Thermodynamics of skeletal muscle

---

Tezin Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, MÜHENDİSLİK BİLİMLERİ ANABİLİM DALI, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2022

Tezin Dili: İngilizce

Öğrenci: EKİN VARLI

Danışman: SENİH GÜRSES

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

İstatistiksel mekanik ve istatistiksel termodinamik yaklaşımları kullanılarak iskelet kasının kasılma formalizminin geliştirilmesi bu çalışmanın ana konusunu oluşturmaktadır. Bu yöntemler ile çalışılmadan önce, tezin ilk bölümünde klasik mekanik yani Newton mekaniği incelenmiştir. Çapraz köprü mekanizmasında meydana gelen olayları anlamak ve olasılıksal bir yaklaşım geliştirmek için; öncelikle aktin ve miyozinin yapısını ve işlevini ve bunların çapraz köprü mekanizmasını oluşturan etkileşimlerini tam olarak anlamamız gerekmektedir. Bu bağlamda yaptığımız araştırmalar, miyozin ve aktin proteinlerinin hücre hareketi üretmek için genel bir mekanizmanın temelini oluşturduğunu göstermektedir. Hücre içi aktin dağılımındaki değişiklikler hücre hareketine, hücre bölünmesine ve hücre şekli değişikliklerine sebep olmaktadır. Bu nedenle, bu çalışmada hücre motilite modeli olan yeni bir model geliştirdik ve truss sistemlere kullanarak hücre hareketini modelledik. İlk modelde, hücre modeli boyunca gözlenen üç farklı hareket mekanizmasını simüle edildi. Bunlar,hareketin olmadığı yani hücrenin stabil durduğu durum, tercih edilen yönde sürtünmeye bağlı hücre hareketinin gözlemlendiği durum ve son olarakta aktin polimerizasyonunun tetiklediği hücre hareketidir. İkinci modelimiz ise, hücre iskeletinin hücre hareketliliği için birincil rol oynadığı ve sitoplazmanın viskoelastik olduğu gerçeklerine dayanan modelimizdir. Bu amaçla, eşik elemanını, viskoz elemanları ve son olarak kasılabilen aktin moleküllerini içeren altıgen bir truss sistemi kullanarak hücre hareketi için viskoelastik bir model oluşturduk. Tezimizin ikinci bölümünde ise İstatistiksel mekanik konusunu inceledik. İstatistiksel mekanik, mikroskobik bileşenleri analiz ederek bir sistemin makroskopik davranışını tanımlayan bir araçtır. Bu nedenle istatistiksel mekanik, bir sistemin olasılıksal, yüksek boyutlu tanımından, uzay dağılımları yoluyla makroskopik tanımına geçmek için kullanılır. Bu yaklaşımı kullanarak birçok farklı mikroskobik durumun olasılığını yazabiliriz. Bu bölümde çalışmanın ilk kısmındaki modellerde kullanılan sürtünme kuvvetinin aksine, üçgen olasılık dağılım fonksiyonu üzerindeki simetrik ve asimetrik karar sınırları kullanılarak hareket yönü belirlenmiştir. İkinci kısmın bir sonraki aşamasında ise manuel olarak belirlediğimiz hareket yönü belirleme prosedürü olasılığı, mekanizmaya dayalı olarak değiştirilecektir. Yani hareket yönü olasılığı bir denkleme (master denklemi) bağlanarak çok daha fizyolojik bir hale getirilmiştir.