Morphological transitions of vesicles exposed to nonuniform spatio-temporal conditions

Publikation: Qualifikations-/StudienabschlussarbeitDissertation

Autoren

Externe Organisationen

  • Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung
Forschungs-netzwerk anzeigen

Details

Titel in ÜbersetzungMorphologische Übergänge von Vesikeln unter räumlich oder zeitlich inhomogenen Bedingungen
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDoctor rerum naturalium
Gradverleihende Hochschule
  • Universität Potsdam
Betreut von
  • Lipowsky, Reinhard, Betreuer*in, Externe Person
Datum der Verleihung des Grades30 Nov. 2020
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2020
Extern publiziertJa

Abstract

Die Morphologie beschreibt die Struktur und Form von Organismen. Im Rahmen dieser Arbeit werden insbesondere die verschiedenen Formen von einfachen Lipidmembranen untersucht, die geschlossene Formen in Lösung bilden, die Vesikel. Der Fokus liegt dabei auf Begebenheiten, in denen die es inhomogene Zustände innerhalb oder außerhalb des Vesikels gibt.
Das betrifft zum einen die Erklärung der beobachteten Formen in einem Experiment, bei dem im Inneren des Vesikels Proteine plaziert wurden, die sich wiederkehrend an die innere Vesikelmembran heften und wieder ablösen. Dabei Verändert sich die Form des Vesikels von einer symmetrischen erdnussähnlichen Form zu einer asymmetrischen Form mit einem sehr dünnen Hals. Mittels eines theoretischem Modells, dass dem Anheften der Proteine eine Änderung in ihrer bevorzugten Krümmung zuweist, werden Formen berechnet, die den beobachteten Formen gleichen und nur durch das Variieren der bevorzugten Krümmung kann derselbe Formübergang erzielt werden.
Außerdem wird die Biegeenergie von Vesikeln, die durch die äußere Umgebung in eine kegelförmige Form gezwungen werden, in Abhängigkeit des Öffnungswinkels des Kegels analytisch berechnet. Es wird weiterhin die freie Energie eines idealen Gases, das durch die Kräfte der Gravitation inhomogen verteilt ist, innerhalb solcher starren kegelförmigen Vesikeln analytisch berechnet. Ein weiteres System, das betrachtet wird, sind molekulare Motoren, die die Fähigkeit besitzen, sich entlang bestimmter Stränge, der Mikrotubuli, gerichtet fortzubewegen und wenn sie sich nicht an einem Mikrotubulus
befinden, bewegen sie sich aufgrund der üblichen ungerichteten Kräfte, der Diffusion. Wenn nur ein Mikrotubulus und nur eine Art von Motoren vorhanden ist, entsteht dadurch eine Anhäufung von Teilchen auf der Seite in die die Motoren sich bewegen, ein Konzentrationsgradient. Es wird analytisch berechnet, wie sich dieser Konzentrationsgradient
verschiebt, wenn sich der Öffnungswinkel des Kegels ändert und mit Ergebnissen aus Computersimulationen verglichen.

Zitieren

Morphological transitions of vesicles exposed to nonuniform spatio-temporal conditions. / Christ, Simon.
2020. 105 S.

Publikation: Qualifikations-/StudienabschlussarbeitDissertation

Download
@phdthesis{1859b1567b424447b6365b0e31e0f2c9,
title = "Morphological transitions of vesicles exposed to nonuniform spatio-temporal conditions",
abstract = "Die Morphologie beschreibt die Struktur und Form von Organismen. Im Rahmen dieser Arbeit werden insbesondere die verschiedenen Formen von einfachen Lipidmembranen untersucht, die geschlossene Formen in L{\"o}sung bilden, die Vesikel. Der Fokus liegt dabei auf Begebenheiten, in denen die es inhomogene Zust{\"a}nde innerhalb oder au{\ss}erhalb des Vesikels gibt.Das betrifft zum einen die Erkl{\"a}rung der beobachteten Formen in einem Experiment, bei dem im Inneren des Vesikels Proteine plaziert wurden, die sich wiederkehrend an die innere Vesikelmembran heften und wieder abl{\"o}sen. Dabei Ver{\"a}ndert sich die Form des Vesikels von einer symmetrischen erdnuss{\"a}hnlichen Form zu einer asymmetrischen Form mit einem sehr d{\"u}nnen Hals. Mittels eines theoretischem Modells, dass dem Anheften der Proteine eine {\"A}nderung in ihrer bevorzugten Kr{\"u}mmung zuweist, werden Formen berechnet, die den beobachteten Formen gleichen und nur durch das Variieren der bevorzugten Kr{\"u}mmung kann derselbe Form{\"u}bergang erzielt werden.Au{\ss}erdem wird die Biegeenergie von Vesikeln, die durch die {\"a}u{\ss}ere Umgebung in eine kegelf{\"o}rmige Form gezwungen werden, in Abh{\"a}ngigkeit des {\"O}ffnungswinkels des Kegels analytisch berechnet. Es wird weiterhin die freie Energie eines idealen Gases, das durch die Kr{\"a}fte der Gravitation inhomogen verteilt ist, innerhalb solcher starren kegelf{\"o}rmigen Vesikeln analytisch berechnet. Ein weiteres System, das betrachtet wird, sind molekulare Motoren, die die F{\"a}higkeit besitzen, sich entlang bestimmter Str{\"a}nge, der Mikrotubuli, gerichtet fortzubewegen und wenn sie sich nicht an einem Mikrotubulusbefinden, bewegen sie sich aufgrund der {\"u}blichen ungerichteten Kr{\"a}fte, der Diffusion. Wenn nur ein Mikrotubulus und nur eine Art von Motoren vorhanden ist, entsteht dadurch eine Anh{\"a}ufung von Teilchen auf der Seite in die die Motoren sich bewegen, ein Konzentrationsgradient. Es wird analytisch berechnet, wie sich dieser Konzentrationsgradientverschiebt, wenn sich der {\"O}ffnungswinkel des Kegels {\"a}ndert und mit Ergebnissen aus Computersimulationen verglichen.",
author = "Simon Christ",
year = "2020",
doi = "https://doi.org/10.25932/publishup-48078",
language = "English",
school = "University of Potsdam",

}

Download

TY - BOOK

T1 - Morphological transitions of vesicles exposed to nonuniform spatio-temporal conditions

AU - Christ, Simon

PY - 2020

Y1 - 2020

N2 - Die Morphologie beschreibt die Struktur und Form von Organismen. Im Rahmen dieser Arbeit werden insbesondere die verschiedenen Formen von einfachen Lipidmembranen untersucht, die geschlossene Formen in Lösung bilden, die Vesikel. Der Fokus liegt dabei auf Begebenheiten, in denen die es inhomogene Zustände innerhalb oder außerhalb des Vesikels gibt.Das betrifft zum einen die Erklärung der beobachteten Formen in einem Experiment, bei dem im Inneren des Vesikels Proteine plaziert wurden, die sich wiederkehrend an die innere Vesikelmembran heften und wieder ablösen. Dabei Verändert sich die Form des Vesikels von einer symmetrischen erdnussähnlichen Form zu einer asymmetrischen Form mit einem sehr dünnen Hals. Mittels eines theoretischem Modells, dass dem Anheften der Proteine eine Änderung in ihrer bevorzugten Krümmung zuweist, werden Formen berechnet, die den beobachteten Formen gleichen und nur durch das Variieren der bevorzugten Krümmung kann derselbe Formübergang erzielt werden.Außerdem wird die Biegeenergie von Vesikeln, die durch die äußere Umgebung in eine kegelförmige Form gezwungen werden, in Abhängigkeit des Öffnungswinkels des Kegels analytisch berechnet. Es wird weiterhin die freie Energie eines idealen Gases, das durch die Kräfte der Gravitation inhomogen verteilt ist, innerhalb solcher starren kegelförmigen Vesikeln analytisch berechnet. Ein weiteres System, das betrachtet wird, sind molekulare Motoren, die die Fähigkeit besitzen, sich entlang bestimmter Stränge, der Mikrotubuli, gerichtet fortzubewegen und wenn sie sich nicht an einem Mikrotubulusbefinden, bewegen sie sich aufgrund der üblichen ungerichteten Kräfte, der Diffusion. Wenn nur ein Mikrotubulus und nur eine Art von Motoren vorhanden ist, entsteht dadurch eine Anhäufung von Teilchen auf der Seite in die die Motoren sich bewegen, ein Konzentrationsgradient. Es wird analytisch berechnet, wie sich dieser Konzentrationsgradientverschiebt, wenn sich der Öffnungswinkel des Kegels ändert und mit Ergebnissen aus Computersimulationen verglichen.

AB - Die Morphologie beschreibt die Struktur und Form von Organismen. Im Rahmen dieser Arbeit werden insbesondere die verschiedenen Formen von einfachen Lipidmembranen untersucht, die geschlossene Formen in Lösung bilden, die Vesikel. Der Fokus liegt dabei auf Begebenheiten, in denen die es inhomogene Zustände innerhalb oder außerhalb des Vesikels gibt.Das betrifft zum einen die Erklärung der beobachteten Formen in einem Experiment, bei dem im Inneren des Vesikels Proteine plaziert wurden, die sich wiederkehrend an die innere Vesikelmembran heften und wieder ablösen. Dabei Verändert sich die Form des Vesikels von einer symmetrischen erdnussähnlichen Form zu einer asymmetrischen Form mit einem sehr dünnen Hals. Mittels eines theoretischem Modells, dass dem Anheften der Proteine eine Änderung in ihrer bevorzugten Krümmung zuweist, werden Formen berechnet, die den beobachteten Formen gleichen und nur durch das Variieren der bevorzugten Krümmung kann derselbe Formübergang erzielt werden.Außerdem wird die Biegeenergie von Vesikeln, die durch die äußere Umgebung in eine kegelförmige Form gezwungen werden, in Abhängigkeit des Öffnungswinkels des Kegels analytisch berechnet. Es wird weiterhin die freie Energie eines idealen Gases, das durch die Kräfte der Gravitation inhomogen verteilt ist, innerhalb solcher starren kegelförmigen Vesikeln analytisch berechnet. Ein weiteres System, das betrachtet wird, sind molekulare Motoren, die die Fähigkeit besitzen, sich entlang bestimmter Stränge, der Mikrotubuli, gerichtet fortzubewegen und wenn sie sich nicht an einem Mikrotubulusbefinden, bewegen sie sich aufgrund der üblichen ungerichteten Kräfte, der Diffusion. Wenn nur ein Mikrotubulus und nur eine Art von Motoren vorhanden ist, entsteht dadurch eine Anhäufung von Teilchen auf der Seite in die die Motoren sich bewegen, ein Konzentrationsgradient. Es wird analytisch berechnet, wie sich dieser Konzentrationsgradientverschiebt, wenn sich der Öffnungswinkel des Kegels ändert und mit Ergebnissen aus Computersimulationen verglichen.

U2 - https://doi.org/10.25932/publishup-48078

DO - https://doi.org/10.25932/publishup-48078

M3 - Doctoral thesis

ER -

Von denselben Autoren