Biología (plan 1997) 2020-2

Optativas, Biofísica

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MEXICO

FACULTAD DE CIENCIAS

BIOFISICA

Materia optativa impartida por: Dr. Arturo Picones Medina y el Fis. Oliver Lara Figueroa.

NOTA IMPORTANTE: El siguiente programa temático corresponde únicamente a la sección del curso que imparte el Dr. Arturo Picones M.

ARTURO PICONES MEDINA

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. Familiarizarse 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 conceptual al estudio y análisis de los Fenómenos Biológicos.

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

Deducción del Método de Regresión Lineal: Un ejercicio de cuantificación y análisis matemático de extensa aplicación en Biología.

III. Bioenergética: Termodinámica Básica de Sistemas Biológicos.

Principios de Termodinámica Clásica y su extensión a Sistemas Abiertos.

Las Leyes de la Termodinámica

Conceptos y Funciones Termodinámicas Fundamentales:

--- Energía, Calor, Trabajo, Temperatura, Energía Interna, Entropía

Procesos Termodinámicos a Presión y Temperatura Constantes.

Energía Libre de Gibbs en Sistemas Biológicos.

Análisis Energético de la Fotosíntesis.

Bioenergética y Mecánica Molecular de la ATP-Sintetasa (FoF1-ATPasa).

IV. Bioelectricidad.

El Fenómeno de la Difusión: Leyes de Fick.

Conceptos Básicos de Circuitos Eléctricos.

-- Carga, Campo Eléctrico, Corriente, Voltaje, Resistencia/Conductancia. Ley de Ohm.

Equivalente Eléctrico de Membrana Biológica

Ecuación de Nernst y sus Extensiones

Cálculo de las Propiedades Eléctricas Lineales/Pasivas de Membrana

Teoría Iónica de la Excitabilidad Celular.

Biología Molecular de Proteínas Formadoras de Canales Iónicos

Modelos Matemáticos en la Fenomenología Bioeléctrica.

EVALUACION DE LOS ALUMNOS PARTICIPANTES

1. Exámenes Conceptuales (Dos exámenes, uno por cada tema, comprenderán 65% de la calificación final: 1o. Introducción Matemática/Bioenergética y 2o. Bioelectricidad).

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

3. Prácticas de Laboratorio (Participación y entrega por escrito de los reportes de las practicas. 35% de la calificación final).

BIBLIOGRAFIA BASICA

Ackerman E., Ellis L.B.M. and Williams L.E. 1979. Biophysical Science (2° Ed). Prentice Hall, N.Y..

Alberts B, Johnson A, Lewis J, Raff M, Roberts K, and Walter P. 2008. Molecular Biology of the Cell. Garland Science. 5th Ed. (***)

Borgethon P. 1998. The physical Basis of Biochemistry: The foundations of molecular biophysics. Springer Verlag. Berlin.

Bogdanov K. 2000. Biology in Physics. Academic Press, San Diego.

Cambell G.S. and Norman, J.M. 1998. Environmental Biophysics Springer Verlag, New York.

Coterril Rodney M.J. 2003. Biophysics. John Wiley &Sons Ltd., England.

Halliday D, Resnick R, and Walker J. 2008. Fundamentals of Physics. John Willey & Sons Inc. 8^th Ed. (***)

Nobel PS. 2009. Physicochemical Plant Physiology. Elsevier Inc. 4^th Ed.

Purves D, Augustine GJ, Fitzpatric D, Hall WC, LaMantia A-S, Mooney RD, Platt, Ml and White LE. 2017. Neuroscience. Sinauer Associates. 6th Ed

Stevens CF. 1995. The Six Core Theories of Modern Physics. “A Bradford book”. Massachusetts Institute of Technology.

Schrödinger, E. What is Life? 1949. Cambridge University Press. 16th Printing (2006 Edition).L

(***): Textos de referencia fundamental donde se desarrollan todos los temas que comprende este Curso de Biofísica.

Se incluirá además la revisión crítica de un número de artículos de investigación básica y la proyección de videos en cada tema del curso.