Fisika Menengah untuk Kedokteran dan Biologi: Howard Berg (1934–2021)

Lihatlah gambar buku di bagian atas blog ini, menunjukkan rak buku ideal saya. Kamu melihat Fisika Menengah untuk Kedokteran dan Biologi menjulang di tengah. Volume kecil dua buku di sebelah kanan IPMB adalah Jalan Acak dalam Biologioleh Howard Berg.

Berg meninggal pada 30 Desember 2021. Dia adalah Profesor Fisika Herchel Smith di Institut Rowland di Universitas Harvard. Dia dikenal karena studinya tentang motilitas flagela dan transduksi sensorik pada bakteri, seperti yang dijelaskan dalam bukunya tahun 2004 E. coli dalam Gerakan.

Berg memperoleh gelar sarjana dari Cal Tech, dan PhD dari Harvard. Dia berada di fakultas di University of Colorado, kemudian di Cal Tech, dan akhirnya di Harvard. Dia adalah rekan dari American Physical Society dan anggota National Academy of Sciences. Pada tahun 1984 ia dan Edward Purcell menerima Hadiah Max Delbrück dalam Fisika Biologis dari American Physical Society “untuk penjelasan fenomena biologis yang kompleks, khususnya kemotaksis dan penggerak bakteri, melalui teori fisika yang sederhana namun menembus dan eksperimen yang brilian.”

Saya senang bertemu Berg di Konferensi Penelitian Gordon 2014 tentang Penelitian dan Pendidikan Fisika: Persimpangan Kompleks Biologi dan Fisika, yang diadakan di Mount Holyoke College di South Hadley, Massachusetts. Dia adalah pria yang pendiam, bijaksana, dan baik hati. Saya berharap saya mengenalnya lebih baik.

Purcell menyebut Berg dalam artikelnya yang berpengaruh “Life at Low Reynolds Number” (Jurnal Fisika AmerikaVolume 45, Halaman 3-11, 1977).

Saya mungkin mengatakan apa yang membuat saya terlibat dalam hal ini. Untuk memperkenalkan sesuatu yang akan datang nanti, saya akan berbicara sebagian tentang bagaimana mikroorganisme berenang. Namun, itu tidak akan menjadi satu-satunya pertanyaan penting tentang mereka. Saya masuk ke ini melalui karya mantan rekan saya di Harvard, Howard Berg. Berg mendapat gelar Ph.D. dengan Norman Ramsey, mengerjakan maser hidrogen, dan kemudian dia kembali ke biologi, yang merupakan cinta awalnya, dan ke fisiologi seluler. Dia sekarang di Universitas Colorado di Boulder, dan baru-baru ini berpartisipasi dalam apa yang menurut saya salah satu penemuan paling menakjubkan tentang pertanyaan yang akan kita bicarakan. Jadi itu sebagian pekerjaan Howard, pelacakan E. coli dan menemukan hal aneh tentang mereka, yang membuat saya berpikir tentang hal-hal fisika dasar ini.

Bagian 4.10 dari Fisika Menengah untuk Kedokteran dan Biologi menganalisis kemotaksis, dan mengutip makalah Berg 1977 dengan Purcell “Fisika Kemoresepsi” (Jurnal Biofisika, Volume 20, Halaman 119–136). Di bawah ini adalah abstraknya.

Fluktuasi statistik membatasi ketepatan mikroorganisme, dalam waktu tertentu T, tentukan konsentrasi chemoattractant di media sekitarnya. Hal terbaik yang dapat dilakukan sel adalah memantau secara terus-menerus status okupasi reseptor yang didistribusikan di permukaannya. Untuk kinerja yang hampir optimal, hanya sebagian kecil dari permukaan yang perlu diadsorpsi secara khusus. Peluang suatu molekul yang bertabrakan dengan sel akan menemukan reseptor adalah Ns/(Ns + a)jika N
reseptor, masing-masing dengan situs pengikatan radius sterdistribusi secara merata pada sel dengan radius sebuah. Ada banyak ruang untuk banyak sistem independen reseptor spesifik. Laju adsorpsi untuk molekul berukuran sedang tidak dapat ditingkatkan secara signifikan dengan gerakan sel atau dengan mengaduk medium oleh sel. Kesalahan fraksional terkecil yang dapat dicapai dalam penentuan konsentrasi c kira-kira (TcaD)1/2di mana D adalah konstanta difusi dari atraktan. Jumlah reseptor spesifik yang diperlukan untuk mencapai presisi seperti itu kira-kira sebagai. Data tentang adsorpsi bakteriofag, kemotaksis bakteri, dan kemotaksis dalam jamur lendir seluler dievaluasi. Sensitivitas kemotaktik dari Escherichia coli mendekati sel dengan desain optimum.

Untuk mempelajari lebih lanjut tentang kehidupan, pendidikan, dan karier Berg, baca wawancaranya dengan Current Biology.

BACA JUGA :  Fisika Menengah untuk Kedokteran dan Biologi: Aquaporins dan Peter Setuju

Saya akan mengakhiri dengan pengenalan Berg untuk mahakaryanya Jalan Acak dalam Biologi. Jika Anda ingin belajar tentang difusi, mulailah dengan buku Berg.

Biologi itu basah dan dinamis. Molekul, organel subselular, dan sel, yang terendam dalam lingkungan berair, bergerak terus menerus. Hidup atau tidak, semuanya tunduk pada fluktuasi termal. Seperti apa dunia mikroskopis ini? Bagaimana seseorang menggambarkan perilaku motil partikel seperti itu? Berapa rata-rata mereka bergerak? Pertanyaan semacam ini hanya dapat dijawab dengan intuisi tentang statistik yang dimiliki oleh sangat sedikit ahli biologi. Buku ini dimaksudkan untuk mengasah intuisi tersebut. Hal ini dimaksudkan untuk menerangi baik dinamika sistem kehidupan dan metode yang digunakan untuk studi mereka. Ini bukan perlakuan ketat yang ditujukan untuk ahli melainkan pengenalan bagi siswa yang memiliki sedikit pengalaman dengan konsep statistik.

Penekanannya adalah pada fisika, bukan matematika, dengan menggunakan jenis perhitungan yang dapat dilakukan seseorang di belakang amplop. Kapan pun praktis, hasil diperoleh dari prinsip pertama. Tidak ada referensi yang dibuat untuk persamaan termodinamika. Fokusnya adalah pada partikel individu, bukan mol partikel. Satuannya adalah sentimeter (cm), gram (g), dan detik (sec).

Topik berkisar dari jalan acak satu dimensi hingga perilaku motil bakteri. Ada diskusi tentang hukum Boltzmann, pentingnya kT, difusi ke beberapa reseptor, sedimentasi, elektroforesis, dan kromatografi. Satu lampiran memberikan pengantar teori probabilitas. Lain adalah primer pada persamaan diferensial. Yang ketiga mencantumkan beberapa konstanta dan rumus yang layak disimpan di memori. Lampiran A harus dikonsultasikan saat membaca Bab 1 dan Lampiran B saat membaca Bab 2. Pemahaman rinci tentang persamaan diferensial atau metode yang digunakan untuk penyelesaiannya tidak diperlukan untuk memahami tema utama buku ini.

Howard Berg. Keajaiban Perilaku Bakteri. Bagian 1.

BACA JUGA :  Lebih banyak perhatian, intervensi diperlukan untuk menjinakkan krisis polusi udara – Kualitas Udara Penting

Howard Berg. Keajaiban Perilaku Bakteri. Bagian 2.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *