Biofísica

Semestre:

6°

Fecha de elaboración:

Agosto de 2013

Fecha de revisión:

Septiembre de 2013

Elaborado por:

Nina Pastor Colón

Ciclo de formación:

Profesional

Área curricular:

Ciencias de la Disciplina

Tipo de unidad:

Teórica

Carácter de unidad:

Obligatoria

Clave:

BF01FP050010

Créditos:

10

Semestre:

6°

Horas Teoría:

5

Horas Práctica:

0

Programas académicos en los que se imparte:

Licenciatura en Ciencias Áreas terminales en Matemáticas, Física, Bioquímica y Biología Molecular, y Ciencias Computacionales y Computación Científica

Prerrequisitos:

Domina los conceptos y principios básicos de la biología molecular y celular, teniendo en cuenta sus aplicaciones en la ética.Relaciona la estructura con la función de los componentes celulares y aborda los mecanismos moleculares que permiten el funcionamiento celular.Integra los conocimientos previos de bioquímica y biología molecular en la unidad biológica básica que es la célula.

Antecedentes Recomendadas:

Ninguna

Consecuentes Recomendadas:

  • Ninguna

Presentación de la unidad de aprendizaje:

En esta unidad de aprendizaje se aplican los principios de la física y la química, y los métodos del análisis matemático y el modelado computacional, para entender cómo funcionan los sistemas biológicos. Está organizado de acuerdo a una visión física, pero está inspirado en problemas biológicos concretos. Cada tema inicia con el planteamiento de un problema biológico, y después se discute la física, matemáticas y computación relevantes para abordarlo. Se comienza con aspectos cuantitativos de la biología, los bloques de construcción de las células y organismos, las escalas de tiempo relevantes y los sistemas modelo más utilizados. En seguida se tratan aspectos que se pueden tratar al equilibrio, para luego introducir al tiempo como una variable esencial. Continúa con una introducción a las redes biológicas, y los patrones que se forman en tiempo y espacio en los seres vivos. Se discute los problemas a los que se enfrentan los que proponen modelos cuantitativos o cualitativos en biología.

Propósito de la unidad de aprendizaje:

Integrar los conocimientos y habilidades de los estudiantes en física, química, matemáticas y computación, a su área de interés en biología.

Competencias profesionales:

Contribución al perfil de egreso:

Secuencia temática:

  1. I Introducción.
    1. Distintos tipos de modelos en biología.
    2. Escalas espaciales en biología: estructura básica de células y organismos.
    3. Escalas temporales en biología.
    4. Sistemas modelo, a nivel molecular, celular y de organismos.
  2. II Estados en reposo.
    1. Equilibrios químicos y mecánicos en células vivas: repaso de termodinámica.
    2. La entropía y su papel en sistemas biológicos: mecánica estadística básica.
    3. Sistemas de estados discretos: canales iónicos y cooperatividad.
    4. Caminatas aleatorias y estructura de macromoléculas: proteínas y ácidos nucleicos.
    5. La electrostática de soluciones salinas: apantallamiento y condensación.
    6. La arquitectura de varillas celulares: el citoesqueleto, los cromosomas y sus deformaciones.
    7. Las membranas biológicas: vida en dos dimensiones, elasticidad, fusión y fisión.
  3. III Estados en movimiento.
    1. El agua y sus flujos.
    2. Difusión y su papel en sistemas biológicos: transporte activo y pasivo.
    3. El papel de los ambientes hacinados y desordenados en los equilibrios y en la dinámica.
    4. Ecuaciones de velocidad y de dinámica: las enzimas y la creación/destrucción de citoesqueleto.
    5. Motores moleculares.
    6. La electricidad en sistemas biológicos y el modelo de Hodgkin-Huxley.
    7. Interacción de la luz con sistemas biológicos: fotosíntesis y visión.
  4. IV Redes y patrones.
    1. La organización de redes biológicas: metabólicas, genéticas, de señalización y celulares.
    2. Orden en tiempo y espacio: morfógenos, oscilaciones temporales y contactos entre células.
    3. Flujos de información en sistemas biológicos.
    4. Los problemas generales del modelado de sistemas biológicos.

Criterios de Evaluación:

  • Exámenes parciales: 30%
  • Examen final: 30%
  • Participación en clase: 10%
  • Búsqueda de información: 10%
  • Otra (especifique): Tareas: 20%

Bibliografía básica:

  • Phillips, R., Kondev, J., Theriot, J. y García, H. G. 2013. Physical biology of the cell. 2a edición. Ed. Garland Science.

Bibliografía complementaria:

  • Sperelakis, N. 2012. Cell physiology source Book: Essentials of membrane biophysics. 4a edición. Ed. Academic Press.
  • Nelson, P. 2007. Biological physics. Ed. W.H. Freeman.
  • Glaser, R. 2012. Biophysics: an introduction. 2a edición. Ed. Springer.
  • Bialek, W. 2012. Biophysics: searching for principles. Ed. Princeton University Press.
  • Jackson, M. B. 2006. Molecular and cellular biophysics. Ed. Cambridge University Press.