IDENTIFYING DATA 2010_11
Subject (*) BIOPHYSICS Code 205151224
Study programme
Nanoscience and Nanotechnology (2006)
 Cycle 2nd
Descriptors Credits Type Year Period
2.5 Optional Only annual
Language
Català
Department Enginyeria Química
Coordinator
MAIRAL LERGA, TERESA
 E-mail teresa.mairal@urv.cat
0
Lecturers
MAIRAL LERGA, TERESA
ORTIZ DEL TORO, PEDRO
Web
General description and relevant information Study of physicochemical processes at cellular level, with special emphasis on cellular metabolism and bioenergetics of transport phenomena in membranes. A brief introduction to the study of intermolecular forces between biomacromolècules, membranes and other structures of nanometer size will be given.

Competences
Type A Code Competences Specific
  Research
  AR7 Learning to interpret how chemical and biological processes operate on the basis of intermolecular interactions.
  AR18 Understanding gene expression, function of DNA and its derived processes.
Type B Code Competences Transversal
  Research
  BR2 Treballar de manera autònoma amb iniciativa.
  BR10 Critical abilities: analysis and syntesis.
  BR11 Capacity for generating new ideas (creativity).
Type C Code Competences Nuclear
  Common
  Research
  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.

Learning aims
Objectives Competences
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

Contents
Topic Sub-topic
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.

Planning
Methodologies  ::  Tests
  Competences (*) Class hours Hours outside the classroom (**) Total hours
Introductory activities
1 0 1
 
Lecture
10 20 30
Assignments
6 6 12
Problem solving, exercises
7 0 7
 
Personal tuition
10 0 10
 
Extended-answer tests
2 0 2
 
(*) On e-learning, hours of virtual attendance of the teacher.
(**) The information in the planning table is for guidance only and does not take into account the heterogeneity of the students.

Methodologies
Methodologies
  Description
Introductory activities Activitats Introductòries Presentació genèrica de l' assignatura.
Lecture Exposició dels continguts de l'assignatura
Assignments Treball en profunditat d'un tema
Relació pràctica amb els continguts impartits en les sessions magistrals
Problem solving, exercises Formulació, anàlisi, resolució i debat de problemes o exercicis

Personalized attention
 
Personal tuition
Description
Atenció als alumnes personalitzadament o en grups reduïts per resoldre els seus dubtes

Assessment
  Description Weight
Assignments Presentació de treballs 25
Problem solving, exercises Resolució de problemes, exercicis a l'aula ordinària presentació problemes 15
Extended-answer tests Proves que inclouen preguntes directes sobre un tema concret 20
Others

Exàmens parcials

40
 
Other comments and second exam session

Sources of information

Basic , , ,

 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
Complementary
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

Recommendations


 
Other comments
Nivell de formació prèvia equivalent al de les Llicenciatures en Física, Química o Farmàcia
(*)The teaching guide is the document in which the URV publishes the information about all its courses. It is a public document and cannot be modified. Only in exceptional cases can it be revised by the competent agent or duly revised so that it is in line with current legislation.