2 - Estudo do movimento de bactérias magnetotáticas
Professor(es):
Resumo:
Bactérias magnetotáticas são microorganismos que possuem uma organela chamada magnetossomo, em cujo interior são biomineralizadas nanopartículas magnéticas de magnetita ou greigita. Os magnetossomos são organizados em cadeias no citoplasma da bactéria, conferindo ao corpo celular um momento magnético dipolar, o que permite a interação passiva da bactéria com campos magnéticos externos através de um torque, produzindo o nado da bactéria orientado com a direção das linhas do campo magnético, propriedade chamada de magnetotaxia. A partir do estudo do movimento podemos estimar o valor médio do momento magnético de uma população de bactérias magnetotáticas, usando para isto a técnica da volta em U e o método estatístico, que consiste no estudo do cosseno do ângulo de orientação da trajetória relativo à direção do campo magnético. Mas, supondo conhecido o valor do momento magnético também é possível estimar a temperatura efetiva de movimento e o coeficiente viscoso de resistência ao movimento. No presente modulo vamos estudar o movimento de um coco magnetotático isolado da lagoa Rodrigo de Freitas (Rio de Janeiro). A partir de micrografias eletrônicas das cadeias de magnetossomos vamos estimar o valor médio do momento magnético destes microorganismos. A partir de filmagens do movimento destes cocos magnetotáticos vamos calcular o valor médio do cosseno do ângulo de orientação e a partir dele vamos calcular o valor do quociente entre a energia magnética e a energia térmica destas bactérias. Com esta informação vamos estimar o momento magnético e a temperatura efetiva de movimento. A partir das filmagens das voltas em U vamos calcular o tempo da volta em U e o diâmetro da volta. Com estes parâmetros vamos estimar o momento magnético e o coeficiente de resistência viscosa. Por último vamos comparar os resultados obtidos para o momento magnético pelas técnicas de movimento com o resultado obtido pelas imagens de microscopia eletrônica.
Ementa
- Aula teórica: Movimento de bactérias magnetotáticas
- Aula teórica: Volta em U de bactérias magnetotáticas
- Aula teórica: Método estatístico: estudo da orientação relativa das trajetórias de movimento
- Aula prática: Coleta de bactérias magnetotáticas
- Aula prática: Estimativa do momento magnético de uma bactéria magnetotática a partir de micrografias eletrônicas
- Aula prática: Filmagem do movimento e voltas em U de bactérias magnetotáticas
- Aula prática: Obtenção das coordenadas das trajetórias de movimento usando o software ImageJ
- Aula prática: Análise da orientação das trajetórias e obtenção dos parâmetros das voltas em U usando o software Microcal Origin
- Aula prática: Análise dos resultados e comparações entre as diferentes estimativas.
Pré-Requisitos:
Sem pré requisitosBibliografia:
- -Abreu, F.; Acosta-Avalos, D. 2018. Biology and Physics of Magnetotactic Bacteria. In: Microorganisms. 1st ed. Blumenberg, M.; Shaaban, M.; Elgaml, A., Eds. IntechOpen. London. 2018; pp. 1 – 19
- -Kalmijn, A.J. Biophysics of geomagnetic field detection. IEEE Transactions on Magnetics 1981, MAG-17, 1113 – 1124
- -Acosta-Avalos, D.; Figueiredo, A.C.; Conceição, C.P.; da Silva, J.J.P.; Aguiar, K.J.M.S.P.; Medeiros, M.L.; Nascimento, N.; de Melo, R.D.; Sousa, S.M.M.; Lins de Barros, H; Alves, O.C.; Abreu, F. U-turn trajectories of magnetotactic cocci allow the study of the correlation between their magnetic moment, volume and velocity. European Biophysics Journal 2019, 48, 513 – 521
- -De Melo, R.D.; Leão, P.; Abreu, F.; Acosta-Avalos, D. The swimming orientation of multicellular magnetotactic prokaryotes and uncultured magnetotactic cocci in magnetic fields similar to the geomagnetic field reveals diferences in magnetotaxis between them. Antonie van Leeuwenhoek 2020, 113, 197 – 209
- -Carvalho, A.L.; Abreu, F.; Acosta-Avalos D. Multicellularity makes the difference: multicellular magnetotactic prokaryotes have dynamics motion parameters dependent on the magnetic field intensity. European Physics Journal Plus 2021, 136, 203