Presentación del grupo 5033 - 2009-1.

G. Hortensia González G. / Humberto Arce Rincón /Sergio Alcalá Corona

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 partiendo de estas nociones centrales:

1) 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) Podemos ofrecer 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

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)Ley de Ohm. Resistencias y condensadores. Circuitos eléctricos elementales de resistencias

2) Observación y experimentación con 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?.

3) 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.

4) Construcción de una Botella de Leyden. Análisis de su carga y descarga

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) Osciloscopio. Fundamentos. Medición de señales directas y alternas. Amplitud, Frecuencia-Periodo.

I.2Las señales eléctricas en los organismos vivos.

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) 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. El origen del Universo
2. De los tactismos a la percepción visual
3. Lentes delgadas. Evolución y adaptaciones visuales de algunos organismos.
4. De las manchas oculares al cristalino.
5. Reflexión y refracción. Adaptaciones de algunos organismos. Empleo de juegos de lentes
6. Microscopios y Telescopios. Técnicas de iluminación
7. Interferencia y difracción. Adaptaciones de algunos organismos
8. Revisión de las teorías de la naturaleza de la luz.
9. Efecto fotoeléctrico. Moléculas fotoactivas

Laboratorio y Otras Actividades

1) Diseño y construcción de una cámara oscura

2) Diseño y construcción de un microscopio compuesto.

3) Investigación bibliográfica

Bibliografía General

Aidley D. 1990 The physiology of excitable cells. Cambridge Univ. Press 3a. ed.

Careri G. 1984. Order and disorder in matter.

Flowers B.H., y E. Mendoza 1970. Properties of matter

Gamow G. Benjamin, 1966. Thirty years that shook physics.

Gates, OM. 1980. Biophysical ecology. Springer- Verlag. NY

Gittewitt P. Wiley, 1992. Conceptual Physics. Addison-Wesley.

González H.,M. Núñez y H. Arce Visión y Lentes Delgadas. 1997. Las prensas de Ciencias.

Hobbie, Russell K. 2001. Intermediate Physics for Medicine and Biology. Springer 2nd edition.

Land MF & Nilsson D-E. 2001. Animal Eyes. Oxford University Press, 221 pages

Malmivuo, Jaakko and Robert Plonsey Bioelectromagnetism. 1995. Principles and Applications of Bioelectric and Biomagnetic Fields. OxfordUniversity Press, New York,y: http://butler.cc.tut.fi/~malmivuo/bem/book/index.htm

March R. Física para poetas. 1990. Siglo XXI

Montero F y F. Morán. Biofísica. 1992. Procesos de autoorganización en biología EUDEMA. Madrid

Nicholls David G. , Stuart J. Ferguson. 2002. Bioenergetics 3. Academic Press.

Thefil J y R.M. Hazem 1993. The sciences: an integrated approach.

Complementarias

Dover Boorse H, L Motz and J. Weaver. 1989. The atomic scientists: a biographical history. Wiley.

Faustino Sánchez y José Luis Gutiérrez. Matemáticas para las Ciencias Naturales. Sociedad Matemática
Mexicana, UNAM y Universidad Autónoma Chapingo

Gamow G. Benjamin, 1966. Thirty years that shook physics.

Hayden Ronald H, 1975. Laboratory physics for the life sciences. Saunders.

Hiriart M, Fanjul ML y De Miguel F. Biología funcional de los animales. UNAM y Siglo XXI. 2001.

Ortíz Georgina. 1992. El significado de los colores. Ed. Trillas, México

Riveros Hector y otros. 1999. Experimentos impactantes de Física. 1, 2, y 3 Ed- Trillas, México

Rodieck, R.W. The first steps in seeing. Sinauer associates, Inc. 1998

Wiley J.,H. Meiners 1970. Physics demonstration experiments.

EVALUACIÓN:

1.- Se realizan por lo menos 5 exámenes parciales, divididos por secciones o temas

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 un 10% de la calificación obtenida por cada quien en los exámenes.

6.- Se realizan diversas lecturas y sus respectivos controles a lo largo del curso, se evaluan como las tareas.

tenemos una cuenta de correo-e para recibir sus tareas y comentarios: fisica08@gmail.com

1a LECTURAS