Información detallada de curso |
Primer semestre 2017
Abr 19, 2024 |
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| Código y Nombre de la Asignatura: FIS 1070 - BIOFISICA |
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División Académica:
División de Ciencias Básicas
Departamento Académico: Dpto. Química y Biología ELG 1120 Calificación mínima de 3.0 y BIO 2030 Calificación mínima de 3.0 y ( MFC 4030 Calificación mínima de 3.0 o MFC 8386 Calificación mínima de 3.0) y QUI 1070 Calificación mínima de 3.0 Número de créditos: Intensidad horaria (semanal para nivel pregrado y total para nivel postgrado): 4.000 Horas de Teoría 0.000 Horas de Laboratorio Niveles: Educación Continua, Educación Superior Pregrado Tipos de Horario: Teoría El curso proporciona los conocimientos básicos que permiten comprender bajo el aspecto fisicoquímico, los procesos bioquímicos y fisiológicos que ocurren en los seres vivos. La biofísica estudia las siguientes unidades: Bioelectricidad, Hemodinámica, Ondas y sonido, Óptica geométrica, Radiaciones, radiactividad e imagenología. 3. JUSTIFICACIÓN La biofísica integra los conceptos físicos, biológicos y químicos, y los aplica en la solución de casos clínicos pertinentes que afectan a la comunidad. Fomenta la investigación y contribuye a la formación integral del estudiante, mediante la utilización del método científico, lo que hace que esta asignatura sea un soporte para la comprensión de los procesos bioquímicos y fisiológicos que ocurren en los seres vivos. 4. OBJETIVO GENERAL Desarrollar en el estudiante habilidades de pensamiento para inferir, analizar, sintetizar e interpretar los conceptos biofísicos que le permitan lograr la autonomía intelectual necesaria para la toma de decisiones y solución de problemas en el ser humano, en su contexto y su realidad histórica. 5. RESULTADOS DE APRENDIZAJE Al finalizar la asignatura, los estudiantes deben estar en capacidad de: Conocimientos Saber Ser - Asumir una actitud científica frente a los interrogantes e inquietudes que la realidad pueda generar, con una mentalidad abierta al desarrollo de nuevos conocimientos, valorando y aplicando la exactitud y precisión del método científico que ha contribuido al desarrollo de la humanidad. Actitudes Saber Hacer - Abordar la toma de decisiones en su desempeño como estudiante con autonomía intelectual, basado en las habilidades de pensamiento, síntesis, análisis e inferencia, que son atribuibles al espíritu científico. Habilidades Saber Conocer - Identificar y aplicar las estrategias investigativas y los principios en que se basa la disciplina en aquellos problemas de estudio directamente relacionados con la biofísica. 6. CONTENIDO TEMA 1: BIOELECTRICIDAD Introducción al sistema nervioso Tipos de neuronas y su estructura Axón gigante del Calamar Electricidad y carga eléctrica Formas de cargar un cuerpo Fuerza eléctrica y ley de Coulomb Importancia de las fuerzas eléctricas en la formación y propagación de impulsos nerviosos Campo eléctrico Campo eléctrico debido a una carga puntual Líneas de campo eléctrico Interacción del campo eléctrico a través de la membrana celular con los sensores de potencial de un canal iónico voltaje-dependientes (apertura y cierre de canales) Energía potencial eléctrica y cambio en la energía potencial en un campo eléctrico uniforme Potencial y diferencia de potencial en un campo eléctrico uniforme Energía potencial de interacción entre cargas Potencial debido a una carga puntual Magnitud del campo eléctrico a través de una membrana neuronal Intensidad de corriente, resistencia y ley de Ohm Corrientes a través de una fibra nerviosa (citoplasmática y de membrana) Resistencia citoplasmática y resistencia de membrana Propagación pasiva del potencial de membrana Constante de espacio de un axón y su relación con la rapidez de propagación de impulsos nerviosos Concepto de flujo y flujos a través de la membrana celular Flujo por difusión y Ley de Fick Flujo electroforetico Equilibrio de Gibbs-Donnan y condicion de electroneutralidad Equilibrio electroquímico y ecuación de Nernst Potencial de membrana en reposo - Ecuación Goldman-Hodgkin-Katz Capacitores y capacitancia Capacitores con dieléctricos Capacitancia de membrana y capacitancia especifica de membrana Capacitancia de membrana y capas de mielina Formación de potenciales de acción Canales de sodio y potasio voltaje-dependientes en un axón gigante de calamar Fases del potencial de acción Velocidad de propagación de potenciales de acción Propagación de potenciales de acción en axones mielinizados Ley de Ohm y circuitos de corriente continua Resistencias en serie y en paralelo Comportamiento en el tiempo de las corrientes a través de la membrana (Corrientes de: sodio, potasio, fuga y corriente capacitiva) Ley de Ohm para corrientes a través de la membrana Modelo eléctrico de membrana de un axón gigante de calamar en reposo (modelo pasivo) Modelo de conductancias paralelas de un axón gigante de calamar (modelo activo) Los canales de fuga y la bomba sodio-potasio ATPasa en la restitución del potencial de membrana en reposo Neurotoxinas para el bloqueo de canales Sinapsis química y eléctrica. TEMA 2: HEMODINÁMICA Introducción al sistema circulatorio sanguíneo en humanos Objetivo de estudio de la hemodinámica: el corazón, los vasos sanguíneos y la sangre Estructura de las paredes de los vasos sanguíneos Características físicas de los vasos sanguíneos Propiedades físicas de las fibras musculares, el tejido epitelial, las fibras de elastina y las fibras colágenas Definición de presión Esfuerzo y deformación Módulos de elasticidad: módulo de Young, módulo de corte y módulo de volumen Medidas de rigidez vascular: Extensibilidad, Módulo de elasticidad, Distensibilidad, Compliancia o capacitancia, velocidad de onda de pulso, parámetro de rigidez, índice de aumento de la presión arterial e índice de rigidez arterial (CAVI) Ley de Laplace Concepto de densidad Factores que afectan la densidad de la sangre Medición de la densidad de la sangre Variación de la presión con la profundidad para fluidos abiertos y fluidos encerrados Variaciones de la presión sanguínea en bipedestación y decúbito Densímetro en U Barómetro de mercurio Principio de pascal Prensa hidráulica Principio de Arquímedez Hidroterapia (aplicación del principio de Arquimedez) Composición y características físicas de la sangre Concepto de viscosidad Viscosidad de la sangre Factores que afectan la viscosidad de la sangre Tipos de fluido y sus características Comportamiento newtoniano y no newtoniano del flujo sanguíneo Efectos de la viscosidad en el flujo sanguíneo Patrones de flujo y número de Reynolds Variaciones del perfil de velocidades en vasos sanguíneos Cambio en el perfil de velocidad de un vaso por estenosis Ecuación de continuidad Variaciones de velocidad de flujo y áreas en el sistema circulatorio sanguíneos Flujo de aire a través de las vías respiratorias Ecuación de Bernoulli Ley de Poiseuille El radio de los vasos como regulador del flujo sanguíneo Variaciones de presión y resistencia en vasos del sistema circulatorio sanguíneos Resistencias vasculares en serie y en paralelo Introducción a la anatomía y fisiología del corazón El corazón como bomba Electrofisiología cardíaca (células marcapasos, sistemas de conducción) Variaciones de presión y eyección. TEMA 3: ONDAS Y ÓPTICA Óptica Movimiento ondulatorio Tipos de ondas Ondas en cuerdas Ondas sinusoidales Parámetros básicos (elongación, amplitud, distancia recorrida, longitud de onda, periodo de oscilación, frecuencia de oscilación, velocidad de propagación, velocidad angular y número de onda) Función de onda Superposición e interferencia Teorema de Fourier Resonancia Ondas sonoras (Ondas de presión y de desplazamiento) Velocidad de ondas sonoras Intensidad y nivel sonoro Rango auditivo, umbral auditivo y umbral de dolor Efecto Doppler Ultrasonido para diagnóstico y tratamiento Velocidad de ondas ultrasónicas en tejidos humanos Aplicaciones de la técnica de pulso y eco en medicina Formación de imágenes por ultrasonido (ecografía). Ondas Introducción al sentido de la visión humana Espectro de luz visible Reflexión de la luz y ley de la reflexión Refracción, índice de refracción y ley de Snell Dispersión de la luz Imágenes formadas por refracción Formación de imágenes por lentes delgadas Lentes convergentes y divergentes Convención de signos para lentes delgados Ecuación del fabricante de lentes Puntos cercanos lejanos en el ojo humano Aumentos lateral y angular Diagrama de rayos notables Potencia de una lente en dioptrías Fisiología y anatomía del ojo humano Paredes del globo ocular Retina Defectos refractivos oculares (ametropías): miopía, hipermetropía, astigmatismo y presbicia Corrección por lentes de defectos refractivos. TEMA 4: RADIACIONES, RADIACTIVIDAD E IMAGENOLOGÍA Radiaciones ionizantes y no ionizantes Naturaleza dual de la radiación electromagnética Modelo atómico de Bohr Interacción de la radiación con la materia Efecto Compton Efecto fotoeléctrico Efecto par Rayos X Producción de rayos X (radiación de frenado) Interacción de la radiación con la célula Consecuencias de la irradiación de la célula Ley de Borgonie y Tribondeau Efectos tempranos de la irradiación en humanos Efectos tardíos de la irradiación en humanos Efectos de irradiación del feto Decaimiento radiactivo Decaimiento beta Decaimiento gamma Decaimiento alfa Ley de decaimiento radiactivo y actividad Periodo de semidesintegración y tiempo de vida media Energía de desintegración Series de decaimiento radiactivo natural Introducción a la protección radiológica Magnitudes de atenuación Coeficientes de atenuación lineal y másico Coeficientes de absorción de energía lineal y másico Atenuación de la intensidad de un haz de fotones (ley de Lambert-Beer) Capas hemireductora y decimoreductora Magnitudes dosimétricas: exposición radiométrica, dosis absorbida, dosis equivalente y dosis efectiva. 7. BIBLIOGRAFÍA Brown, T.L., LeMay, H.E., Bursten, B.E., & Burdge, J.R. (2004). Química. La ciencia central. (9ª ed.). México: Pearson Educación. Bushong, S.C. (2005). Manual de radiología para técnicos: Física, biología y protección radiológica. (8ª ed.). España: Elsevier España. Chang, R. (2007). Química. (9ª ed.). México: McGraw Hill Interamericana. Chang, R. (2009). Fisicoquímica. (3ª ed.). México: McGraw Hill Interamericana. Cromer, A.H. (1996). Física para las ciencias de La vida. (2ª ed.). Barcelona: Editorial Reverté. De Robertis, E. (2001). Biología celular y molecular. (15ª ed.). Buenos Aires: Editorial El Ateneo. Giancoli, D.C. (2000). Física principios con aplicaciones. (4ª ed.). México: Prentice Hall. Hewitt, P.G. (2004). Física conceptual. (9ª ed.). México: Pearson Educación. Johnston, D. & Wu, S. M. (1994). Foundations of Cellular Neurophysiology. England: A Bradford Book. Latorre, R., López, J., Bezanilla, F. & Llinás, R. (1996). Biofísica y fisiología celular. España: Universidad de Sevilla-Secretariado de Publicaciones. Lopez, P., Pérez, M. & De la Torre, M. (2008). Neuroanatomía. España: Editoral Médica Panamericana. Purves, D., Augustine, G. J., Fitzpatrick, D., Lamantia, A.S. & Hall, W. C. (2007) Neurociencia. (3ª ed.) Madrid: Panamericana Médica Editorial. Sears, F.W., Zemansky, M.W., Young, H.D. & Freedman, R.A. (2004). Física universitaria (Vol. 1 y 2). (11ª ed.). México: Pearson Educación. Sears, F.W., Zemansky, M.W., Young, H.D. & Freedman, R.A. (2004). Física universitaria (Vol. 2). (11ª ed.). México: Pearson Educación. Serway, R.A. (1997). Física (Vol. 1 y 2). (4ª ed.). México: McGraw Hill Interamericana. Shepherd, G.M. (2004). The Synaptic Organization of the Brain. (5ª ed.). New York: Oxford University Press. Tortora, G. & Derrickson, B. (2006). Principios de anatomía y fisiología. (11ª ed.). México: Editorial Médica Panamericana. Valiente, R. (2006). Aplicaciones clínicas de la Biofísica I - Hemodinámica. Casos clínicos y problemario. Colombia: Ediciones Uninorte. Valiente, R. (2006). Aplicaciones clínicas de la Biofísica II - Bioeletricidad. Casos clínicos y problemario. Colombia: Ediciones Uninorte. Valiente, R. (2006). Aplicaciones clínicas de la Biofísica III - Radiaciones, medicina nuclear e imagenología. Casos clínicos y problemario. Colombia: Ediciones Uninorte. Wilches, M., Ruiz, L.F. & Hernández, M. (2007). Bioingeniería (Vol. 6). Colombia: Editorial Universidad de Antioquia |
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