Física (plan 2002) 2014-2

Optativas, Introducción a la Biofísica y Física Médica

INTRODUCCIÓN A LA BIOFÍSICA Y FÍSICA MÉDICA. Biofísica de sistemas excitables

La biofísica como área interdisciplinaria, requiere de conocimientos básicos de física, biología, química y matemáticas. Éste es un curso introductorio, por lo que se revisa alguna información básica sobre las células y los sistemas fisiológicos, se presentan temas fundamentales para estudiar a las células excitables, que comprenden neuronas, músculos, marcapasos y algunas glándulas; también se revisan brevemente modelos matemáticos que describen algunas de sus propiedades básicas, o métodos de análisis más generalizados, asi como algunas situaciones de interés clínico.

1. Breve revisión a las molécules constituyentes de las células: Agua, proteínas, lípidos, carbohidratos, ácidos nucleicos.
2. Procesos fundamentales de las células animales.
3. Excitabilidad. Sistemas excitables biológicos y no biológicos.
4. Propiedades de las células excitables: neuronas y miocitos.
5. La membrana celular y los medios que separa. Iones, electrolitos, solvatación y permeabilidad selectiva.
6. Diferencia de Potencial eléctrico a través de la membrana celular. Capacitancia.
7. Microelectrodos. Modelos de Nernst-Planck y de Goldman-Katz
8. Modelo RC para las membranas celulares.
9. Ley de Ohm y conductancias iónicas, propiedades pasivas de las células excitables. Resistencias/ conductancias no lineales
10. Potencial de Acción de las células excitables.
    Fundamentos del modelo de Hodgkin y Huxley. Técnica de Fijación de voltaje.
    Propagación del Potencial de Acción. Fibras mileínicas y no mielínicas
    Registros de corrientes iónicas unitarias. Modelos de canales iónicos y sensores de voltaje
11. Células Autoexcitables, actividad eléctrica rítmica. Modelo FHN.
    Células resonantes e integradoras. Células marcapaso y células excitables
12. Uniones eléctricas (gap) y sinapsis químicas
13. Cardiomiocitos y el corazón. Modelos con ED y análisis de perturbaciones.
14. Acoplamiento entre la excitación eléctrica y la contracción. El corazón, fundamentos de su actividad eléctrica. Arritmias, fibrilación, turbulencias.
15. Electrocardiograma, algunas técnicas de estudio lineales y no lineales.

Bibliografía básica.

- Claycomb JR & Quoc P. Tran J. Introductory biophysics. Perspectives on the living state. Johns & Bartlett Publishers. 2011

- Fanjul ML e Hiriart M (eds). Biología funcional de los animales. Vol. I y II. SigloXXI, 2008/2009

- Feher Joseph. Quantitative human physiology. An introduction. Academic Press Series in Biomedical Engineering. 2012.

- Goldfarb Daniel. Biophysics demystified. McGraw Hill, 2011.

- Hobbie R K. Intermediate physics for medicine and biology. 3rd Ed. AIP Press, 1997

- Izhikevich E M, Dynamical systems in neuroscience. The geometry of excitability and bursting. MIT Press, 2007

- Keener J, Sneyd J. Mathematical physiology. Serie Interdisciplinary Applied Mathematics 8. Springer Verlag NY, 1998

- Montero F y Morán F. Biofísica. Procesos de autoorganización en biología. EUDEMA Universidad Manuales, 1992.

- Winfree A T. When time breaks down. Princeton University Press, 1989.

HAY QUE ELEGIR UN ARTÍCULO DE ESTOS Y RESEÑARLO PARA EL MIÉRCOLES:

1) Mechanics of biomolecules http://ave.fciencias.unam.mx/x/yfw2jP

2) Natural strategies for the molecular engineer http://ave.fciencias.unam.mx/x/Yj7Tdd

LECTURA PARA EL VIERNES 14 DE FEBRERO:

3) Pez eléctrico-- http://ave.fciencias.unam.mx/x/pnWsGa