que incluyen aspectos mecanicistas de enzimas y cofactores, uso de enzimas modificadas para alterar vías bioquímicas, intervención química en procesos celulares y descubrimiento de productos naturales. Requisitos previos: posgrado o consentimiento del instructor. (Es posible que no se ofrezca todos los años).

CHEM 217. Estructura, función y biología del ARN (4)

Temas seleccionados en la estructura y función del ARN, como el ribosoma, la ribozima, los antibióticos, el empalme y la interferencia del ARN, ya que se relacionan con el papel del ARN en la expresión y regulación génica. Énfasis en técnicas para estudiar la dinámica de complejos macromoleculares y el mecanismo de catálisis de ARN. Requisitos previos:posgrado o consentimiento del instructor.

CHEM 219A. Temas especiales de bioquímica (4)

Este curso de temas especiales está diseñado para estudiantes graduados de primer año en bioquímica. Los temas presentados en los últimos años han incluido el procesamiento de proteínas, la modificación química de proteínas, la biosíntesis y función de las glicoproteínas, la bioquímica de lípidos y la estructura de membranas, y la bioenergética. Requisitos previos: cursos de pregrado en bioquímica, CHEM 114A o equivalente. (Es posible que no se ofrezca todos los años).

CHEM 219B. Temas especiales de bioquímica (4)

Varios temas avanzados en bioquímica. Puede tomarse como crédito hasta tres veces, ya que los temas varían.

CHEM 219C. Temas especiales de bioquímica (2 o 4)

Varios temas avanzados en bioquímica. Puede tomarse como crédito hasta tres veces, ya que los temas varían.

CHEM 220. Circuitos reguladores en celdas (4)

La modulación de la actividad celular y la influencia del destino viral involucran circuitos reguladores. Las propiedades emergentes incluyen la respuesta a la dosis, la regulación cruzada, los comportamientos dinámicos y estocásticos. Este curso revisa los mecanismos subyacentes e involucra modelos matemáticos utilizando herramientas de computadora personal. Recomendado: algo de experiencia en bioquímica y / o biología celular. Competencia matemática a nivel de cursos universitarios de división inferior.

CHEM 221. Transducción de señales (4)

El objetivo de este curso es desarrollar una apreciación de una variedad de temas en la transducción de señales. Discutiremos varios desarrollos históricos, mientras que la atención se centrará en los problemas actuales. Tanto los enfoques experimentales como los resultados se incluirán en nuestras discusiones. Los temas pueden variar de un año a otro. Requisitos previos: bioquímica y biología molecular. (Es posible que no se ofrezca todos los años).

CHEM 222. Estructura y análisis de sólidos (4)

(Listado cruzado con MATS 227, NANO 227 y MAE 251.) Conceptos clave en la estructura atómica y la unión de sólidos como metales, cerámicas y semiconductores. Operaciones de simetría, grupos de puntos, tipos de celosía, grupos espaciales, compuestos inorgánicos simples y complejos, comparaciones de estructura / propiedad, determinación de estructura con difracción de rayos X. Unión iónica, covalente, metálica en comparación con las propiedades físicas. Orbitales atómicos y moleculares, bandas versus enlaces, teoría de electrones libres. Los estudiantes solo pueden recibir crédito por uno de los siguientes: CHEM 222, MAE 251, MATS 227 o NANO 227.

CHEM 223. Química Organometálica (4)

Un estudio de este campo desde un punto de vista sintético y mecanicista. Los patrones de reactividad fundamentales para compuestos organometálicos de elementos de transición se discutirán y organizarán de acuerdo con tendencias periódicas. Las reacciones catalizadas por metales de transición de importancia para la síntesis orgánica y la química industrial se presentarán desde una perspectiva mecanicista. Solo calificaciones con letras. Requisitos previos: graduado de pie.

CHEM 224. Técnicas espectroscópicas (4)

Aplicación de técnicas físicas para el esclarecimiento de la estructura de iones complejos inorgánicos y compuestos organometálicos. Los temas cubiertos incluyen la teoría de grupos y su aplicación a la espectroscopia vibratoria, de resonancia magnética y Raman. (Es posible que no se ofrezca todos los años).

CHEM 225. Química bioinorgánica (4)

El papel de los iones metálicos en los sistemas biológicos, con énfasis en los iones de metales de transición en las enzimas que transfieren electrones, unen oxígeno y fijan nitrógeno. También se incluyen complejos metálicos en medicina, toxicidad y almacenamiento y transporte de iones metálicos. Puede programarse conjuntamente con CHEM 125. Requisitos previos: graduado de pie.

CHEM 226. Química de metales de transición (4)

Aspectos avanzados de estructura y unión en complejos de metales de transición con mayor énfasis en la Teoría de Orbitales Moleculares. Las descripciones de estructuras electrónicas se utilizan para racionalizar las relaciones estructura / reactividad. Otros temas incluyen química computacional, efectos relativistas, enlaces metal-metal y mecanismos de reacción. Requisitos previos: posgrado o consentimiento del instructor.

CHEM 227. Seminario de Química Inorgánica (2)

Seminarios presentados por profesores y estudiantes sobre temas de interés actual en química inorgánica, incluyendo áreas como bioinorgánica, organometálica y química físico-inorgánica. El curso está diseñado para promover una evaluación crítica de los datos disponibles en áreas especializadas de química inorgánica. Cada trimestre se discutirán tres o cuatro temas diferentes. (Solo grados S / U). Requisitos previos: posgrado o consentimiento del instructor.

CHEM 228. Química del estado sólido (4)

Estudio de la química de semiconductores, superconductores, materiales magnéticos moleculares, zeolitas, conductores de iones rápidos, polímeros y cerámicas eléctricamente conductores. Se cubrirán técnicas sintéticas como el diseño de precursores moleculares, el proceso sol-gel, la electrosíntesis y la termólisis a alta temperatura. (Es posible que no se ofrezca todos los años).

CHEM 229. Temas especiales en química inorgánica (2 y # 82114)

Selección de temas de actualidad. Puede repetirse para obtener crédito cuando los temas varían. (Es posible que no se ofrezca todos los años).

CHEM 230A. Mecánica Cuántica I (4)

La base teórica de la mecánica cuántica postula paquetes de ondas representaciones matriciales operadores de escalera soluciones exactas para estados ligados en 1, 2 o 3 dimensiones momento angular espín aproximaciones variacionales descripción de sistemas reales de uno y dos electrones. Antecedentes recomendados: CHEM 133 y MATH 20D o sus equivalentes.

CHEM 230B. Mecánica Cuántica II (4)

Continuación de la mecánica cuántica teórica: operadores de evolución y representaciones dependientes del tiempo, segunda cuantificación, aproximación de Born-Oppenheimer, métodos de estructura electrónica, temas seleccionados entre operadores de densidad, campos de radiación cuantificados, métodos de trayectoria integral, teoría de la dispersión. Requisitos previos: CHEM 230A o consentimiento del instructor.

CHEM 231. Cinética química y dinámica de reacción molecular (4)

Cinética clásica, teoría del estado de transición, descomposición unimolecular, procesos de dispersión de superficies de energía potencial y procesos de fotodisociación. (No se puede ofrecer todos los años).

CHEM 232A. Mecánica estadística I (4)

Derivación de la termodinámica a partir de descripciones atómicas. Conjuntos, fluctuaciones, estadísticas clásicas (Boltzmann) y cuánticas (Fermi-Dirac y Bose-Einstein), funciones de partición, espacio de fase, ecuación de Liouville, equilibrio químico, aplicaciones a sistemas que interactúan débilmente, como gases ideales, cristales ideales, campos de radiación. Fondo recomendado: CHEM 132 o su equivalente. La mecánica clásica y cuántica, la termodinámica y los métodos matemáticos se revisarán según sea necesario, pero se necesitarán algunos antecedentes.

CHEM 232B. Mecánica estadística II (4)

Sistemas interactuantes en equilibrio, tanto clásicos (líquidos) como cuánticos (espines). Transiciones de fase. Sistemas de no equilibrio: vasos, transporte, funciones de correlación temporal, relaciones de Onsager, teorema de fluctuación-disipación, paseos aleatorios, movimiento browniano. Aplicaciones en biofísica. Requisitos previos: CHEM 232A o consentimiento del instructor.

CHEM 235. Espectroscopía molecular (4)

Comportamiento dependiente del tiempo de la interacción de sistemas de materia con reglas de selección de luz. Procesos radiativos y no radiativos, fenómenos coherentes y matrices de densidad. Instrumentación, medición e interpretación. Requisitos previos: posgrado o consentimiento del instructor. (Es posible que no se ofrezca todos los años).

CHEM 236. Dinámica química en superficies (4)

Explore la química física y analítica de las superficies. Los temas incluyen quimisorción y fisisorción, probabilidades de adherencia, isotermas de adsorción y pasivación de semiconductores.

CHEM 239. Temas especiales de física química (2 o 4)

Se presentarán temas de especial interés. Los ejemplos incluyen RMN, química de estado sólido, transiciones de fase, procesos estocásticos, teoría de la dispersión, procesos de no equilibrio, transformaciones de tensores y temas avanzados en mecánica estadística, termodinámica y cinética química. (Es posible que no se ofrezca todos los años).

CHEM 240. Electroquímica (4)

(Listado cruzado con NANO 255.) Aplicación de técnicas electroquímicas a la investigación química. Teoría e instrumentación electroquímica básica: las ecuaciones de difusión, potencial controlado y métodos de corriente. Cinética electroquímica, teorías de Butler-Volmer, Marcus-Hush, electroquímica preparativa, electroquímica analítica, electrolitos sólidos y poliméricos, fotoelectroquímica de semiconductores. (Es posible que no se ofrezca todos los años).

CHEM 241. Nanomateriales orgánicos (4)

(Listado cruzado con NANO 241.) Este curso proporcionará una introducción a la física y química de la materia blanda, seguida de un examen crítico basado en la literatura de varias clases ubicuas de nanomateriales orgánicos y sus aplicaciones tecnológicas. Los temas incluyen monocapas autoensambladas, copolímeros de bloque, cristales líquidos, fotorresistentes, materiales electrónicos orgánicos, micelas y vesículas, litografía blanda, coloides orgánicos, nanocompuestos orgánicos y aplicaciones en biomedicina y ciencia de los alimentos.

CHEM 242. Introducción a las glicociencias (4)

El objetivo principal de este curso es proporcionar una descripción general de los hechos, conceptos y métodos fundamentales en la glicosciencia. El curso está estructurado en torno a temas importantes en el campo, comenzando desde la comprensión básica de la estructura y las interacciones moleculares de los carbohidratos, hasta los mecanismos de sus funciones biológicas en estados normales y patológicos, hasta sus aplicaciones en la ciencia de los materiales y la generación de energía. Este curso está diseñado para presentar a los estudiantes con una exposición previa limitada al campo, con el apoyo de lecturas seleccionadas y notas de clase. Se puede programar conjuntamente con CHEM 142. Se recomienda encarecidamente la preparación: química orgánica a nivel de pregrado y al menos un curso previo en biología general, biología molecular o biología celular.

CHEM 246. Cinética y mecanismo (4)

Metodología de la química orgánica mecanicista: integración de expresiones de velocidad, determinación de constantes de velocidad, catálisis de la teoría del estado de transición, órdenes cinéticas, efectos de isótopos, efectos de sustituyentes, efectos de disolventes, estudios de productos de relación de energía libre lineal, estereoquímica intermedios reactivos reacciones rápidas. (Es posible que no se ofrezca todos los años).

CHEM 250. Habilidades de supervivencia de investigación (4)

El curso ofrece capacitación en la conducción responsable de la investigación en química y bioquímica, así como habilidades de presentación, trabajo en equipo y otras habilidades de supervivencia para una carrera en investigación. Los objetivos incluyen el aprendizaje de reglas, problemas y recursos para la ética de la investigación y la comprensión del valor de la toma de decisiones éticas. El curso está diseñado para cumplir con los requisitos de subvenciones federales para la capacitación en la realización responsable de investigaciones. Requisitos previos: graduado de pie.

CHEM 251. Conferencia de investigación (2)

Discusión grupal de las actividades de investigación y el progreso de los miembros del grupo. (Solo grados S / U). Requisitos previos: consentimiento del instructor.

CHEM 252. Métodos sintéticos en química orgánica (4)

Un estudio de reacciones de especial utilidad en el laboratorio orgánico. El énfasis está en los métodos de preparación de enlaces carbono-carbono y secuencias de oxidación y reducción. Puede programarse conjuntamente con CHEM 152. Requisitos previos: graduado de pie.

El curso se centra en el descubrimiento y desarrollo de antibióticos modernos. Discutiremos el descubrimiento, la síntesis, la química médica, los estudios de mecanismos de acción y el desarrollo clínico y preclínico de fármacos que se utilizan actualmente en la terapia de infecciones bacterianas. Se hará hincapié en los compuestos aprobados durante las últimas tres décadas y los medicamentos en investigación que se encuentran en ensayos clínicos.

CHEM 254. Mecanismos de reacciones orgánicas (4)

Un enfoque cualitativo de los mecanismos de varias reacciones orgánicas sustituciones, adiciones, eliminaciones, condensaciones, reordenamientos, oxidaciones, reducciones, reacciones de radicales libres y fotoquímica. Incluye consideraciones de estructura molecular y reactividad, métodos sintéticos, herramientas espectroscópicas y estereoquímica. Los temas enfatizados variarán de un año a otro. Este es el primer trimestre de la secuencia de química orgánica avanzada. Puede programarse conjuntamente con CHEM 154. Requisitos previos: graduado de pie.

CHEM 255. Síntesis de moléculas complejas (4)

Este curso analiza la planificación de rutas económicas para la síntesis de moléculas orgánicas complejas.Se describirán los usos de reactivos específicos para controlar la estereoquímica y se destacarán ejemplos recientes de la literatura primaria. (Es posible que no se ofrezca todos los años). Se puede programar conjuntamente con CHEM 155. Requisitos previos: graduado de pie. Se recomienda encarecidamente CHEM 252 o 254.

CHEM 256. Estructura y propiedades de moléculas orgánicas (4)

Introducción a la medición y correlación teórica de las propiedades físicas de moléculas orgánicas. Los temas cubiertos incluyen geometría molecular, teoría de orbitales moleculares, hibridación orbital, aromaticidad, reactividad química, estereoquímica, espectros infrarrojos y electrónicos, fotoquímica y resonancia magnética nuclear. Puede programarse conjuntamente con CHEM 156. Requisitos previos: graduado de pie.

CHEM 257. Química de productos bioorgánicos y naturales (4)

Un estudio completo de la química moderna de productos naturales y bioorgánicos. Los temas incluyen la biosíntesis de productos naturales, el reconocimiento molecular y las interacciones entre moléculas pequeñas y biomoléculas. Puede programarse conjuntamente con CHEM 157. Requisitos previos: graduado de pie.

CHEM 258. Espectroscopía aplicada (4)

Cobertura intensiva de técnicas espectroscópicas modernas utilizadas para determinar la estructura de moléculas orgánicas. Se hará especial hincapié en la resolución de problemas y la interpretación de espectros. Los estudiantes deberán escribir y enviar un artículo que revise una publicación de investigación reciente que informe la determinación de la estructura por métodos espectroscópicos de productos naturales. Puede programarse conjuntamente con CHEM 158. Requisitos previos: graduado de pie.

CHEM 259. Temas especiales en química orgánica (2 y # 82114)

Varios temas avanzados en química orgánica. Incluye, entre otros, cinética avanzada, espectroscopia avanzada, química computacional, química heterocíclica, química médica, química de metales de organotransición, polímeros, síntesis en fase sólida / química combinatoria, estereoquímica y clásicos de síntesis total.

CHEM 260. Microscopía óptica y electrónica de células y tejidos (4)

Los estudiantes revisarán los principios básicos de la microscopía óptica y electrónica y aprenderán una variedad de métodos de microscopía básicos y avanzados a través de conferencias y capacitación práctica. Cada alumno tendrá su propio proyecto. Se dispone de tiempo adicional para instrumentos supervisados. Requisitos previos:consentimiento del instructor.

CHEM 262. Química inorgánica y RMN (4)

Un estudio de la química inorgánica para prepararse para la investigación de posgrado en el campo, que incluye una introducción detallada a la resonancia magnética nuclear (RMN), seguida de aplicaciones de la RMN a problemas estructurales y mecanicistas de la química inorgánica.

CHEM 264. Biología estructural de virus (4)

Una introducción de las estructuras del virus, cómo se determinan y cómo facilitan las diversas etapas del ciclo de vida viral, desde el reconocimiento y la entrada del huésped hasta la replicación, el ensamblaje, la liberación y la transmisión a las células huésped no infectadas. Se requerirá que los estudiantes completen un trabajo final. (No se puede ofrecer todos los años). Recomendado: bioquímica elemental como se trata en CHEM 114A o BIBC 100 y un curso básico en biología celular o con el consentimiento del instructor.

CHEM 265. Microscopía electrónica 3D de macromoléculas (4)

(Listado cruzado con BGGN 262.) La revolución de la resolución en la microscopía crioelectrónica ha convertido a esta en una tecnología clave para la determinación de alta resolución de estructuras de complejos macromoleculares, orgánulos y células. Se discutirán los principios básicos de la microscopía electrónica de transmisión, la microscopía crioelectrónica moderna, la adquisición de imágenes y la reconstrucción 3D. También se discutirán ejemplos de la literatura de investigación que utiliza esta tecnología de vanguardia. (Es posible que no se ofrezca todos los años). Se puede programar conjuntamente con BIMM 162 / CHEM 165. Es posible que los estudiantes no reciban crédito por BGGN 262 y CHEM 265. Requisitos previos: graduado de pie.

CHEM 267. Nanotecnología ambiental, nanotecnología sostenible y nanotoxicidad (4)

Este curso explora los impactos potenciales de la nanociencia y la nanotecnología en los procesos ambientales y la salud humana, así como el diseño, desarrollo y uso sostenible de las nanotecnologías. El curso aborda preguntas y problemas que surgen de los aumentos esperados en el desarrollo de productos de consumo basados ​​en nanotecnología y sus posibles efectos sobre el medio ambiente. Es posible que los estudiantes no reciban crédito por CHEM 276 y NANO 267. Requisitos previos: graduado de pie.

CHEM 270A-B-C. Temas actuales en química ambiental (2-2-2)

Ciclo de seminarios sobre temas de actualidad en el campo de la química ambiental. El énfasis está en los temas de investigación actuales en entornos atmosféricos, oceánicos y geológicos. Requisitos previos: consentimiento del instructor. (Solo grados S / U). (Es posible que no se ofrezca todos los años).

CHEM 271. Temas especiales de química analítica (4)

Temas de especial interés en química analítica. Puede incluir, entre otros, separación química, introducción de muestras, analizadores de masas, esquemas de ionización y aplicaciones actuales de vanguardia en química ambiental y biológica.

CHEM 273. Química atmosférica (4)

Principios químicos aplicados al estudio de atmósferas. Se discuten la fotoquímica atmosférica, las reacciones radicales, las determinaciones químicas de la vida útil, la lluvia ácida, los efectos de invernadero, el ciclo del ozono y la evolución. Puede programarse conjuntamente con CHEM 173. Requisitos previos: graduado de pie.

CHEM 276. Análisis numérico en biología multiescala (4)

(Listado cruzado con BENG 276.) Introduce herramientas matemáticas para simular procesos biológicos a múltiples escalas. Métodos numéricos para ecuaciones diferenciales ordinarias y parciales (deterministas y estocásticas) y métodos para cálculo y visualización paralelos. El uso práctico de computadoras enfatizó que los estudiantes aplicarán métodos numéricos en proyectos individuales. Requisitos previos: consentimiento del instructor.

CHEM 280. Bioinformática aplicada (4)

Las bases de datos y las herramientas bioinformáticas disponibles al público son ahora un componente indispensable de la investigación biomédica. Este curso ofrece una encuesta introductoria de herramientas seleccionadas y bases de datos, los conceptos subyacentes, el software y consejos sobre su uso. Se incluirán ejercicios prácticos.

CHEM 283. Laboratorio de Determinación de Estructura Supramolecular (4)

Un curso de laboratorio que combina espectrometría de masas práctica y herramientas bioinformáticas para explorar la relación entre estructura y función en macromoléculas. Las herramientas para la secuenciación de péptidos, el análisis de la modificación postraduccional y el análisis de fragmentación por espectrometría de masas son ejemplos de experimentos que los estudiantes realizarán. Requisitos previos: consentimiento del instructor.

CHEM 285. Laboratorio de Química Cuántica (4)

Curso de métodos computacionales, con enfoque en química cuántica. El contenido del curso se basa en antecedentes en matemáticas y química física, y proporciona una introducción a la teoría computacional, los métodos ab initio y los métodos semiempíricos. El énfasis está en las aplicaciones y la confiabilidad. Puede programarse conjuntamente con CHEM 185. Requisitos previos: estudiante de posgrado de pie.

CHEM 286. Laboratorio de Simulaciones Moleculares (4)

Curso de métodos computacionales, con enfoque en simulaciones moleculares. El contenido del curso se basa en antecedentes en matemáticas y química física y proporciona una introducción a la teoría computacional y la mecánica molecular. El énfasis está en las aplicaciones y la confiabilidad. Puede programarse conjuntamente con CHEM 186. Requisitos previos:graduado de pie.

CHEM 291. Seminario para estudiantes de biofísica molecular (2)

Este curso tiene dos componentes. Primero, los estudiantes apoyados o afiliados al Programa de Capacitación en Biofísica Molecular presentan seminarios sobre su investigación original. Los estudiantes generalmente se presentan ante una audiencia de sus compañeros y el cuerpo docente del programa de capacitación. En segundo lugar, los estudiantes presentan un análisis crítico de un artículo de la literatura actual y discuten aspectos del diseño, el rigor y la reproducibilidad de la investigación, incluido si el análisis estadístico es apropiado. Puede tomarse como crédito hasta seis veces. Requisitos previos:se requiere la aprobación del departamento y la posición de graduado. Este curso solo está abierto para estudiantes apoyados o afiliados al Programa de Capacitación en Biofísica Molecular.

CHEM 294. Seminario de química orgánica (2)

Seminarios formales o sesiones informales de acertijos sobre temas de interés actual en química orgánica, presentados por profesores visitantes, investigadores locales o estudiantes. (Solo grados S / U). Requisitos previos: posición avanzada de estudiante de posgrado.

CHEM 295. Seminario de bioquímica (2)

Seminarios formales o sesiones informales de acertijos sobre temas de interés actual en bioquímica, presentados por profesores visitantes, investigadores locales o estudiantes. (Solo grados S / U). Requisitos previos: posición avanzada de estudiante de posgrado.

CHEM 296. Seminario de Física Química (2)

Seminarios formales o sesiones informales sobre temas de interés actual en física química presentados por profesores visitantes, investigadores locales o estudiantes. (Solo grados S / U). Requisitos previos: posición avanzada de estudiante de posgrado.

CHEM 297. Métodos experimentales en química (4)

Se introducen métodos y técnicas experimentales relacionados con la investigación química. La experiencia práctica proporciona formación para carreras en investigación industrial y para futuras investigaciones de tesis. (Solo grados S / U). Requisitos previos: estudiante graduado de pie.

CHEM 298. Estudio especial en química (1 & # 821112)

Una introducción a áreas específicas de investigación científica, diseño experimental y técnicas en la investigación contemporánea a través de proyectos originales e independientes bajo la dirección u orientación de miembros individuales de la facultad. Puede tomarse por crédito hasta cuatro veces por un máximo de dieciséis unidades. (Solo grados S / U). Requisitos previos: posición de estudiante de primer año de posgrado.

CHEM 299. Investigación en Química (1 & # 821112)

Requisitos previos: situación de estudiante de posgrado y consentimiento del instructor. (Solo grados S / U).

CHEM 500. Enseñanza de aprendices (4)

Bajo la supervisión y la tutoría de un instructor de curso, los estudiantes de maestría y doctorado sirven como asistentes de enseñanza en los cursos de laboratorio y conferencias de pregrado. Para respaldar la competencia docente, se requieren reuniones periódicas con el instructor y asistencia a conferencias. Solo grados S / U. Puede tomarse por crédito doce veces. Requisitos previos: situación de estudiante de posgrado y consentimiento del instructor.

CHEM 509. Métodos de enseñanza en química y bioquímica (2)

Este curso explora estrategias de enseñanza específicas de la química a nivel universitario y promueve el desarrollo de habilidades para facilitar el aprendizaje activo y centrado en el estudiante tanto en conferencias como en entornos de laboratorio. Es obligatorio para los profesores asistentes por primera vez. Solo grados S / U. Requisitos previos: situación de estudiante de posgrado y consentimiento del instructor.

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Cambio de especialización o doble especialización

Para cambiar su especialización a, o duplicar su especialización con, una especialización en la Universidad, debe cumplir con los requisitos que han sido establecidos por la facultad de la Facultad de Ingeniería.

Para los estudiantes que se inscribieron como de primer año en UC Davis, deben:

  1. Ser un estudiante registrado y haber completado al menos un trimestre (mínimo de 12 unidades) en UC Davis.
  2. Haber completado no más de 135 unidades acumulativas (excluidas las unidades AP), los estudiantes que hayan completado más de 135 unidades serán considerados solo en base a una apelación.
  3. Tener una buena posición académica y cumplir con los requisitos mínimos de progreso.
  4. Haber recibido una calificación de letra en todos los cursos que satisfacen los requisitos de grado en Ingeniería.
  5. Haber cumplido con lo siguiente: a. Completó al menos los siguientes cinco cursos: MAT 21A, B, C PHY 9A y CHE 2A y b. GPA de 2.0 o superior en todos los cursos MAT, PHY, BIS y CHE completados requeridos para su especialización prevista y recibió una C- o más en cada uno de estos cursos. Para Ingeniería Mecánica e Ingeniería Biomédica, se requiere un GPA de 2.8 o superior.
  6. No tener una calificación inferior a una C- en ningún curso de ingeniería completado requerido para la (s) especialización (es) que pretende tomar en UC Davis.
  7. Tener un GPA UC de 2.0 o superior en cursos de ingeniería completados. Para Ingeniería Mecánica e Ingeniería Biomédica se debe tener un GPA de 2.8 UC o superior en cursos de ingeniería completados.
  8. Para Ingeniería en Ciencias de la Computación, se requiere un GPA general de UC de 3.0 o superior.

Para los estudiantes que se transfirieron a UC Davis, deben:

  1. Ser un estudiante registrado y haber completado al menos un trimestre (mínimo de 12 unidades) en UC Davis.
  2. No haber completado más de 135 unidades acumulativas (excluidas las unidades AP). Los estudiantes que hayan completado más de 135 unidades serán considerados solo por apelación.
  3. Tener una buena posición académica y cumplir con los requisitos mínimos de progreso.
  4. Haber recibido una calificación de letra en todos los cursos que satisfacen los requisitos de grado en Ingeniería.
  5. Haber completado todos los cursos de admisión de transferencia y los requisitos de GPA para la especialización prevista (consulte https://www.ucdavis.edu/admissions/transfer/major-requirements-college-engineering para obtener más detalles). Para los estudiantes que no hayan completado todos los requisitos de admisión de transferencia en su institución anterior, deben obtener un GPA de 2.0 o más en estos cursos restantes en UC Davis y recibir una C- o mejor en cada uno de estos cursos. Para Ingeniería Mecánica e Ingeniería Biomédica se requiere un GPA de 2.8 o más.
  6. No tener una calificación inferior a una C- en ningún curso de ingeniería completado requerido para la especialización que desea tomar en UC Davis.
  7. Tener un GPA de 2.0 UC en cursos de ingeniería completados. Para Ingeniería Mecánica e Ingeniería Biomédica debe tener un GPA de 2.8 UC o superior en cursos de ingeniería completados.
  8. Para Ingeniería en Ciencias de la Computación, se requiere un GPA general de UC de 3.0 o superior.

Contenido

Vida temprana

Gran parte de lo que se sabe de los primeros años de vida de Hooke proviene de una autobiografía que comenzó en 1696 pero que nunca completó. Richard Waller lo menciona en su introducción a Las obras póstumas de Robert Hooke, M.D. S.R.S., impreso en 1705. La obra de Waller, junto con la de John Ward Vidas de los profesores de Gresham (con una lista de sus principales obras) [8] y John Aubrey Vidas breves, forman los principales relatos biográficos casi contemporáneos de Hooke.

Robert Hooke nació en 1635 en Freshwater en la Isla de Wight de Cecily Gyles y John Hooke, un sacerdote anglicano, el coadjutor de la Iglesia de Todos los Santos de Freshwater. [9] Los dos hermanos del padre John Hooke, tíos paternos de Robert, también eran ministros. John Hooke, realista, probablemente formaba parte de un grupo que fue a presentar sus respetos a Carlos I mientras escapaba a la Isla de Wight. Con la expectativa de que se uniera a la iglesia, Robert también se convertiría en un monárquico acérrimo. Robert era el más joven, por siete años, de cuatro hermanos, dos niños y dos niñas. [10] Su padre también dirigía una escuela local, pero al menos parcialmente educó en casa a Robert, que tenía una salud frágil. El joven Robert Hooke estaba fascinado por la observación, los trabajos mecánicos y el dibujo. Desmanteló un reloj de latón y construyó una réplica de madera que, según los informes, funcionó "bastante bien". Hizo sus propios materiales de dibujo a partir de carbón, tiza y ruddle (mineral de hierro). [11]

A la muerte de su padre en 1648, Robert heredó 40 libras. [12] [a] Se lo llevó a Londres con el objetivo de comenzar un aprendizaje, y estudió brevemente con Samuel Cowper y Peter Lely, pero su director, el Dr. Richard Busby, lo convenció de ingresar a la Westminster School. Hooke dominó rápidamente el latín y el griego, [12] estudió hebreo un poco, dominó el Elementos, [12] aprendió a tocar el órgano, [ cita necesaria ] y comenzó su estudio de mecánica de toda la vida. [ cita necesaria ]

Hooke pudo haber estado entre un grupo de estudiantes que Busby enseñó en paralelo a los cursos principales de la escuela. Los relatos contemporáneos lo llaman "no muy visto" en la escuela, aparentemente cierto de otros en posiciones similares. Busby, un realista ardiente y franco, era según todos los informes [ cita necesaria ] tratando de preservar el espíritu naciente de investigación científica que había comenzado a florecer durante el reinado de Carlos I pero que estaba en desacuerdo con las enseñanzas bíblicas literales del Protectorado. Para Busby y sus estudiantes selectos, la Iglesia Anglicana fue un marco para apoyar el espíritu de investigación sobre la obra de Dios: aquellos que pudieron hacerlo fueron destinados por Dios a explorar y estudiar Su creación. [ cita necesaria ]

Oxford

En 1653, Hooke (que también había realizado un curso de veinte lecciones de órgano) consiguió un puesto de corista en Christ Church, Oxford. [9] Trabajó como "asistente químico" del Dr. Thomas Willis, por quien Hooke desarrolló una gran admiración. Allí conoció al filósofo naturalista Robert Boyle, y obtuvo un empleo como su asistente desde aproximadamente 1655 hasta 1662, construyendo, operando y demostrando la "machina Boyleana" o bomba de aire de Boyle. [13] No fue hasta 1662 o 1663 que se le otorgó una Maestría en Artes. [14] En 1659 Hooke describió algunos elementos de un método de vuelo más pesado que el aire a Wilkins, pero concluyó que los músculos humanos eran insuficientes para la tarea.

El propio Hooke caracterizó sus días en Oxford como la base de su pasión por la ciencia durante toda su vida, y los amigos que hizo allí fueron de suma importancia para él a lo largo de su carrera, particularmente Christopher Wren. Wadham estaba entonces bajo la guía de John Wilkins, quien tuvo un profundo impacto en Hooke y quienes lo rodeaban. Wilkins también era realista y estaba muy consciente de la agitación y la incertidumbre de la época. Había un sentido de urgencia en preservar el trabajo científico que percibían como amenazado por el Protectorado. Las "reuniones filosóficas" de Wilkins en su estudio fueron claramente importantes, aunque pocos registros sobreviven excepto los experimentos que Boyle realizó en 1658 y publicó en 1660. Este grupo pasó a formar el núcleo de la Royal Society. Hooke desarrolló una bomba de aire para los experimentos de Boyle basada en la bomba de Ralph Greatorex, que se consideró, en palabras de Hooke, "demasiado burda para realizar cualquier gran asunto". [15] Se sabe que Hooke tenía un ojo particularmente agudo y era un matemático experto, ninguno de los cuales se aplicaba a Boyle. Se ha sugerido que Hooke probablemente hizo las observaciones y bien pudo haber desarrollado las matemáticas de la ley de Boyle. [16] [6] Independientemente, está claro que Hooke era un asistente valioso de Boyle y los dos mantenían una alta estima mutua.

Una copia casual sobreviviente del pionero de Willis De anima brutorum, un regalo del autor, fue elegido por Hooke de la biblioteca de Wilkins a su muerte como recuerdo por invitación de John Tillotson. Este libro está ahora en la biblioteca de Wellcome. El libro y su inscripción en la mano de Hooke son un testimonio de la influencia duradera de Wilkins y su círculo en el joven Hooke.

Sociedad de la realeza

La Royal Society fue fundada en 1660, y en abril de 1661 la sociedad debatió un breve tratado sobre la subida del agua en tuberías delgadas de vidrio, en el que Hooke informó que la altura de la rosa de agua estaba relacionada con el diámetro de la tubería (debido a lo que es ahora denominada acción capilar). Su explicación de este fenómeno se publicó posteriormente en Micrography Observ. número 6, en el que también exploró la naturaleza de "la fluidez de la gravedad". El 5 de noviembre de 1661, Sir Robert Moray propuso que se nombrara un curador para proporcionar a la sociedad Experimentos, y esto fue aprobado por unanimidad con el nombre de Hooke. Su nombramiento se hizo el 12 de noviembre, y se registró el agradecimiento al Dr. Boyle por liberarlo para el empleo de la Sociedad.

En 1664, Sir John Cutler pagó una propina anual de cincuenta libras a la Sociedad por la fundación de una Conferencia de Mechanick, [b] y los Fellows nombraron a Hooke para esta tarea. El 27 de junio de 1664 fue confirmado para el cargo, y el 11 de enero de 1665 fue nombrado Curador por oficina de por vida con un salario adicional de £ 30 a la anualidad de Cutler. [C]

El papel de Hooke en la Royal Society era demostrar experimentos con sus propios métodos o por sugerencia de los miembros. Entre sus primeras demostraciones se encontraban discusiones sobre la naturaleza del aire, la implosión de burbujas de vidrio que habían sido selladas con aire caliente integral y la demostración de que el Pabulum vitae y flammae eran uno y el mismo. También demostró que se podía mantener vivo a un perro con el tórax abierto, siempre que se bombeara aire hacia adentro y hacia afuera de sus pulmones, y notando la diferencia entre sangre venosa y arterial. También se realizaron experimentos sobre el tema de la gravedad, la caída de objetos, el pesaje de cuerpos y medición de la presión barométrica a diferentes alturas y péndulos de hasta 200 pies de largo (61 m).

Se idearon instrumentos para medir un segundo de arco en el movimiento del sol u otras estrellas, para medir la fuerza de la pólvora, y en particular un motor para cortar dientes para relojes, mucho más fino de lo que se podía manejar a mano, invento que fue , por la muerte de Hooke, en uso constante. [17]

En 1663 y 1664, Hooke produjo sus observaciones microscópicas, posteriormente recopiladas en Micrografía en 1665.

El 20 de marzo de 1664, Hooke sucedió a Arthur Dacres como profesor de geometría de Gresham. Hooke recibió el grado de "Doctor en Física" en diciembre de 1691. [18]

Hooke y Newcomen

Existe una historia ampliamente divulgada, pero aparentemente incorrecta, de que el Dr. Hooke mantuvo correspondencia con Thomas Newcomen en relación con la invención de la máquina de vapor por parte de Newcomen. Esta historia fue discutida por Rhys Jenkins, ex presidente de la Sociedad Newcomen, en 1936. [19] Jenkins rastreó el origen de la historia a un artículo "Steam Engines" por el Dr. John Robison (1739-1805) en la tercera edición. de la "Encyclopædia Britannica", que dice Se encuentran entre los papeles de Hooke, en posesión de la Royal Society, algunas notas de observaciones, para uso de Newcomen, su compatriota, sobre el jactancioso método de Papin de transmitir a gran distancia la acción de un molino por medio de tubos.y que Hooke había disuadido a Newcomen de construir una máquina según este principio. Jenkins señala una serie de errores en el artículo de Robison y cuestiona si el corresponsal podría haber sido Newton, con quien se sabe que Hooke mantuvo correspondencia, el nombre se interpretó erróneamente como Newcomen. Una búsqueda realizada por el Sr. H W Dickinson de los documentos de Hooke en poder de la Royal Society, que habían sido encuadernados a mediados del siglo XVIII, es decir, antes de la época de Robison, y cuidadosamente conservados desde entonces, no reveló ningún rastro de correspondencia entre Hooke y Newcomen. Jenkins concluyó . esta historia debe omitirse de la historia de la máquina de vapor, en todo caso hasta que se disponga de pruebas documentales.

En los años transcurridos desde 1936 no se ha encontrado tal evidencia, pero la historia persiste. Por ejemplo, en un libro publicado en 2011 se dice que en una carta fechada en 1703, Hooke sugirió que Newcomen usara vapor de condensación para impulsar el pistón. [20]

Supuestamente, [ cita necesaria ] Hooke era un gran amigo y aliado. En su formación inicial en el Wadham College, estuvo entre los ardientes monárquicos, en particular Christopher Wren. [ cita necesaria ] Sin embargo, supuestamente [ cita necesaria ] Hooke también estaba orgulloso y, a menudo, molesto por los competidores intelectuales. Hooke sostuvo que Oldenburg había filtrado detalles del escape del reloj de Hooke. [ cita necesaria ] De lo contrario, Hooke guardó sus propias ideas y usó cifras. [ cita necesaria ]

Por otro lado, como comisario de experimentos de la Royal Society, a Hooke se le encomendó la tarea de demostrar muchas ideas enviadas a la Sociedad. Alguna evidencia sugiere que Hooke posteriormente asumió el crédito por algunas de estas ideas. [ cita necesaria ] Sin embargo, en este período de inmenso progreso científico, se desarrollaron numerosas ideas en varios lugares aproximadamente al mismo tiempo. Inmensamente ocupado, Hook dejó que muchas de sus propias ideas permanecieran sin desarrollar, aunque otras las patentó. [ cita necesaria ]

Quizás más significativamente, Hooke e Isaac Newton disputaron el crédito por ciertos avances en la ciencia física, incluida la gravitación, la astronomía y la óptica. [ cita necesaria ] Después de la muerte de Hooke, Newton cuestionó su legado. Y como presidente de la Royal Society, Newton supuestamente destruyó o no conservó el único retrato conocido de Hooke. [ cita necesaria ] En el siglo XX, los investigadores Robert Gunther y Margaret 'Espinasse revivieron el legado de Hooke, estableciendo a Hooke entre los científicos más influyentes de su tiempo. [21] [22]

Nada de esto debería distraer la inventiva de Hooke, su notable facilidad experimental y su capacidad para el trabajo duro. Sus ideas sobre la gravitación y su reivindicación de prioridad para la ley del cuadrado inverso se describen a continuación. Se le concedió una gran cantidad de patentes de invenciones y refinamientos en los campos de la elasticidad, la óptica y la barometría. Los artículos de Hooke de la Royal Society, redescubiertos en 2006, [23] (después de desaparecer cuando Newton asumió el control) pueden abrir una reevaluación moderna.

Mucho se ha escrito sobre el lado desagradable de la personalidad de Hooke, comenzando con los comentarios de su primer biógrafo, Richard Waller, de que Hooke era "en persona, pero despreciable" y "melancólico, desconfiado y celoso". [17] Los comentarios de Waller influyeron en otros escritores durante más de dos siglos, de modo que una imagen de Hooke como un cascarrabias descontento, egoísta y antisocial domina muchos libros y artículos antiguos. Por ejemplo, Arthur Berry dijo que Hooke "se atribuyó el mérito de la mayoría de los descubrimientos científicos de la época". [24] Sullivan escribió que Hooke era "positivamente sin escrúpulos" y poseía una "vanidad inquietante y aprensiva" en sus tratos con Newton. [25] Manuel usó la frase "cascarrabias, envidioso, vengativo" en su descripción. [26] More describió a Hooke con un "temperamento cínico" y una "lengua cáustica". [27] Andrade fue más comprensivo, pero aún usó los adjetivos "difícil", "sospechoso" e "irritable" para describir a Hooke. [28]

La publicación del diario de Hooke en 1935 [29] reveló otros lados del hombre que 'Espinasse, en particular, ha detallado cuidadosamente. Ella escribe que "el cuadro que se suele pintar de Hooke como un recluso malhumorado y envidioso es completamente falso". [22] Hooke interactuó con notables artesanos como Thomas Tompion, el relojero, y Christopher Cocks (Cox), un fabricante de instrumentos. Hooke conocía a menudo a Christopher Wren, con quien compartía muchos intereses y tenía una amistad duradera con John Aubrey. Los diarios de Hooke también hacen frecuentes referencias a reuniones en cafés y tabernas, y a cenas con Robert Boyle. Tomó té en muchas ocasiones con su asistente de laboratorio, Harry Hunt. Dentro de su familia, Hooke llevó a una sobrina y a un primo a su casa y les enseñó matemáticas.

Robert Hooke pasó su vida principalmente en la Isla de Wight, en Oxford y en Londres. Nunca se casó, pero su diario registra que tuvo relaciones sexuales con su sobrina, Grace, y varias de sus amas de llaves. En un momento dado, registra que una de estas amas de llaves dio a luz a una niña, pero no menciona la paternidad del niño. [29] El 3 de marzo de 1703, Hooke murió en Londres, y se encontró un cofre que contenía £ 8.000 en dinero y oro en su habitación del Gresham College. [d] Aunque había hablado de dejar un generoso legado a la Royal Society que habría dado su nombre a una biblioteca, laboratorio y conferencias, no se encontró ningún testamento y el dinero pasó a una prima analfabeta, Elizabeth Stephens. [30] Fue enterrado en St. Helen's Bishopsgate, pero se desconoce la ubicación exacta de su tumba.

Mecánica

En 1660, Hooke descubrió la ley de la elasticidad que lleva su nombre y que describe la variación lineal de tensión con extensión en un resorte elástico. Primero describió este descubrimiento en el anagrama "ceiiinosssttuv", cuya solución publicó en 1678 [31] como "Ut tensio, sic vis", que significa "Como la extensión, entonces la fuerza". El trabajo de Hooke sobre la elasticidad culminó, a efectos prácticos, en el desarrollo del resorte de equilibrio o espiral, que por primera vez permitió que un reloj portátil, un reloj, mantuviera el tiempo con una precisión razonable. Una amarga disputa entre Hooke y Christiaan Huygens sobre la prioridad de esta invención iba a continuar durante siglos después de la muerte de ambos, pero una nota fechada el 23 de junio de 1670 en el Hooke Folio (ver enlaces externos a continuación), que describe una demostración de un reloj controlado por equilibrio ante la Royal Society, se ha sostenido a favor de la afirmación de Hooke. [32]

Hooke anunció por primera vez su ley de elasticidad como un anagrama. Este fue un método utilizado a veces por científicos, como Hooke, Huygens, Galileo y otros, para establecer la prioridad de un descubrimiento sin revelar detalles. [33]

Hooke se convirtió en Curador de Experimentos en 1662 de la recién fundada Royal Society, y asumió la responsabilidad de los experimentos realizados en sus reuniones semanales. Este fue un cargo que ocupó durante más de 40 años. Si bien esta posición lo mantuvo en el centro de la ciencia en Gran Bretaña y más allá, también generó algunas discusiones acaloradas con otros científicos, como Huygens (ver arriba) y particularmente con Isaac Newton y Henry Oldenburg de la Royal Society. En 1664 Hooke también fue nombrado profesor de geometría en el Gresham College de Londres y profesor de mecánica cutleriana. [34]

El 8 de julio de 1680, Hooke observó los patrones nodales asociados con los modos de vibración de las placas de vidrio. Pasó un arco a lo largo del borde de una placa de vidrio cubierta con harina y vio emerger los patrones nodales. [35] [36] En acústica, en 1681 mostró a la Royal Society que los tonos musicales se podían generar a partir de engranajes de latón que giraban cortados con dientes en proporciones particulares. [37]

Gravitación

Si bien muchos de sus contemporáneos creían en el éter como un medio para transmitir atracción o repulsión entre cuerpos celestes separados, Hooke defendió un principio de atracción de gravitación en Micrografía (1665). La conferencia de 1666 de la Royal Society de Hooke sobre la gravedad agregó dos principios más: que todos los cuerpos se mueven en línea recta hasta que son desviados por alguna fuerza y ​​que la fuerza de atracción es más fuerte para los cuerpos más cercanos. [38] Dugald Stewart citó las propias palabras de Hooke sobre su sistema del mundo. [39]

"Explicaré", dice Hooke, en una comunicación a la Royal Society en 1666, "un sistema del mundo muy diferente de cualquiera que se haya recibido hasta ahora. Se basa en las siguientes posiciones. 1. Que todos los cuerpos celestes no sólo tienen una gravitación de sus partes hacia su propio centro, pero que también se atraen mutuamente dentro de sus esferas de acción. 2. Que todos los cuerpos que tienen un movimiento simple, continuarán moviéndose en línea recta, a menos que sean desviados continuamente de ella por alguna fuerza extraña, haciendo que describan un círculo, una elipse o alguna otra curva. 3. Que esta atracción es tanto mayor cuanto más cercanos están los cuerpos. En cuanto a la proporción en que esas fuerzas disminuyen al aumentar la distancia, Reconozco que no lo he descubierto ".

La conferencia Gresham de 1670 de Hooke explicó que la gravitación se aplica a "todos los cuerpos celestes" y agregó los principios de que el poder gravitante disminuye con la distancia y que en ausencia de tales cuerpos de poder se mueven en línea recta.

Hooke publicó sus ideas sobre el "Sistema del mundo" de nuevo en una forma algo desarrollada en 1674, como una adición a "Un intento de demostrar el movimiento de la Tierra a partir de observaciones". [40] Hooke postuló claramente las atracciones mutuas entre el Sol y los planetas, de una manera que aumentaba con la proximidad al cuerpo atrayente.

Sin embargo, las declaraciones de Hooke hasta 1674 no mencionaron que una ley del cuadrado inverso se aplica o podría aplicarse a estas atracciones. La gravitación de Hooke tampoco era todavía universal, aunque se acercaba más a la universalidad que las hipótesis anteriores. [41] Hooke tampoco proporcionó evidencia adjunta o demostración matemática. Sobre estos dos aspectos, Hooke declaró en 1674: "Ahora bien, todavía no he verificado experimentalmente cuáles son estos varios grados [de atracción gravitacional]" (lo que indica que aún no sabía qué ley podría seguir la gravitación) y en cuanto a toda su propuesta : "Esto sólo lo insinúo por el momento", "teniendo yo mismo muchas otras cosas en la mano que primero completaría y, por lo tanto, no puedo atender tan bien" (es decir, "proseguir esta investigación"). [40]

En noviembre de 1679, Hooke inició un notable intercambio de cartas con Newton [42] (cuyo texto completo está ahora publicado). [43] El propósito aparente de Hooke era decirle a Newton que Hooke había sido designado para administrar la correspondencia de la Royal Society. [44] Hooke, por lo tanto, quería escuchar a los miembros sobre sus investigaciones, o sus puntos de vista sobre las investigaciones de otros y, como para despertar el interés de Newton, preguntó qué pensaba Newton sobre varios asuntos, dando una lista completa, mencionando "agravar los movimientos celestes de los planetas de un movimiento directo por la tangente y un movimiento atractivo hacia el cuerpo central ", y" mi hipótesis de las leyes o causas de springinesse ", y luego una nueva hipótesis de París sobre los movimientos planetarios (que Hooke describió en detalle) y luego los esfuerzos para realizar o mejorar las encuestas nacionales, la diferencia de latitud entre Londres y Cambridge, y otros elementos. La respuesta de Newton ofreció "un fanático mío" sobre un experimento terrestre (no una propuesta sobre movimientos celestes) que podría detectar el movimiento de la Tierra, mediante el uso de un cuerpo primero suspendido en el aire y luego dejado caer para dejarlo caer. El punto principal era indicar cómo Newton pensaba que la caída del cuerpo podría revelar experimentalmente el movimiento de la Tierra por su dirección de desviación de la vertical, pero pasó a considerar hipotéticamente cómo su movimiento podría continuar si la Tierra sólida no hubiera estado en el camino ( en un camino en espiral hacia el centro). Hooke no estaba de acuerdo con la idea de Newton de cómo el cuerpo continuaría moviéndose. [e] Se desarrolló una breve correspondencia adicional, y hacia el final de la misma Hooke, escribiendo el 6 de enero de 1679 | 80 a Newton, comunicó su "suposición. de que la Atracción siempre está en una proporción duplicada de la Distancia desde el Centro Reciprocall, y En consecuencia, la velocidad estará en una proporción subduplicada a la atracción y, en consecuencia, como Kepler supone un recíproco a la distancia ". [47] (La inferencia de Hooke sobre la velocidad en realidad era incorrecta) [48]

En 1686, cuando el primer libro de Newton Principia fue presentado a la Royal Society, Hooke afirmó que le había dado a Newton la "noción" de "la regla de la disminución de la gravedad, siendo recíprocamente como los cuadrados de las distancias desde el centro". Al mismo tiempo (según el informe contemporáneo de Edmond Halley) Hooke estuvo de acuerdo en que "la Demostración de las curvas generadas por ellos" era totalmente de Newton. [43]

Una evaluación reciente sobre la historia temprana de la ley del cuadrado inverso es que "a finales de la década de 1660", la suposición de una "proporción inversa entre la gravedad y el cuadrado de la distancia era bastante común y había sido propuesta por varias personas para diferentes razones". [49] El propio Newton había demostrado en la década de 1660 que para el movimiento planetario bajo una suposición circular, la fuerza en la dirección radial tenía una relación del cuadrado inverso con la distancia desde el centro. [50] Newton, enfrentado en mayo de 1686 con la afirmación de Hooke sobre la ley del cuadrado inverso, negó que Hooke fuera acreditado como autor de la idea, dando razones que incluyen la cita de trabajos anteriores por otros antes de Hooke. [43] Newton también afirmó firmemente que incluso si hubiera sucedido que hubiera escuchado por primera vez de la proporción cuadrada inversa de Hooke, lo cual no fue así, todavía tendría algunos derechos sobre ella en vista de sus desarrollos matemáticos y demostraciones, lo que permitió observaciones en las que se puede confiar como evidencia de su precisión, mientras que Hooke, sin demostraciones matemáticas y evidencia a favor de la suposición, sólo pudo adivinar (según Newton) que era aproximadamente válida "a grandes distancias del centro". [43]

Por otro lado, Newton aceptó y reconoció, en todas las ediciones de la Principia, que Hooke (pero no exclusivamente Hooke) había apreciado por separado la ley del cuadrado inverso en el sistema solar. Newton reconoció a Wren, Hooke y Halley a este respecto en el Scholium to Proposition 4 en el libro 1. [51] Newton también reconoció a Halley que su correspondencia con Hooke en 1679-1680 había despertado su interés latente en asuntos astronómicos, pero eso no lo hizo. Significa, según Newton, que Hooke le había dicho a Newton algo nuevo u original: "sin embargo, no estoy en deuda con él por ninguna luz sobre ese asunto, sino solo por la diversión que me dio de mis otros estudios para pensar en estas cosas y por su dogmática en la escritura como si hubiera encontrado el movimiento en la elipsis, lo que me inclinó a intentarlo ". [43]

Uno de los contrastes entre los dos hombres fue que Newton fue principalmente un pionero en el análisis matemático y sus aplicaciones, así como en la experimentación óptica, mientras que Hooke fue un experimentador creativo de tan gran alcance, que no es sorprendente encontrar que dejó algunos de sus ideas, como las de la gravitación, no se han desarrollado. Esto, a su vez, hace comprensible cómo en 1759, décadas después de la muerte de Newton y Hooke, Alexis Clairaut, astrónomo matemático eminente por derecho propio en el campo de los estudios gravitacionales, hizo su evaluación después de revisar lo que Hooke había publicado sobre la gravitación. "No hay que pensar que esta idea. De Hooke disminuye la gloria de Newton", escribió Clairaut "El ejemplo de Hooke" sirve "para mostrar qué distancia hay entre una verdad que se vislumbra y una verdad que se demuestra". [52] [53]

Horología

Hooke hizo contribuciones tremendamente importantes a la ciencia del cronometraje, estando íntimamente involucrado en los avances de su tiempo la introducción del péndulo como mejor regulador de los relojes, el resorte de equilibrio para mejorar el cronometraje de los relojes, y la propuesta de que un cronometrador preciso podría utilizarse para encontrar la longitud en el mar.

Escape de ancla

En 1655, según sus notas autobiográficas, Hooke comenzó a familiarizarse con la astronomía, gracias a los buenos oficios de John Ward. Hooke se dedicó a la mejora del péndulo y en 1657 o 1658, comenzó a mejorar los mecanismos del péndulo, estudiando el trabajo de Giovanni Riccioli y pasando a estudiar tanto la gravitación como la mecánica del cronometraje.

Henry Sully, escribiendo en París en 1717, describió el escape del ancla como un invento admirable cuyo inventor fue el Dr. Hooke, ex profesor de geometría en el Gresham College de Londres. [54] William Derham también lo atribuye a Hooke. [55]

Ver resorte de equilibrio

Hooke registró que concibió una forma de determinar la longitud (entonces un problema crítico para la navegación), y con la ayuda de Boyle y otros intentó patentarlo. En el proceso, Hooke hizo una demostración de un reloj de bolsillo de su propia invención, equipado con un resorte en espiral unido al eje de la balanza. El fracaso final de Hooke para asegurar términos suficientemente lucrativos para la explotación de esta idea dio como resultado que se archivara y evidentemente lo hizo sentir más celoso de sus inventos. [ cita necesaria ]

Hooke desarrolló el resorte de equilibrio independientemente y al menos 5 años antes de Christiaan Huygens, [56] quien publicó su propio trabajo en Journal de Scavans en febrero de 1675.

Microscopía

El libro de Hooke de 1665 Micrografía, que describe observaciones con microscopios y telescopios, así como trabajos originales en biología, contiene lo más antiguo de un microorganismo observado, un microhongos Mucor. [2] Hooke acuñó el término celda, lo que sugiere la semejanza de la estructura de la planta con las células del panal. [57] El microscopio hecho a mano, de cuero y dorado que usó para hacer las observaciones de Micrografía, construido originalmente por Christopher White en Londres, se exhibe en el Museo Nacional de Salud y Medicina de Maryland.

Micrografía también contiene las ideas de Hooke, o quizás de Boyle y Hooke, sobre la combustión. Los experimentos de Hooke lo llevaron a concluir que la combustión involucra una sustancia que se mezcla con aire, una afirmación con la que los científicos modernos estarían de acuerdo, pero que no se entendió ampliamente, si acaso, en el siglo XVII. Hooke llegó a la conclusión de que la respiración también involucra un componente específico del aire. [58] Partington incluso llega a afirmar que si "Hooke hubiera continuado con sus experimentos de combustión, es probable que hubiera descubierto el oxígeno". [59]

Paleontología

Una de las observaciones en Micrografía era de madera fósil, cuya estructura microscópica comparó con la madera ordinaria. Esto lo llevó a concluir que los objetos fosilizados como madera petrificada y conchas fósiles, como amonitas, eran los restos de seres vivos que habían sido empapados en agua petrificante cargada de minerales. [60] Hooke creía que tales fósiles proporcionaban pistas confiables sobre la historia pasada de la vida en la Tierra y, a pesar de las objeciones de naturalistas contemporáneos como John Ray, quienes encontraron el concepto de extinción teológicamente inaceptable, en algunos casos podrían representar especies que habían extinguirse por algún desastre geológico. [61]

'Las obras póstumas de Robert Hooke M.D.'. apareció en 1705, que contiene 'Un discurso de terremotos'. Su tratado. es la producción más filosófica de esa época, en lo que respecta a las causas de los cambios anteriores en los reinos orgánicos e inorgánicos de la naturaleza. `` Por trivial que sea '', dice, `` una cáscara podrida puede parecerles a algunos, sin embargo, estos monumentos de la naturaleza son muestras más ciertas de la antigüedad que las monedas o medallas, ya que lo mejor de ellas puede ser falsificado o hecho por el arte y el diseño, al igual que los libros, manuscritos e inscripciones, ya que todos los eruditos están ahora suficientemente satisfechos, a menudo se ha practicado realmente, '& ampc. 'y aunque hay que reconocer que es muy difícil leerlos y sacar una cronología de ellos, y establecer los intervalos de tiempo en los que han ocurrido tales o cuales catástrofes y mutaciones, sin embargo, no es imposible.

Astronomía

Uno de los problemas más desafiantes que abordó Hooke fue la medición de la distancia a una estrella (que no sea el Sol). La estrella elegida fue Gamma Draconis y el método a utilizar fue la determinación de paralaje. Después de varios meses de observación, en 1669, Hooke creyó que se había logrado el resultado deseado. Ahora se sabe que el equipo de Hooke era demasiado impreciso para permitir que la medición tuviera éxito. [62] Gamma Draconis fue la misma estrella que usó James Bradley en 1725 para descubrir la aberración de la luz.

Las actividades de Hooke en astronomía se extendieron más allá del estudio de la distancia estelar. Su Micrografía contiene ilustraciones del cúmulo de estrellas de las Pléyades, así como de cráteres lunares. Realizó experimentos para estudiar cómo podrían haberse formado esos cráteres. [63] Hooke también fue uno de los primeros observadores de los anillos de Saturno, [64] y descubrió uno de los primeros sistemas de estrellas dobles observados, Gamma Arietis, en 1664. [65]

Memoria

Una contribución menos conocida, aunque una de las primeras de su tipo, fue el modelo científico de la memoria humana de Hooke. Hooke, en una conferencia de 1682 ante la Royal Society, propuso un modelo mecanicista de la memoria humana, que se parecería poco a los modelos principalmente filosóficos anteriores. [66] Este modelo abordó los componentes de codificación, capacidad de memoria, repetición, recuperación y olvido, algunos con sorprendente precisión moderna. [67] Este trabajo, pasado por alto durante casi 200 años, compartió una variedad de similitudes con el trabajo de Richard Semon de 1919/1923, ambos asumiendo que los recuerdos eran físicos y ubicados en el cerebro. [68] [69] [70] Los puntos más interesantes del modelo son que (1) permite la atención y otras influencias de arriba hacia abajo en la codificación (2) utiliza resonancia para implementar la recuperación paralela dependiente de señales (3) explica memoria para la actualidad (4) ofrece una explicación de repetición y cebado de un solo sistema, y ​​(5) la ley de potencia del olvido puede derivarse de la suposición del modelo de una manera sencilla. [67] Esta conferencia se publicaría póstumamente en 1705, ya que el modelo de memoria se colocó inusualmente en una serie de trabajos sobre la naturaleza de la luz. Se ha especulado que este trabajo recibió poca revisión, ya que la impresión se realizó en pequeños lotes en una era de la ciencia post-Newtoniana y probablemente se consideró obsoleta en el momento de su publicación. Otro factor que interfirió en su éxito fue el rechazo de los psicólogos de la memoria contemporáneos a las almas inmateriales, que Hooke invocó hasta cierto punto en lo que respecta a los procesos de atención, codificación y recuperación.

Hooke fue agrimensor de la ciudad de Londres y asistente en jefe de Christopher Wren, en cuyo cargo ayudó a Wren a reconstruir Londres después del Gran Incendio de 1666, y también trabajó en el diseño del Monumento al fuego de Londres, el Observatorio Real de Greenwich, Montagu House. en Bloomsbury y el Bethlem Royal Hospital (que se conoció como 'Bedlam'). Otros edificios diseñados por Hooke incluyen el Royal College of Physicians (1679), Ragley Hall en Warwickshire, Ramsbury Manor en Wiltshire [71] y la iglesia parroquial de Santa María Magdalena en Willen en Milton Keynes, Buckinghamshire. La colaboración de Hooke con Christopher Wren también incluyó la Catedral de San Pablo, cuya cúpula utiliza un método de construcción concebido por Hooke. Hooke también participó en el diseño de la Biblioteca Pepys, que contenía los manuscritos de los diarios de Samuel Pepys, el relato de testigos presenciales más frecuentemente citado del Gran Incendio de Londres. [72]

Hooke y Wren, ambos astrónomos entusiastas, el Monumento fue diseñado para cumplir una función científica como un telescopio para observar tránsitos, aunque las mediciones característicamente precisas de Hooke después de la finalización mostraron que el movimiento de la columna en el viento lo hacía inutilizable para este propósito. El legado de esto se puede observar en la construcción de la escalera de caracol, que no tiene columna central, y en la cámara de observación que se mantiene bajo el nivel del suelo.

En la reconstrucción posterior al Gran Incendio, Hooke propuso rediseñar las calles de Londres en un patrón de cuadrícula con amplios bulevares y arterias, un patrón utilizado posteriormente en la renovación de París, Liverpool y muchas ciudades estadounidenses. Esta propuesta se vio frustrada por discusiones sobre los derechos de propiedad, ya que los propietarios estaban cambiando subrepticiamente sus límites. Hooke fue solicitado para resolver muchas de estas disputas, debido a su competencia como topógrafo y su tacto como árbitro.

Para un estudio extenso del trabajo arquitectónico de Hooke, vea el libro de Cooper. [73]

No existe ningún retrato autenticado de Robert Hooke. Esta situación a veces se ha atribuido a los acalorados conflictos entre Hooke y Newton, aunque el biógrafo de Hooke, Allan Chapman, rechaza como mito las afirmaciones de que Newton o sus acólitos destruyeron deliberadamente el retrato de Hooke. El anticuario y erudito alemán Zacharias Conrad von Uffenbach visitó la Royal Society en 1710 y su relato de su visita menciona específicamente que se le mostraron los retratos de 'Boyle y Hoock' (que se decía que eran buenos retratos), pero aunque el retrato de Boyle sobrevive, el de Hooke evidentemente se ha perdido. [74] En la época de Hooke, la Royal Society se reunió en Gresham College, pero pocos meses después de la muerte de Hooke, Newton se convirtió en el presidente de la Sociedad y se trazaron planes para un nuevo lugar de reunión. Cuando finalmente se realizó el traslado a un nuevo alojamiento, unos años más tarde, en 1710, el retrato de la Royal Society de Hooke desapareció y aún no se ha encontrado.

Han sobrevivido dos descripciones escritas contemporáneas de la apariencia de Hooke. El primero fue grabado por su amigo cercano John Aubrey, quien describió a Hooke en la mediana edad y en el apogeo de sus poderes creativos:

Él es de estatura media, algo torcido, de rostro pálido, y su rostro un poco más abajo, pero su cabeza es grande, su ojo lleno y estallando, y no es un ojo gris rápido. Tiene una delicada cabeza de pelo, marrón y de un excelente rizo húmedo. Él es y siempre fue templado y moderado en dyet, etc.

La segunda es una descripción poco halagüeña de Hooke como anciano, escrita por Richard Waller:

En cuanto a su Persona, era despreciable, muy torcido, aunque he escuchado de sí mismo y de otros, que fue estrecho hasta los 16 años de edad, cuando se volvió loco por primera vez, practicando con frecuencia, con un Turn-Lath. Siempre fue muy pálido y delgado, y luego nada más que Piel y Hueso, con un Aspecto Magra, sus Ojos grises y llenos, con una Mirada aguda e ingeniosa, mientras que la nariz más joven pero delgada, de una altura y longitud moderada su Boca mezquinamente ancha, y el labio superior delgado su barbilla afilada, y la frente grande su cabeza de tamaño mediano. Llevaba su propio cabello de un color marrón oscuro, muy largo y descuidado colgando sobre su rostro sin cortes y lacio. [74]

Tiempo La revista publicó un retrato, supuestamente de Hooke, el 3 de julio de 1939. Sin embargo, cuando Ashley Montagu rastreó la fuente, se descubrió que carecía de una conexión verificable con Hooke. Además, Montagu descubrió que dos descripciones escritas contemporáneas de la apariencia de Hooke coincidían entre sí, pero que ninguna coincidía con el Tiempo's retrato. [75]

En 2003, la historiadora Lisa Jardine afirmó que un retrato recientemente descubierto era de Hooke, [76] pero esta afirmación fue refutada por William B. Jensen [de] de la Universidad de Cincinnati. [77] El retrato identificado por Jardine representa al erudito flamenco Jan Baptist van Helmont.

Otras posibles semejanzas de Hooke incluyen las siguientes:

  • Un sello utilizado por Hooke muestra un retrato de perfil inusual de la cabeza de un hombre, que algunos han argumentado que representa a Hooke.
  • El frontispicio grabado de la edición de 1728 de Chambers ' Cyclopedia muestra un dibujo de un busto de Robert Hooke. [78] Se desconoce hasta qué punto el dibujo se basa en una obra de arte real.
  • Existía una ventana conmemorativa [79] en St Helen's Bishopsgate en Londres, pero era una interpretación formulada, no una semejanza. La ventana fue destruida en el atentado de Bishopsgate de 1993.

En 2003, la pintora de historia aficionada Rita Greer se embarcó en un proyecto autofinanciado para conmemorar a Hooke. Su proyecto tenía como objetivo producir imágenes creíbles de él, tanto pintadas como dibujadas, que ella cree que se ajustan a las descripciones de él de sus contemporáneos John Aubrey y Richard Waller. Las imágenes de Greer de Hooke, su vida y su trabajo se han utilizado para programas de televisión en el Reino Unido y Estados Unidos, en libros, revistas y para relaciones públicas. [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86]

En 2019, Larry Griffing defendió la posición de que un retrato contemporáneo de la famosa pintora Mary Beale de una modelo desconocida y al que se refería como "Retrato de un matemático" era en realidad Hooke, y señaló que las características físicas de la modelo en el retrato coinciden con las suyas. La figura apunta a un dibujo de movimiento elíptico que parece coincidir con un manuscrito inédito creado por Hooke. La pintura también incluye un planetario que representa el mismo principio. Griffing cree que los edificios incluidos en la imagen son del castillo de Lowther y deliberadamente su iglesia de San Miguel. La iglesia fue renovada bajo uno de los encargos de arquitectura de Hooke, con el que Beale se habría familiarizado cuando se lo encargó la familia Lowther. Griffing teoriza que la pintura habría sido propiedad de la Royal Society, pero fue abandonada a propósito cuando Newton, como su presidente, trasladó la residencia oficial de la Sociedad en 1710. [1] [87]


Abstracto

Se describen once nuevos complejos mononucleares de manganeso (III) preparados a partir de dos ligandos hexadentados, L1 y L2, con diferentes grados de volumen estérico en los sustituyentes. L1 y L2 son bases de Schiff resultantes de la condensación de norte,norte′ -Bis (3-aminopropil) etilendiamina con 3-metoxi-2-hidroxibenzaldehído y 3-etoxi-2-hidroxibenzaldehído respectivamente, y son miembros de una serie de ligandos que hemos abreviado como R-Sal2323 para indicar la conectividad del alquilo 323 en la tetraamina inicial y la sustitución (R) en el anillo fenolato. L1 alberga un sustituyente metoxi en ambos anillos de fenolato, mientras que L2 tiene un grupo etoxi más grande en la misma posición. Las propiedades estructurales y magnéticas se informan en comparación con las de un análogo de L1 informado anteriormente, a saber, [MnL1] NO3, (1e). El BPh4 - y PF6 - complejos [MnL1] BPh4, (1a), [MnL2] BPh4, (2a), [MnL1] PF6, (1b ′) y [MnL2] PF6, (2b), con ambos ligandos L1 y L2, permanecen de alto espín (HS) en el rango de temperatura medido. Sin embargo, el monohidrato de (1b ′) [MnL1] PF6· H2O, (1b), muestra un cruce de giro gradual (SCO), al igual que el ClO4 -, BF4 - , y no3 - complejos [MnL1] ClO4· H2O, (1c), [MnL2] ClO4, (2c), [MnL1] BF4· H2O, (1d), [MnL2] BF4· 0,4 H2O, (2d), [MnL1] NO3, (1e) y [MnL2] NO3· EtOH, (2e). Los tres complejos formados con el ligando L2 sustituido con etoxi muestran todos una mayor T1/2 que los complejos análogos con el ligando L1 sustituido con metoxi. El análisis de los parámetros de distorsión muestra que los complejos formados con el ligando L2 más voluminoso exhiben más deformación de la geometría octaédrica perfecta, lo que lleva a una mayor T1/2 en los ejemplos de SCO, donde T1/2 es la temperatura en la que el estado de centrifugado es 50% de centrifugado alto y 50% de centrifugado bajo. Se muestra que la asignación del estado de giro en el estado sólido depende del solvato para los complejos (1b) y (2e), y los espectros UV-visible y NMR a temperatura ambiente indican una asignación de espín en estado de solución intermedia entre un espín completamente HS y un espín completamente bajo en 10 complejos, (1a)–(1e) y (2a)–(2e).


Agradecimientos

Agradecemos a Núria López-Bigas, Aaron Lun y Maša Roller por su útil debate, a Lovorka Stojic y Louise Harewood por el asesoramiento técnico, a Niels Galjart por la provisión de Ctcf ratones flox / flox, Oriol Pich por proporcionar listas filtradas de datos de tumores humanos, y Frances Connor, Margus Lukk y Tim Rayner por proporcionar datos de tumores de ratones. Asimismo, las valiosas contribuciones de los miembros del grupo Odom y las instalaciones del CRUK Cambridge Institute Core: Bioinformática (Matthew Eldridge, Suraj Menon, Chandra Sekhar Reddy Chilamakuri, Kamal Kishore, Rory Stark), Unidad de Recursos Biológicos (Angela Mowbray), Genómica, Proteómica ( Eva Papachristou), Instrumentación de investigación y Biorepositorio.

Fondos

Este trabajo fue apoyado por Cancer Research UK (SJA, XIS, CF, JCM, DTO: 20412), Wellcome Trust (SJA: 106563 / Z / 14 XIS: 108438 / Z / 15 a JCM SJA, XIS, CF, DTO: 202878 / A / 16 / Z 108749 / Z / 15 / Z y 202878 / B / 16 / Z a PF), Sociedad Patológica de Gran Bretaña e Irlanda (SJA: SGS 2015/04/04), Consejo Europeo de Investigación (CF , DTO: 615584) y el Laboratorio Europeo de Biología Molecular (EK, PF, JCM).

Disponibilidad de datos y materiales

Los datos sin procesar y procesados ​​de este estudio están disponibles en el repositorio de ArrayExpress (http://www.ebi.ac.uk/arrayexpress/) con los números de acceso E-MTAB-6261 para el conjunto de datos ChIP-seq (incluidas las llamadas de picos) [ 84], E-MTAB-6259 para el conjunto de datos RNA-seq (incluidos los recuentos de expresión génica sin procesar y normalizados) [85], E-MTAB-6262 para el conjunto de datos Hi-C [86] y E-MTAB-6971 [87 ] y E-MTAB-6972 [88] para el tumor de hígado de ratón y conjuntos de datos de control (incluidos los recuentos de expresión génica normalizados y sin procesar).


Examen de ingreso oral / prueba de aptitud (Eignungsprüfung)

Si no alcanza la calificación general mínima de 2,5 en su Licenciatura, debe aprobar un examen de ingreso oral (prueba de aptitud).

Registro para la prueba

Después de la fecha límite de solicitud, el comité de examen revisará su solicitud y le enviará una invitación para la prueba de aptitud con los posibles períodos para la prueba que puede elegir y la fecha límite de inscripción. Tendrá que registrarse por correo electrónico ([email protected]) y elegir el período de la prueba.

Periodos de la prueba de aptitud:

  • para empezar en el semestre de invierno
    • en julio (última semana del período de conferencias del semestre de verano) o
    • dos o tres semanas antes del inicio del período de conferencias en el semestre de invierno.
    • en enero / febrero (última semana del período de conferencias del semestre de invierno) o
    • dos o tres semanas antes del inicio del período de conferencias en el semestre de verano.

    Tienes que elegir el período de la prueba de aptitud cuando te registras para la prueba.

    Aproximadamente dos semanas antes de la prueba, recibirá la fecha, la hora y la sala de la prueba y los nombres de los tres examinadores.

    La prueba se realiza como una revisión oral por pares por Tres examinadores (botánica, zoología, biología molecular) con una duración de 30 minutos. Por lo general, la prueba se realiza en alemán a pedido, la prueba se puede realizar en inglés (háganoslo saber ahora cuando se registre para la prueba).

    Programa de examen engloba el contenido de la licenciatura en biología (citología, anatomía, fisiología y sistemática de animales, plantas y microorganismos, ecología, neurobiología, etología, biología del desarrollo, biología evolutiva, bioquímica, microbiología, genética y los elementos químicos y físicos de la biología).

    Como ayuda adicional para prepararse para el examen, el consejo estudiantil proporciona una colección de preguntas de exámenes de aptitud anteriores. Tenga en cuenta que esta lista no representa el contenido de la prueba. Es solo una selección de preguntas de exámenes anteriores. Son posibles otras preguntas y / o adicionales.

    Ver la página de inicio del consejo estudiantil: versión alemana - versión inglesa

    La prueba de aptitud es calificada por los examinadores sobre la base de las competencias del solicitante que cumple con los requisitos del programa de maestría en biología.

    La nota final se calcula por la nota de la prueba de aptitud con un 50% y la nota de la licenciatura con un 50%. La prueba se aprueba con una calificación general mínima de 2,5.

    Las pruebas de aptitud fallidas pueden repetirse una vez.


    Directrices para aumentar el GPA

    No existe una fórmula segura para elevar el GPA de una persona, y las estrategias que funcionan para una persona pueden no funcionar para otra. Sin embargo, existen algunas pautas y hábitos de estudio comunes que pueden ser útiles cuando se trata de aumentar el GPA. Las siguientes pautas son en su mayoría anecdóticas y no pretenden ser una forma segura de aumentar el GPA, pero en general son buenos hábitos que pueden tener efectos positivos en el aprendizaje, lo que a su vez puede aumentar el GPA.

    Asistir activamente a clases:

    Es probable que el estudiante o sus padres paguen las clases, y no asistir a clases es tanto una pérdida financiera como una pérdida potencial de educación. Si bien un estudiante puede decidir que asistir a una clase en particular no es beneficioso para su aprendizaje, o no es un buen uso de su tiempo, incluso si el profesor es en gran parte ineficaz, generalmente hay información valiosa que se puede obtener simplemente asistiendo a clase. No asistir a clase, por ejemplo, podría resultar en efectos negativos en el GPA de un estudiante si por alguna razón el estudiante pierde información sobre un cambio en la ubicación o el material del examen.

    Además, si bien puede ser cierto que los profesores repiten en gran medida notas en clase que a menudo se publican más tarde en un sitio web, saltarse las clases puede resultar en oportunidades perdidas. Las preguntas de los estudiantes en clase, así como las explicaciones que pueden seguir, pueden proporcionar bits de información aparentemente intrascendentes que, de hecho, pueden marcar una gran diferencia en los exámenes. Esto se debe a que la interacción con el profesor y otros estudiantes puede aumentar la profundidad de conocimiento de una persona sobre un tema, o puede proporcionar el pequeño consejo necesario para solidificar la comprensión de un tema por parte del estudiante.

    Además, asistir a clase, especialmente si la clase es más pequeña, puede permitir al profesor vincular un nombre, una cara y una calificación, especialmente si el estudiante participa activamente. Los profesores que ven a los estudiantes atentos e involucrados están más inclinados a comprender cualquier problema potencial que pueda surgir, como emergencias que provoquen el incumplimiento de las fechas de entrega. Junto con esto, es más probable que la participación activa atraiga la mente del estudiante con respecto al tema que leer notas en línea o un libro de texto, y los puntos de confusión también se pueden aclarar en el acto. Estos, a su vez, pueden afectar la calificación de una persona y el GPA general.

    Planificación:

    Cada estudiante tiene su propio estilo de aprendizaje. A algunos les gusta trabajar durante horas para completar una tarea, mientras que otros pueden tomarse muchos descansos. No existe una estrategia ideal, y la forma en que una persona se acerca al aprendizaje depende en gran medida del estilo de aprendizaje, así como de adherirse a una estrategia de estudio que complemente su horario y deseos. El método que maximiza el valor del tiempo invertido es probablemente el más eficaz para mejorar el aprendizaje y, posteriormente, el GPA.

    También es importante la organización del trabajo que debe realizarse, así como las notas tomadas. Es tan importante poder encontrar información relevante como tomar notas en clase. Las notas son más valiosas cuando se pueden utilizar para complementar el aprendizaje. Los profesores presentan una gran cantidad de información durante el transcurso de una conferencia, no toda la cual un estudiante puede tener tiempo de procesar. Es importante practicar la toma de notas de una manera que le permita al estudiante mirar hacia atrás y aprender (o buscar) la información.

    La gestión del tiempo también es un aspecto importante de la planificación. Solo hay 24 horas en un día, no todas las cuales una persona puede usar de manera efectiva. Si bien el aprendizaje es importante, tomar más cursos o actividades de los que una persona puede manejar puede ser perjudicial tanto para el aprendizaje como para el promedio de calificaciones. Una vez que se han seleccionado todos los cursos, presupuestar y programar el tiempo para cada curso puede ayudar a poner en perspectiva la cantidad de trabajo y el tiempo necesarios. Si bien la cantidad de trabajo necesaria para varios cursos puede parecer desalentadora inicialmente, planificar cómo y cuándo abordar el trabajo para cada curso puede ayudar a reducir el estrés y mejorar la eficiencia una vez que se cuantifica el trabajo (o podría ayudar a una persona a darse cuenta de que está abordando más de lo que pueden manejar).

    Revisar el trabajo con regularidad, en términos de estudio, es otro aspecto de la gestión del tiempo. Una cantidad sustancial de información está cubierta en un curso en el momento del examen final, y revisar parte de la información regularmente durante un período de tiempo suele ser más efectivo que intentar memorizar toda la información justo antes de un examen. Aprender la información a través de revisiones periódicas puede, en última instancia, ahorrar más tiempo a una persona y, potencialmente, posicionarla para que rinda mejor en un examen y, por lo tanto, mejore el GPA.


    Ver el vídeo: O QUE OS IRLANDESES COMEM. IRLANDESA RESPONDE. YouEnglish - Casal do Inglês (Septiembre 2022).