Biología (plan 1997) 2014-2

Optativas, Biofísica

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MEXICO

FACULTAD DE CIENCIAS

BIOFISICA

PROFESOR: Dr. Arturo Picones Medina

PROGRAMA DE LA MATERIA

OBJETIVOS:

Al terminar el curso los alumnos deberán ser capaces de:

1. Identificar fenómenos físicos básicos subyacentes a la fenología biológica discutida en los contenidos del temario.

2. Haberse familiarizado con el concepto de modelo matemático, los distintos formalismos y las ecuaciones específicas analizadas dentro del temario.

3. Aplicar los fundamentos de una caracterización y análisis cuantitativos, a nivel celular y/o molecular de un fenómeno y/o sistema biológico.

4. Entender críticamente la literatura científica publicada en el área de la biofísica, tanto en textos generales como en artículos de investigación.

CONTENIDO TEMATICO

I. Definición(es) de Biofísica: Su aproximación a los Fenómenos y Sistemas Biológicos

II. Modelos Matemáticos en la Física y la Biología. Conceptualización y Aplicaciones

• El Modelo Lineal: Deducción del Método de Regresión Lineal como un ejercicio de Matemáticas

III. Bioenergética: Termodinámica de Sistemas Biológicos.

• Principios de Termodinámica Clásica y su Extensión a Sistemas Abiertos
• Las Leyes de la Termodinamica
• Conceptos y Funciones Termodinámicas Fundamentales
• Energía, Calor, Trabajo, Temperatura, Energia Interna, Entalpia, Entropia
• Procesos Termodinámicos a Presión y Temperatura Constantes.
• Energía Libre de Gibbs (G) en Sistemas Biológicos.
• Análisis Energético de la Fotosíntesis.

IV. Biomecánica Celular y Molecular.

• Fundamentos de Cinemática y Dinámica.
• El Sistema Internacional de Unidades. Longitud, Tiempo y Masa
• Movimiento: Posición/Desplazamiento, Velocidad, Aceleración
• Vectores y Escalares
• Fuerza y Movimiento: Leyes de Newton
• Trabajo Mecánico y Energía Cinética
• Momento Lineal, Movimiento Rotacional, Torque y Momento Angular
• Mecánica Muscular
• Estructuras Macroscópica y Microscópica del Músculo Esquelético Estriado
• Relación Tensión-Longitud
• Relación Tensión-Velocidad
• Motores Moleculares. Maquinaria Contráctil, Cilios y Flagelos
• Mecánica Molecular del Movimiento de la FoF1-ATPasa

V. Fenomenología Bioeléctrica

• El Fenómeno de la Difusión. Leyes de Fick.
• Conceptos Básicos de Circuitos Eléctricos.
• Carga, Corriente, Voltaje, Resistencia/Conductancia. Ley de Ohm. Campo Eléctrico
• Equivalente Eléctrico de Membrana Biológica
• Ecuación de Nernst y sus Extensiones
• Cálculo le las Propiedades Electricas Lineales/Pasivas de Membrana
• Teoría Iónica de la Excitabilidad Celular
• Bioelectricidad Molecular de Proteínas Formadoras de Canales Iónicos
• Modelos Matemáticos en la Fenomenología Bioeléctrica

BIBLIOGRAFIA BASICA

1. Alberts B, Johnson A, Lewis J, Raff M, Roberts K, and Walter P. (Watson JD). 2008. Molecular Biology of the Cell. Garland Science. 5^th Ed.
2. Halliday D, Resnick R, and Walker J. 2008. Fundamentals of Physics. John Willey & Sons Inc. 8^th Ed.
3. Nobel PS. 2009. Physicochemical Plant Physiology. Elsevier Inc. 4^th Ed.
4. Stevens CF. 1995. The Six Core Theories of Modern Physics. “A Bradford book”. Massachusetts Institute of Technology. 4th Printing (1998).
5. Se incluirá la revisión de un número de artículos de investigación básica en cada tema del curso.

EVALUACION DE LOS ALUMNOS PARTICIPANTES

1. Exámenes Conceptuales (Tres, uno por cada tema académico: Biomecánica, Bioelectricidad y Bioenergética. 50% de la calificación final).

2. Tareas en Clase (Numero abierto, para ser entregadas antes de la clase siguiente clase a la que se asignaron, 5% de la calificación final).

3. Prácticas de Laboratorio (Participación y entrega por escrito de los reportes de las practicas. 45% de la calificación final).