Física (plan 2002) 2023-2

Optativas, Biofísica General

BIOFÍSICA GENERAL:

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. Encontrarse familiarizados con el concepto de Modelo Matemático en Biofísica, los distintos formalismos y las ecuaciones específicas analizadas dentro del temario.

3. Aplicar los fundamentos de una caracterización y análisis cuantitativos, basados en una conceptualización biofísica, 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.

TEMARIO:

I. Definición(es) de Biofísica: Su aproximación conceptual al estudio y análisis de los Fenómenos y Sistemas Biológicos.

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

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

III. Bioenergética: Principios de Termodinámica para Sistemas Biológicos.

Principios de Termodinámica Clásica y su extensión a Sistemas Abiertos.

Conceptos y Funciones Termodinámicas Fundamentales:

Energía, Calor, Trabajo, Temperatura, Funciones de Estado: Energía Interna, Entropía

Las Leyes de la Termodinámica

Procesos Termodinámicos a Presión y Temperatura Constantes.

Energía Libre de Gibbs en Sistemas Biológicos.

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

Análisis Energético y Biología Cuántica de la Fotosíntesis.

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

Equilibrio Electroquímico: Ecuaciones de Nernst y Goldman

Propiedades Eléctricas Lineales de Membrana

Teoría Iónica de la Excitabilidad Celular.

Biofísica Molecular de Proteínas Formadoras de Canales Iónicos

Modelación Matemática de la Excitabilidad: Formalismo de Hodgkin-Huxlex

BIBLIOGRAFÍA BÁSICA

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

Alberts B, Johnson A, Lewis J, Morgan D, Raff M, Roberts K, and Walter P. 2015. Molecular Biology of the Cell. Garland Science. 6th Ed. *

Bialek. W. 2012. Biophysics: Searching for Principles. Princeton University Press.*

Borgethon P. 1998. Physical Basis of Biochemistry: Foundations of molecular biophysics. Springer Verlag.

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

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

Cao, et al. 2020. Quantum Biology Revisited. Science Advances. 6(14): doi: 10.1126/sciadv.aaz4888.

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

Halliday D, Resnick R, and Walker J. 2021. Fundamentals of Physics, Extended. Willey. 12^th Ed. *

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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. Massachusetts Institute of Technology.

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

(*): Textos de referencia fundamental, donde se desarrollan la mayoría de los conceptos comprendidos en este Curso de Biofísica General. Se recomienda su consulta continua.

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

Favor de enviar todas sus preguntas a las siguientes direcciones de correo electrónico:

arturopicones@ciencias.unam.mx

arturopicones@yahoo.com

apicones@ifc.unam.mx

Atentamente:

Dr. Arturo Picones Medina

Profesor de Biofísica General

Facultad de Ciencias

Instituto de Fisiología Celular

UNAM