PROGRAMA PARA EL CURSO DE FÍSICA (Biología)
G. Hortensia González G. y Humberto Arce
Este programa está pensado para revisar con los estudiantes de Biología, los conceptos y teorías básicas sobre las propiedades de la materia y su relación con fenómenos de interés biológico, se trata de un curso introductorio, ofrecido en el primer semestre, sin embargo pensamos que deben irse presentando los aspectos básicos de problemas contemporáneos, que se desarrollarán a profundidad en cursos posteriores. El curso está basado en el programa aprobado para la asignatura en 97, y apoya entre otras asignaturas posteriores al primer semestre: Biología Celular, Biología Molecular,Biología Funcional de los Animales.
Considerando la necesidad de dar una orientación interdisciplinaria a las materias básicas de la Licenciatura, trabajamos con el siguiente temario, partiendo de estas nociones centrales:
I.-Electricidad1) Los alumnos aprenderán de manera definitiva sólo aquello que les sea significativo,
2) Es muy provechoso partir para la presentación de los materiales de cada clase, de las experiencias y pre-conceptos más generalizados entre los alumnos, modificándolos si fuese necesario a través de las propias clases.
3) El trabajo de laboratorio es indispensable.
4) Ofrecemos materiales opcionales para los alumnos que requieran adecuar su nivel de estudio.
5) Es muy importante comprender textos en inglés
Introducción al Tema. ¿Por qué es relevante el estudio de los fenómenos eléctricos en los seres vivos?.
a)Discusión sobre las propiedades excitables de lostejidos biológicos: nervioso, muscular y cardiaco. Significado informacional de las señales bioeléctricas.
¿Sólo hay fenómenos eléctricos en las células animales?
b)Instrumentación
Conceptos Básicos: Carga eléctrica y modelos atómicos de la materia. Iones e Isótopos. Configuraciones electrónicas. Fluorescencia y fosforescencia. Ejemplos y relevancia en sistemas biológicos.Polarización estática por inducción y por contacto.
Potencial de Campo Eléctrico.
Capacitancia eléctrica. Botellas de Leyden. Máquinas electrostáticas
Trabajo eléctrico. Diferencia de Potencial Eléctrico y Voltaje.
Fuentes de Voltaje. Pila voltaica, su descripción fisicoquímica. Pilas de "limón".
Correlación con los fenómenos observados a través de una membrana biológica:
a)Diferencia de Potencial a través de una membrana. Equilibrio electroquímico
b)Capacitancia de Membrana.
c)Resistencias y Conductancias Iónicas
d)Modelo eléctrico de una membrana celular. Propiedades pasivas
Laboratorio. Prácticas necesarias
1) Observación y construcción de un electroscopio sencillo. Observación y explicación de los fenómenos de polarización aparentes en distintos materiales. ¿Cómo se construyó la idea de dos cargas eléctricas diferentes?.
2) Observación y análisis de Máquinas electrostáticas y el Generador Vander Graef . Visita a museos con exhibición ad hoc. Comentar acerca de los aceleradores de partículas y su aplicación para obtener sustancias radioactivas de uso en estudios clínicos.
3) Construcción de una Botella de Leyden. Análisis de su carga y descarga
4) Observación de las líneas de campo eléctrico: de dos polos diferentes y de dos polos iguales
5) Pila Voltaica, oxidación y reducción de los metales. Pilas de “limón”. Electrolitos. Celdas de Combustible. Bacterias electrogénicas
6) Propiedades magnéticas de los materiales. Bacterias magnetotácticas
7) Ley de Ohm. Resistencias y condensadores. Circuitos eléctricos elementales de resistencias
8) Osciloscopio. Fundamentos. Medición de señales directas y alternas. Amplitud, Frecuencia-Periodo.
Potencial de Membrana de la Célula Nerviosa. Modelo Nernst-Planck. Capacitancia y Diferencia de V.
Modelo de Cable de la Membrana (R-C). Propiedades pasivas del axón
Flujos iónicos a través de la membrana. Conductancias
Potencial de Acción. Simulaciones Computacionales
Laboratorio
1) Medición de potenciales electroquímicos en una cámara de Ussing.
2) Modelo eléctrico de la membrana. Medición de las constantes de espacio y de tiempo
3) Sesión demostrativa del registro del potencial del acción en el ciático de la rana. Medición de la vel. de conducción; de los periodos de refractoriedad; de la curva de excitabilidad.
4) Sesión práctica en salón de computación con el modelo Hodgkin-Huxley
5) Fundamentos de Electrocardiografía y registro en los alumnos. Discusión sobre un conductor de volumen.
Presentación: ¿Por qué es relevante el estudio de la óptica para la biología? La luz y los organismos
1) Diseño y construcción de una cámara oscura
2) Diseño y construcción de un microscopio compuesto.
3) Investigación bibliográfica
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Faustino Sánchez y José Luis Gutiérrez. Matemáticas para las Ciencias Naturales. Sociedad Matemática
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Wiley J.,H. Meiners 1970. Physics demonstration experiments.
1.- Se realizan entre 4 y 5 exámenes parciales, 2 en la sección de electricidad y 2 o 3 en óptica.
2.- Es necesario tener promedio aprobatorio en cada sección, incluído el trabajo de laboratorio.
3.- Sólo se puede reponer un exámen de la sección de electricidad, y en la sección de óptica hay varios exámenes de ensayo, por lo que no hay reposiciones.
4.- El trabajo de laboratorio representa entre 40 y 50% de la calificación en cada sección del temario, dependiendo del número de prácticas exitosas (con buenos resultados).
5.- Las tareas representan hasta un 10% de la calificación de cada sección del temario.
6.- En los semestres nones no se aceptan "extraodinarios largos".