Biología (plan 1997) 2025-1

Optativas, Biofísica

FACULTAD DE CIENCIAS, UNAM

BIOFISICA

Materia impartida por:

Dr. Arturo Picones Medina y Mtro. Cesar Oliver Lara Figueroa

Toda pregunta y aclaración dirigirla exclusivamente a:

arturopicones@ciencias. unam.mx y ceoliver@ciencias.unam.mx

LA PRIMERA CLASE SE EFECTUARÁ EL MARTES 6 DE AGOSTO 2024 EN EL LAB. DE PRÁCTICAS DE BIOLOGÍA DE ANIMALES II

OBJETIVOS:

Al finalizar 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, 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 y Sistemas Biológicos.

II. Modelos Matemáticos en Biología. Conceptualización y Aplicaciones.

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

III. Bioenergética: Principios de Termodinámica para Sistemas Biológicos.

Principios de Termodinámica Clásica.

Conceptos y Funciones Termodinámicas Fundamentales:

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

Las Leyes de la Termodinámica

Procesos Presión y Temperatura Constantes.

Energía Libre de Gibbs en Sistemas Biológicos.

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

Análisis Energético 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: Ecuación de Nernst y Ecuación de Goldman

Propiedades Eléctricas Pasivas (Linrales) de Membrana

Teoría Iónica de la Excitabilidad Celular.

Biología Molecular de Proteínas Formadoras de Canales Iónicos

EVALUACION DE LOS ALUMNOS PARTICIPANTES

A. Dos Exámenes Conceptuales, los cuales comprenderán 50% de la calificación final:

1o. Modelación Matemática en Biofísica y Bioenergética

2o. Bioelectricidad

B. Prácticas de Laboratorio (Participación y entrega por escrito de reportes: 50% de la calificación final)

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

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. John Willey & Sons Inc. 12^th Ed. *

Kargol, A. 2019. Introduction to Cellular Biophysics. Vol.1: Membrane transport mechanics. Morgan & Claypool Publishers.

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 todos los conceptos comprendidos en este Curso de Biofísica. 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