Tek Dalgaboyu Gölge Görüntüleme<em> Caenorhabditis elegans</em> Locomotion dahil Kuvvetleri Tahminleri

Sabit Descent İlk soruşturma C azalan oranlarında hiçbir ayırt farklılık gösterir SWSI 633 nm kullanarak sırasında elegans. Azalan oranları canlı ve ölü C hem de 0.1 mm / sn ± 1.5 mm / sn 'de sabit olduğu bulundu elegans. 50 solucan bir numune boyutu canlı ve ölü solucanlar her ikisi için de% 7 makul bir varyans oluşturulur. Sürükleme kuvveti yerçekimi kuvveti eksi kaldırma kuvveti eşittir, böylece azalan hızı sabit olduğundan solucanlar üzerinde etkili hiçbir hızlanma yoktur. Bu solucanın yoğunluk suyunkinden biraz daha büyük olduğunu ifade eder; Ancak altındaki tahminleri için bir nematodun yoğunluğunun yaklaşık bu suyun olduğunu varsaymak halen pratik değildir. Değişen Yönü İkinci soruşturma, bir vaka çalışması, nematod yön değiştirme yeteneğine sahiptir ve karşı yukarı yüzebilirsiniz gösteriyoryerçekimi. Bu eğrilerin ikinci türevleri zamana karşı ivme (Şekil 5) grafiğini oluşturmak için yivli olabilir, böylece iki eğrileri nematodun dik yer değiştirme halinde monte edilmiştir.   Bu iyi bir uyum korurken mümkün olduğunca düşük polinom düzeni tutmak için tavsiye edilir. Bir alt polinom düzeni zamanla hızlanma az farklılık gösterir. Polinomun sırası çok yüksek ise, daha yüksek dereceden polinom, ihmal edilebilir ve bu nedenle gereksiz olacaktır. Bu solucan 2 ± 0.002 mm / sn 2, etrafında döner ve kısa bir süre sonrasına kadar aynı oranda 0.110 mm / sn 2 ± 0.002 mm / sn 2 de hızlandırır 0.110 mm / sn sabit bir oranda yavaşlar dönüş noktası. C. ivme sıfıra düşene kadar mm / sn 2 0,00708 t – elegans 1,252 azalan bir ivme ile yukarı doğru hareket eder. Zihin Denk tutulması. 3 ve 3 & # tahmini kitle solucan956, gr, solucan kısa dönüş noktasına kadar sonra 0.33 pN dikey bir net kuvvet, F Ny uğrar. Descent: yerçekimi, sürükle, kaldırma kuvveti ve itme (Şekil 6a): solucan dönüş noktasına ulaşıncaya kadar solucanın üzerine etki eden kuvvetlerin üç tipi vardır. Net kuvvet üç güçlerin vektör toplamına eşittir. Burada dikey bileşenleri sadece düşünün: F Ny = F Dy + F Ty-F g + F B (4) F B kaldırma kuvveti olduğu. F g büyüklük olarak eşittir, ancak solucanın yoğunluğu suyun olduğunu varsayarak kaldırma kuvvetine yönde tersidir. Denk. 4 daha sonra aşağıdaki şekilde yazılabilir: F Ny = F Dy + F Ty (5) F Ny iniş esnasında sabit kalır. Bu imaNematod dönüş noktasına ulaşıncaya kadar F Dy + F Ty sabit kalır. F Dy yolun başlangıcıdır üst, en büyük ve hızlı dönüş noktasında sıfır olana kadar yavaş yavaş sıfıra düşürür F Ty F Ny sabit tutmak için artırmak gerekir. Turnaround: düşey hızı bu noktada sıfıra eşit beri dönüş noktasında düşey yönde hiçbir sürtünme kuvveti yoktur. Şekil 6b'de gösterildiği gibi, K g, kaldırma kuvveti, F ve B dikey sonsuz baskı, F Ty – dikey doğrultuda etki eden kuvvetler, sadece yerçekimi vardır. Bu noktada, C itme elegans belirlenebilir: F Ty = F Ny (6) Yörünge altındaki basınç daha sonra solucan ağırlığının yaklaşık% 0.001 olan 0.33 pN, kabaca eşittir. Dikkate alarakbu hesabı tahmini ağırlığı, bir C F g elegans, 28 nN olduğu Ascent: Benzer şekilde, çıkış, sürükle artar ama aşağı çekti (Şekil 6c) sırasında: F Ny =-F Dy + F Ty (7) Solucan tarafından uygulanan itme şimdi daha büyük olması ve sürükleme kuvvetinin toplamını ve ağırlığını eşit olmalıdır. Solucan kadar yüzmeyi başlayan sonra yavaşlıyor. Solucan soyundan ile aynı oranda yukarı yüzmek için, sonsuz en azından iki kere ağırlığın bir yukarı doğru kuvvet uygulamak gerekir. Gezinip Yaklaşık 3 saniye için iniş yavaşlatan bir solucan bir örneği Şekil 7 de gösterilmiştir.   A 3 üncü derece polinom genel yolu için makul bir seçimdir. Bu uyum ikinci hızlanma ve hız, en hatalar% 15 daha az bulunmaktadır. Solucan önemli bir upwa ile başlarrd itme, yavaşlar ve 68 sn arkanı başlar; Bununla birlikte, yukarı doğru ivme sürekli olarak azalır (Şekil 8)   net ivme sıfır 68.5 çevresinde saniye eşittir kadar. Bu da hız başka bir sıfır noktasına ardından aşağı yönde bir net hızlanmasına neden olur (Şekil 9)   ve nematod 69 sn tekrar inmeye başlar. Bu durumda, gözlemlenen maksimum dikey ivme 2.7 mm / sn 2 olması dikkat çekicidir. Dönüm noktalarında hızlanma / sn 2 0,455 mm ve vardır – sırasıyla 0.455 mm / sn 2; etrafında döner ve yüzer nematod durumunda yaklaşık dört kat daha büyüktür. Denklem kullanma. 6, bu yukarı doğru itme ilk dönüm noktasında yaklaşık 1.32 pN olduğu tahmin edilebilir. Yukarı itme 1.32 pN, böylece ikinci dönüm noktasında, net ivme negatiftir. <p class="jove_content" f o: keep-together.within-page = "always"> Şekil 1.. Deneysel kurulum. Lazer ışın genişletici, lens ve ekran deneysel kurulum için gereklidir. Direksiyon aynalar ve pinholes ihmal edilebilir, fakat optik hizalama daha az istikrarlı hale getirecek. Şekil 2.. Tek Dalgaboyu Gölge Görüntüsü (SWSI). 543 nm lazer ışığı 2 mW bir solucanın gölge kullanarak ekrana yansıtılıyor. Nematod yukarı düşmeye görünür böylece görüntü terstir. 424/51424fig3highres.jpg "src =" / files/ftp_upload/51424/51424fig3.jpg "/> Tek bir yabanitip C Şekil 3.. Dikey iniş su kolonunda elegans. Bu nematod 633 nm tutarlı ışığın gölgesinde kalmıştır. Doğrusal bir uyum eğimi 0.01 mm / sn ± 1.09 mm / sn aşağı hızını gösterir. , bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için buraya tıklayınız. Şekil 4,. Tek bir yukarı doğru yüzme vahşi tipli C değiştirme grafiği elegans. iki yivli uyan nematod genel yolu izlemek. Uyum ikinci türev ivme ortaya koymaktadır. 0.110 mm: maksimum ivme kolayca uyum birinci belirlenir / Sn 2 ± 0.002 mm / sn 2. Veri noktaları ve zinde görünür kalabilir, böylece sadece bir kaç hata çubukları gösterilir. Bu nematod 633 nm tutarlı ışığın gölgesinde kalmıştır. , bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için buraya tıklayınız. Tek bir vahşi tipli C Şekil 5,. Hızlanma grafik elegans. Bu nematod yavaşlatacak ve sonra yukarı doğru hareket etmesine neden olan 0.110 mm / sn 2 ± 0.002 mm / sn 2 sabit bir yükseliş ivmesini sürdürüyor. Kısa bir süre dönüş noktasından sonra hızlanma giderek azalmakta ve net ivme sıfıra azalır. g "target =" _blank "> bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için buraya tıklayınız. Bu güçlerin etkisi birbirlerini iptal böylece noktası ve tırmanış. Buoyancy ve yerçekimi dönüm iniş için Şekil 6. Kuvvet şemaları, yönde büyüklüğü ve karşısında eşittir. Bu nedenle bu diyagramlar gösterilmemektedir. (A) solucan sürükle ve itme yukarı bakacak şekilde azalan edilir. (B) solucan sürükle olmadan yörünge düşük noktada. İtme yukarı işaret ediyor. (C) solucan itme yukarı bakacak iken sürükle aşağı bakacak şekilde yükseliyor. "Src =" / files/ftp_upload/51424/51424fig7.jpg "/> Şekil 7. Tek gezinip nematod Hacmi grafiği. Solucan yavaşlar ve yaklaşık 68 sn civarında dönüş başlar ama yaklaşık 69 saniye azalan başlar. , bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için buraya tıklayınız. .. Şekil 8 tek bir uçan nematod ivmesi grafiği Bu solucan, 2.7 mm / sn 2 yukarıya doğru bir ivme ile başlar sıfıra düşer ve sonunda bir düşüş ivme var -. 2.6 mm / sn 2 daha büyük bir vers görmek için buraya tıklayınızBu rakamın iyon. Şekil 9. Tek bir uçan nematod Velocity grafiği. Bu solucan 68 sn durma noktasına gelir ve yukarı baş başlar, yavaşlar ve bir iniş ardından 69 sn dikey yönde sıfır hız ulaşır. bir görüntülemek için lütfen buraya tıklayınız Bu rakamın büyük bir versiyonu. N2 C Tablo 1.. Ortalama iniş hızları elegans. canlı 50 ve 50 ölü nematod tr vardırOnların iniş sırasında acked. Inişlerde için ortalama hız Canlı ve ölü solucanlar için aynıdır: 0.1 mm / sn ± 1.5 mm / sn.