Biofísica

Este tema trata sobre cómo se aplican los enfoques y métodos utilizados tradicionalmente en física para estudiar los fenómenos biológicos. La biofísica cubre todas las escalas de organización biológica, desde el nivel molecular hasta el macroscópico. La investigación biofísica comparte una superposición significativa con la bioquímica, biología molecular, química física, nanotecnología, bioingeniería, biología computacional, biomecánica, biología de sistemas, etc.

Objetivos del curso:

- Comprender las bases físicas de los procesos biológicos.
- Conocer el papel de la termodinámica en los procesos biológicos.
- Conocer las técnicas físicas más habituales en el estudio de procesos biológicos.
- Comprender los fenómenos de transporte a través de las membranas celulares.
- Obtener una visión integral y multidisciplinaria de esta área de conocimiento y su relación con otros campos de la química.

1. Estructura molecular y sistemas biológicos.

Energía libre, entropía, temperatura y distribución de Boltzmann como factores que determinan la estructura de macromoléculas y procesos de interés biológico.

2. Energética y dinámica de los sistemas biológicos.

Autoensamblado. Termodinámica de sistemas lejos del equilibrio

3. Factores físicos del medio ambiente.

Procesos de fricción en fluidos: suspensión y sedimentación. Viscosidad y número de Reynolds. Movimiento en sistemas biológicos. Difusión: descripción de las soluciones simples de la ecuación de difusión en sistemas biológicos y sus consecuencias sobre el transporte molecular en las células.

4. La cinética de los sistemas biológicos.

La cinética de los procesos biológicos: reacciones enzimáticas y de polimerización.

5. Transporte en sistemas biológicos.

Adsorción. El modelo eléctrico de doble capa. Transporte eléctrico y potenciales de acción de membrana. Transporte pasivo de sustancias a través de las membranas. Canales y operadores. Transporte activo

1.- Fundamentals of Biophysics. Andrey B. Rubin. Scrinvener Publishing. Wiley. 2014

2.- Biophysics: an introduction. Cotterill, R. John Wiley&sons, 2003.

Básicas

- CB6: Poseer y comprender el conocimiento que proporciona una base o una oportunidad para ser creativo y único en el desarrollo y / o implementación de ideas, a menudo en un contexto de investigación.
- CB7: los estudiantes deben saber cómo utilizar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios (o multidisciplinarios) relacionados con su campo de estudio.
- CB8: los estudiantes deben poder integrar el conocimiento y lidiar con la complejidad de emitir juicios a partir de información que, al ser incompleta o limitada, incluye reflexiones sobre las responsabilidades sociales y éticas relacionadas con el uso de sus conocimientos o juicios.
- CB9: los estudiantes deben saber cómo comunicar sus hallazgos y el conocimiento y las razones subyacentes que los sustentan a audiencias especializadas y no especializadas de una manera clara y sin ambigüedades.
- CB10: los estudiantes deben tener las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar estudiando de tal manera que sean principalmente autodirigidos o autónomos.

Generales

- CG2: saber cómo aplicar el método científico y adquirir habilidades para desarrollar los protocolos necesarios para el diseño y la evaluación crítica de los experimentos químicos.
- CG3: Ser capaz de debatir y comunicar ideas, tanto en forma oral como escrita, a audiencias especializadas y no especializadas (congresos, conferencias, etc.) de manera clara y razonada.
- CG5: Tener las habilidades que permiten a los estudiantes desarrollar un método autónomo para estudiar y aprender.
- CG7: Ser capaz de trabajar en equipos multidisciplinarios y colaborar con otros especialistas, tanto a nivel nacional como internacional.
- CG8: Ser capaz de usar literatura científica y desarrollar el juicio necesario para su interpretación y uso.
- CG11: Ser capaz de adaptarse eficientemente a futuros estudios de doctorado en áreas multidisciplinarias.

Transversales

- CT1: Desarrollar habilidades de trabajo en equipo: cooperación, liderazgo y buenas habilidades de escucha. Adaptarse a equipos multidisciplinarios.
- CT2: redacta informes científicos y técnicos y defiéndelos públicamente.
- CT4: aplicar los conceptos, principios, teorías y modelos relacionados con la química biológica y los materiales moleculares a entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos multidisciplinarios.
- CT7: Muestra un razonamiento crítico y autocrítico cuando busca rigor y calidad científicos. Manejar herramientas de TI y tecnología de la información y la comunicación (TIC), así como el acceso en línea a bases de datos.

Específicos

- CE2: ser capaz de comparar datos experimentales y supuestos teóricos de manera crítica.
- CE4: Conocer y comprender las herramientas químicas y las técnicas analíticas utilizadas para la química biológica y los materiales moleculares.
- CE6: Conocer las bases fisicoquímicas de los procesos biológicos.
- CE7: los estudiantes deben adquirir conocimientos sobre técnicas avanzadas para la caracterización estructural de macromoléculas, supramoleculas y coloides que son relevantes en el campo de la química biológica y los materiales moleculares.
- CE8: Adquirir habilidades técnicas para llevar a cabo la caracterización estructural de moléculas, biomoléculas, supramoleculas y nanopartículas e interpretar los datos experimentales obtenidos.

- Clases interactivas que fomentan la participación de los alumnos.
- Uso combinado de métodos informáticos y la pizarra.
- Uso de métodos de respuesta rápida y anónima en clase (clickers) para evaluar el seguimiento del tema.
- Promoción del autoaprendizaje de los alumnos proponiendo desafíos y planteando preguntas.
- Resolución de ejercicios prácticos (problemas, pruebas, interpretación y procesamiento de información, evaluación de publicaciones científicas, etc.).
- Presentaciones orales de temas previamente preparados, incluidos debates con sus compañeros y profesores.

Consideraciones Generales:

–El proceso de evaluación se utilizará para saber si el alumno ha adquirido las habilidades programadas y para revisar la metodología de enseñanza.
–Examen escrito sobre contenidos básicos teóricos y prácticos de la asignatura.
–Evaluación continua asociada a participación activa y aprendizaje autónomo.

Las actividades de aprendizaje se distribuirán de acuerdo con:

Clases presenciales
Conferencias 15 horas 100%
Seminarios y ejercicios en el aula 4 horas 100%
Tutoriales 1 horas 100%
Clases prácticas 0 horas 100%
Presentaciones orales 2 horas 100%
Examen final 2 horas 100%

No presenciales
Preparación y estudio de problemas 10 horas 0%
Elaboración de trabajo individual 36 horas 0%
Búsqueda de literatura, etc. 5 horas 0%


TOTAL 75 horas

Asista a clases e intente mantener el tema actualizado a través de pruebas de evaluación continua