DADES IDENTIFICATIVES 2008_09
Assignatura BIOFÍSICA Codi 205151224
Ensenyament
Nanociència i Nanotecnologia (2006)
Cicle 2on
Descriptors Crèd. Tipus Curs Període
2.5 Optativa Únic anual
Llengua d'impartició
Anglès
Departament Enginyeria Química
Coordinador/a
MAIRAL LERGA, TERESA
Adreça electrònica teresa.mairal@urv.cat
Professors/es
MAIRAL LERGA, TERESA
Web
Descripció general i informació rellevant Estudi dels processos fisicoquímics a nivell cel.lular, amb especial èmfasi a la bioenergètica del metabolisme cel.lular i als fenòmens de transport en membranes. Donar una breu introducció a l’estudi de les forces intermoleculars entre biomacromolècules, membranes i altres estructures de tamany nanomètric.

Competències
Tipus A Codi Competències Específiques
  Recerca
  AR7 Saber interpretar processos químics i biològics que funcionin en base a interaccions intermoleculars.
  AR18 Entendre l’expressió gènica, funció de l’ADN i els processos que se’n deriven.
Tipus B Codi Competències Transversals
  Recerca
  BR2 Treballar de manera autònoma amb iniciativa.
  BR10 Critical abilities: analysis and syntesis.
  BR11 Capacity for generating new ideas (creativity).
Tipus C Codi Competències Nuclears
  Recerca
  CR1 Comunicar-se de manera efectiva en la pràctica professional i com a ciutadà.
  CR2 Dominar l’expressió i la comprensió de, pel cap baix, un idioma estranger.

Objectius d'aprenentatge
Objectius Competències
Comprendre els processos físico-químics com una part fonamentals de la bioquímica i les ciència biològiques. AR7
BR2
CR1
Determinar i calcular paràmetres bàsics relacionats amb la biofísica. AR18
BR10
BR11
CR2

Continguts
Tema Subtema
I PROCESSOS
1. Bases físiques del món bioquímic. La lògica molecular i característiques fonamentals de la matèria viva. Producció i consum d'energia en els sistemes biològics. Estat estacionari dels sistemes biològics. Flux de la informació biològica.

2. Principis de la termodinàmica en sistemes biològics. Energia, calor, treball. Primera llei. Entropia i matèria viva. Energia lliure i concentració. Potencial químic. Compostos fosfat d'alt nivell energètic.

3. Transport a través de membranes. Model de mosaic fluid. Significació dels moviments moleculars en la membrana. Difusió i moviment brownià. Llei de Fick. Mecanismes generals de transport a través de membrana. Model termodinàmic de la bomba de sodi.

4. Transducció d'energia a nivell de membranes. Translocació de protons i força protomotriu en cadenes de transport d'electrons. Model quimiosmòtic. Acoblament entre les cadenes transportadores d'electrons i la síntesi d'ATP. Exemples de processos associats amb la força protomotriu.

5. Captació d'energia lluminosa. Excitació de molècules per acció de la llum. Pigments i fotosistemes. Transport d'electrons en sistemes fotosintètics. Fotofosforilació.

6. L'ull com a instrument òptic. Estructura general, bastons i cons. Bases moleculars de la visió. Absorció i emissió de la llum. Altres aplicacions del sistema rodopsina.

7. Potencial de membrana. Membranes excitables. Potencial d'acció. Conducció de l'impuls nerviós. Canals iònics en membranes de cèl•lules nervioses. Transmissió sinàptica.

8. Contracció muscular. El muscle i la seva diversitat. Organització del múscul esquelètic. Proteïnes contractils del múscul. Mecanisme i regulació de la contracció muscular. Energètica de la contracció muscular.

9. Citoesquelet, cilis i flagels. Sistemes motrius dependents de l'actina. Sistemes de microtúbuls. Moviment dels cilis i flagels. Transport intracel.lular. Motilitat bacteriana.
II VARIACIONS TEMPORALS 10. Generalització del segon principi en sistemes oberts. Funció de dissipació. Equacions fenomenològiques. Teorema de mínima producció d'entropia. Estabilitat dels estats estacionaris. Processos lluny de l'equilibri.

11. Anàlisi determinista de sistemes. Processos cinètics considerats com sistemes d'equacions diferencials. Solucions estacionaries. Model de Lotka-Volterra. Dinàmica de sistemes. Estabilitat estructural i bifurcacions.

12. Oscil.lacions biològiques. Autoorganització a nivell temporal en els éssers vius. Comportaments periòdics en sistemes biològics. Ritmes. Oscil•lacions de la glicòlisi. Ritmes d'activitat enzimàtica. Caos.

13. Anàlisi estocàstic de sistemes. Dinàmica d'un sistema a través d'un tractament estocàstic. Cadenes de Markov. Simulació de processos estocàstics. Mètode de Montecarlo.

14. Evolució, un procés irreversible. Evolució prebiòtica. Modelització d'un procés de selecció i evolució. Hipercicles. tRNA com a fòssils d'evolució prebiòtica. Hipòtesi RNY.

15. Fluxos i forces en l'evolució molecular. Velocitat d'evolució. Matrius estocàstiques d'evolució de proteïnes i de gens. Distàncies genòmiques. Models d'evolució molecular.

Planificació
Metodologies  ::  Proves
  Competències (*) Hores a classe Hores fora de classe (**) Hores totals
Activitats Introductòries
1 0 1
 
Sessió Magistral
10 20 30
Treballs
6 6 12
Resolució de problemes, exercicis
7 0 7
 
Atenció personalitzada
10 0 10
 
Proves de Desenvolupament
2 0 2
 
(*) En el cas de docència no presencial, són les hores de treball amb suport vitual del professor.
(**) Les dades que apareixen a la taula de planificació són de caràcter orientatiu, considerant l’heterogeneïtat de l’alumnat

Metodologies
Metodologies
  Descripció
Activitats Introductòries Activitats Introductòries Presentació genèrica de l' assignatura.
Sessió Magistral Exposició dels continguts de l'assignatura
Treballs Treball en profunditat d'un tema
Relació pràctica amb els continguts impartits en les sessions magistrals
Resolució de problemes, exercicis Formulació, anàlisi, resolució i debat de problemes o exercicis

Atenció personalitzada
 
Atenció personalitzada
Descripció
Atenció als alumnes personalitzadament o en grups reduïts per resoldre els seus dubtes

Avaluació
  Descripció Pes
Treballs Presentació de treballs 25
Resolució de problemes, exercicis Resolució de problemes, exercicis a l'aula ordinària presentació problemes 15
Proves de Desenvolupament Proves que inclouen preguntes directes sobre un tema concret 20
Altres

Exàmens parcials

40
 
Altres comentaris i segona convocatòria

Fonts d'informació

Bàsica , , ,

 Goldbeter, A., Biochemical oscillations and cellular rhythms, Cambridge University Press, Cambridge, 1996
Córdoba, C.V., González, M.E.L., Biofísica, Sintesis, Madrid, 1992
Laskowski, W., Pohlit, W., Biofísica, Omega, Barcelona, 1976
Montero, F., Morá, F., Biofísica, Eudema Universidad, Madrid, 1992
Blumenfeld, L.A., Tikhonov, A., Biophysical thermodynamics of intracellular processes, Spring. Verlag, New York, 1994
Hoppe, W., Biophysics, Springer Verlag, Berlin, 1983
Oparin, A.I., El origen de la vida, Grijalbo S.A., Mexico, 1968
Montero, F., Sanz, J.C., Andrade, M.A., Evolución prebiótica, Eudema, Madrid, 1993
, http://www.biophysics.org/biophys/society/btol/, ,
Jou, D., Introducció a la termodinàmica de processos biològics, Institut d'Estudis Catalans, Barcelona, 1985
Prigogine, I., Introducción a la termodinámica de procesos biológicos, Alianza Editorial, Madrid, 1983
Criado, M., Casas, J., Termodinámica química y de los procesos irreversibles, Addison-Wesley Iberoamericana, Madrid, 1997


Complementària
Darwin, CH., L'origen de les espècies, Edicions 62, Barcelona, 1982
, Web de l’assignatura,
Schrödinger, E., ¿Qué es la vida?, Tusquets Editores, Barcelona, 1992

Recomanacions


 
Altres comentaris
Nivell de formació prèvia equivalent al de les Llicenciatures en Física, Química o Farmàcia