Temario de la Materia

Biofísica

(Carrera de Biologia en la Universidad de Sonora)

Temario del Curso

Objetivo General.- Introducir al estudiante en el conocimiento de los procesos físicos que ocurren en los procesos vitales.

Objetivo Específico.- Que el alumno conozca la aplicación de los principios y métodos de la física a los fenómenos de la vida.

Temario
1. Introducción. Conceptos físicos y matemáticos básicos
2. Química Cuántica y Enlace Químico
a. Introducción a la mecánica cuántica. Experimentos Importantes.
b. El átomo de Bohr.
c. Principio de Exclusión de Pauli.
d. Energía de Ionización, afinidad electrónica.
e. Electronegatividad y enlaces fuertes.
Ejercicios.
3. Energía, Fuerzas y Enlaces
a. Potenciales interatómicos para enlaces fuertes y débiles.
b. Fuerzas no centrales.
c. Energía de enlace y constante de resorte.
Ejercicios.
4. Reacciones y Termodinámica
a. Leyes termodinámicas. Intercambio y balance de energía. Transpiración y balance de energía.
b. Energía libre, energía interna.
c. Termodinámica y mecánica estadística
d. Cinética de reacciones
e. Leyes de radiación (Stefan-Boltzmann, Planck, Wien y Beer). Energía y espectro electromagnético.
f. Radiobiología (radiación ionizante).
Ejercicios y prácticas.
5. Difusión
a. Difusión, viscosidad, conducción térmica.
b. Ley de Fick. Ley general de Transporte.
c. Potencial químico e hídrico.
Ejercicios y prácticas de laboratorio.
6. Algunas Técnicas y Métodos
a. Rayos X, difracción y estructura molecular.
b. Resonancia Magnética Nuclear.
c. Microscopio de tunelamiento y de fuerza atómica.
d. Pinzas ópticas.
e. Dinámica molecular y dinámica browniana.
Ejercicios y prácticas.
7. Polímeros Biológicos
a. Ácidos nucleicos, polisacáridos, proteínas.
b. ADN, ARN.
c. Proteínas.
d. Doblamiento de proteínas.
Ejercicios y prácticas.
8. Membranas Biológicas
a. Introducción, historia.
b. Química de membranas y estructura.
c. Física de membranas.
Ejercicios, prácticas.
9. Energía Biológica
a. Consumo de energía.
b. Respiración.
c. Fotosíntesis.
d. Síntesis de ATP.
e. Intercambio de iones y potencial eléctrico de membranas. Transporte activo y pasivo.
f. Bomba de K+ y Na+. Potencial de acción y de reposo. Hipótesis de Hodgkin, Katz y Huxley. Biofísica de canales iónicos.
g. Teoría quimiosmótica. Sistema trifosfato.

Temas Selectos a Elección
1. Biofísica de Neuronas
a. Impulsos nerviosos, el sistema nervioso.
b. Memoria.
c. Redes neuronales y auto-asociación.
2. Movimiento de Organismos y Biofísica del Músculo
a. Movimiento de bacterias y otros organismos primitivos.
b. Movimiento muscular. Excitación-Contracción. Propiedades mecánicas del músculo (estriado y liso). Bioenergética de la contracción muscular.
3. Organismos y su Medio Ambiente
a. Intercambio de calor y termoregulación. Animales y el agua.
b. Relaciones área corporal, tasa metabólica y evaporación.
c. Adaptación y forma óptima de la hoja.


Estrategias Didácticas
· Exposición oral y escrita por el alumno sobre investigación documental sugerida por el maestro
· Discusión en grupo de los temas del curso de acuerdo a los temas de la materia
· Trabajos semestrales relacionados con el tema de la materia
· Prácticas de laboratorio asociadas a teorías expuestas en clase
· Participación en seminarios de la materia

Estrategias de Evaluación
· Asistencia a clase
· Exámenes parciales teóricos y prácticos
· Elaboración de trabajo de investigación semestral
· Elaboración de síntesis y reportes de artículos de lectura sugeridos
· Reportes de prácticas de laboratorio
· Examen final

Bibliografía
· Physical Forces and the Mammalian Cell, J. Frangos, Academic Press, 1993
· Motion in Biological Systems, M. Lauffer, Alan R. Liss, New York, 1989
· Molecular and Biological Physics, R. K. Mishra, Kluwer, 1990
· Principles of Enviromental Physics, J. L. Montcith y M. Unsworth, Edward Arnold, 1990
· Biophysics, An Introduction, R. Cotterill, John Wiley and Sons, 2002
· Physics in Biology and Medicine, P. Davidovits, Academic Press, 2001