PROYECTO DOCENTE ASIGNATURA: "Biofísica"

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1 PROYECTO DOCENTE ASIGNATURA: "Biofísica" Grupo: Grp Biofísica.(950986) Titulacion: Grado en Bioquímica por la Universidad de Sevilla y Universidad de Málaga Curso: DATOS BÁSICOS DE LA ASIGNATURA/GRUPO Titulación: Año del plan de estudio: Centro: Asignatura: Código: Tipo: Curso: Período de impartición: Grado en Bioquímica por la Universidad de Sevilla y Universidad de Málaga 2011 Facultad de Biología Biofísica Obligatoria 2º Primer Cuatrimestre Ciclo: Grupo: Créditos: Horas: Área: Departamento: Dirección postal: Dirección electrónica: Grp Biofísica. (1) Fisiología (Área principal) Fisiología Médica y Biofísica (Departamento responsable) FACULTAD DE MEDICINA, AVDA. DOCTOR FEDRIANI, S/N SEVILLA COORDINADOR DE LA ASIGNATURA MONTORO LASECA, RAFAEL JESUS PROFESORADO NIETO GONZALEZ, JOSE LUIS MATEOS PEREZ, JUAN CARLOS MONTORO LASECA, RAFAEL JESUS Curso académico: 2017/2018 Última modificación: de 9

2 4 GARCIA-JUNCO CLEMENTE, PABLO OBJETIVOS Y COMPETENCIAS Objetivos docentes específicos Definir y comentar los principios y conceptos contenidos en la disciplina de Biofísica. Explicar las fases del registro de fenómenos bioeléctricos. Explicar los mecanismos de intercambio de moléculas, y en especial de iones, a través de la membrana plasmática. Describir el modelo eléctrico de la membrana plasmática. Describir el mecanismo de generación y conducción de los potenciales de acción en las principales células excitables. Explicar los mecanismos de comunicación intercelular, es especial a través de sinapsis. Describir el acoplamiento excitación-secreción. Describir el acoplamiento excitación-contracción en los distintos tipos musculares. Explicar el mecanismo de transducción en fotorreceptores, quimiorreceptores y mecanorreceptores. Enseñar a buscar y utilizar las fuentes de información de esta disciplina. Utilizar progamas informáticos para mejorar la comprensión de los mecanismos estudiados. Competencias Competencias transversales/genéricas Capacidad de análisis y síntesis. Capacidad para comparar información procedente de diferentes fuentes. Capacidad de crítica y autocrítica. Capacidad de trabajo en equipo. Conocimiento de una segunda lengua. Capacidad de organizar y planificar. Capacidad para aplicar la teoría a la práctica. Resolver problemas nuevos a partir de los conocimientos adquiridos. Capacidad para exponer en público de forma clara y precisa. Comprender el método científico. Respeto, responsabilidad y disfrute por la posibilidad de aprender. Respeto de las opiniones y el trabajo de los demás. Competencias específicas Conocer los principios generales de la disciplina de Biofísica. Entender cómo los gradientes electroquímicos, generan el potencial de membrana. Comprender el funcionamiento de los transportadores de membrana y los canales iónicos. Comprender cómo se genera y conduce el potencial de acción. Comprender la comunicación intercelular a través de la sinapsis. Comprender la relación entre la actividad eléctrica celular y su secreción regulada. Conocer el proceso de contracción en las células musculares, y las diferencias entre los distintos tipos musculares. Conocer los mecanismos de la transducción sensorial. Conocer las fuentes de información en Biofísica y saber utilizarlas. CONTENIDOS DE LA ASIGNATURA Relación sucinta de los contenidos (bloques temáticos en su caso) Sección I. Bioenergética y bioelectricidad. Introducción a la Biofísica. Principios de Bioenergética celular. Termodinámica de los sistemas vivos. Fenómenos bioeléctricos en sistemas biológicos. Sección II. Transporte a través de la membrana. Aspectos biofísicos de la estructura y composición de la membrana. Mecanismos generales de intercambio de moléculas a través de la membrana. Difusión. Permeabilidad. Difusión de iones a través de la membrana. Potencial de membrana. Ecuaciones de Nernst. Modelo GHK. Energética del transporte acoplado a la hidrólisis de ATP y a los gradientes electroquímicos. Canales iónicos. Transporte del agua. Acuoporinas. Regulación del volumen celular. Sección III. Excitabilidad celular y fenómenos bioeléctricos. El potencial de acción. Características del potencial de acción. Periodos refractarios. Introducción a la conducción del impulso nervioso. Sección IV. Comunicación y señalización celular. Comunicación intercelular. Señales celulares; vías, mensajeros y efectores. Fundamentos generales de la sinapsis. Neurotransmisores. Sección V. Biofísica de la secreción celular y fenómenos eléctricos en las células secretoras. Mecanismos generales de la secreción celular. Vesículas secretoras. Aspectos biofísicos y moleculares de la exocitosis. Sección VI. Biofísica y fisiología general del músculo. Morfología del músculo. Mecanismo, regulación y control de la contracción muscular. Sección VII. Biofísica de la recepción y la transducción sensorial. Mecanismos de la transducción sensorial de la vista, olfato y gusto. Curso académico: 2017/2018 Última modificación: de 9

3 Relación detallada y ordenación temporal de los contenidos Sección I. Bioenergética y bioelectricidad Tema 1. Introducción a la biofísica celular. Principios de bioenergética celular. Energía interna. Concepto de entropía y energía libre. Tema 2. Fenómenos bioeléctricos: importancia en los sistemas biológicos. Electrostática y electrodinámica celular. Elementos eléctricos pasivos de la membrana celular. Tema 3. Instrumentación para el estudio de los fenómenos bioeléctricos. Electrodos, tipos y aplicaciones. Procesado y registro de las señales eléctricas. Unas 6 horas, hasta el 5 de octubre. Sección II. Transporte a través de la membrana. Tema 4. Aspectos biofísicos de la estructura y composición de la membrana plasmática. Tema 5. Mecanismos generales del intercambio de sustancias a través de la membrana. Difusión. Primera Ley de Fick. Coeficiente de permeabilidad. Tema 6. Composición iónica de los líquidos intra y extracelulares. Difusión de iones a través de la membrana. Permeabilidad iónica de la membrana. Potencial de membrana. Gradiente electroquímico; ecuaciones de Nernst y de Goldman. Tema 7. Energética del transporte acoplado a la hidrólisis de ATP y a gradientes electroquímicos. Proteínas biofísicas de las proteínas transportadoras. Tema 8. Canales iónicos; tipos y características generales. Propiedades biofísicas y relaciones entre la estructura y la función en los canales iónicos. Tema 9. Transporte de agua y regulación del volumen celular. Acuaporinas. Factores físico-químicos determinantes del volumen celular. Regulación del volumen celular. Unas 11 horas, hasta el 26 de octubre. Sección III. Excitabilidad celular y fenómenos bioeléctricos Tema 10. Modelo eléctrico de la membrana. Propiedades eléctricas pasivas de la membrana celular. Potenciales locales. Tema 11. Potencial de acción de las fibras nerviosas. Bases iónicas y moleculares del impulso nervioso. Registro con las técnicas de voltage-clamp y patch-clamp. Corrientes de compuerta. Tema 12. Conducción del potencial de acción. Tipos de fibras nerviosas. Tema 13. Integración neuronal. Propiedades eléctricas intrínsecas de las neuronas. Unas 8 horas, hasta el 13 de noviembre. Sección IV. Comunicación y señalización celular Tema 14. Fisiología general de la comunicación intercelular. Tipos de comunicación y mecanismos generales. Señales celulares; vías, mensajeros y efectores. Homeostasis del calcio intracelular. Tema 15. Introducción general al estudio de la sinapsis. Sinapsis eléctricas. Características biofísicas e implicaciones funcionales. Sinapsis químicas; tipos. Fenómenos presinápticos y postsinápticos. Propiedades funcionales de las sinapsis químicas. Tema 16. Mediadores de las sinapsis químicas. Neurotransmisores; localización, biosíntesis y efectos postsinápticos. Moduladores sinápticos. Unas 5 horas, hasta el 22 de noviembre. Sección V. Biofísica de la secreción celular y fenómenos eléctricos en las células secretoras Tema 17. Mecanismos generales de la secreción celular. Vesículas secretoras. Aspectos biofísicos y moleculares de la exocitosis. Tema 18. Electrofisiología de las células secretoras. Acoplamiento excitación-secreción. Unas 4 horas, hasta el 29 de noviembre Sección VI. Biofísica y fisiología general del músculo Tema 19. Tipos y funciones de las células musculares. Músculo esquelético. Fenómenos eléctricos del músculo esquelético. Transmisión neuromuscular, excitación y acoplamiento excitación-contracción. Mecánica de la contracción muscular. Tipos de fibras musculares. Tema 20. Fibras musculares cardiacas. Actividad eléctrica de las fibras musculares cardiacas. Conducción de la excitación en el corazón. Mecánica de la fibra muscular cardiaca. El corazón como conductor de volumen; bases biofísicas del electrocardiograma. Tema 21. Biofísica y fisiología general del músculo liso. Tipos de fibras musculares lisas. Actividad eléctrica de la fibra muscular lisa. Mecánica de la contracción. Unas 6 horas, hasta el 12 de diciembre. Sección VII. Biofísica de la recepción y la transducción sensorial Tema 22. Características biofísicas generales de los receptores sensoriales. Mecanismos de transducción sensorial; fotorreceptores, quimiorreceptores y mecanorreceptores. Curso académico: 2017/2018 Última modificación: de 9

4 Unas 3 horas, hasta el 18 de diciembre. Seminarios Unas 10 horas hasta el 17 de enero ACTIVIDADES FORMATIVAS Relación de actividades formativas del cuatrimestre Clases teóricas Las clases se impartirán mediante lección magistral utilizando la pizarra y presentaciones PowerPoint. A los alumnos se les facilitan los guiones y copias de las presentaciones utilizadas en las clases, en general a través de la página de la asignatura en la plataforma de enseñanza virtual de la Universidad de Sevilla. Estas clases están encaminada a orientar al alumno, de forma estructurada, en el aprendizaje de los contenidos de la asignatura de Biofísica. En algunos casos, esta información incluye una perspectiva histórica de los experimentos o las técnicas que han servido para avanzar en el conocimiento de la disciplina y del estado actual en el conocimiento. Se intentará promover la participación del estudiante mediante la realización de preguntas a los mismos, con el objeto de dinamizar la clase y promover la atención activa del alumno. - Capacidad de análisis y síntesis. - Capacidad para comparar información procedente de diferentes fuentes. - Capacidad de crítica y autocrítica. - Capacidad de trabajo en equipo. - Conocimiento de una segunda lengua. - Capacidad de organizar y planificar. - Resolver problemas nuevos a partir de los conocimientos adquiridos. - Comprender y utilizar el método científico. - Respeto de las opiniones y el trabajo de los demás. - Conocer los principios generales de la disciplina de Biofísica. - Entender cómo los gradientes electroquímicos, generan el potencial de membrana. - Comprender el funcionamiento de los transportadores de membrana y los canales iónicos. - Comprender la comunicación intercelular a través de la sinápsis. - Comprender la relación entre la actividad eléctrica celular y su secreción regulada. - Conocer el proceso de contracción en las células musculares. - Conocer los mecanismos de la transducción sensorial. - Conocer las fuentes de información en Biofísica y saber utilizarlas. Exposiciones y seminarios Los seminarios son realizados por los alumnos individualmente o en grupos de dos. El tema elegido es libre, siendo la única condición que tenga relación con la asignatura, para lo que el grupo deberá consultar con el profesor, antes de llevar a cabo la búsqueda bibliográfica. Se promueve que los artículos en los que se base la exposición, estén escritos en inglés, pero no es requisito obligatorio. Antes de la presentación, se tiene que entregar un resumen de la misma al profesor responsable. Cada grupo tiene diez minutos de exposición, tras los cuales se abre un debate de hasta 10 minutos. Finalizada la exposición hay una mesa redonda abierta para que se puedan hacer preguntas que no se hayan realizado antes y hacer una valoración inicial por parte de los profesores de las intervenciones, resaltando los puntos más sobresalientes tanto en sentido positivo, como negativo. - Capacidad de análisis y síntesis. - Capacidad para comparar información procedente de diferentes fuentes. - Capacidad de crítica y autocrítica. - Capacidad de trabajo en equipo. Curso académico: 2017/2018 Última modificación: de 9

5 - Conocimiento de una segunda lengua. - Capacidad de organizar y planificar. - Capacidad para exponer en público de forma clara y precisa. - Comprender y utilizar el método científico. - Respeto de las opiniones y el trabajo de los demás. - Conocer los principios generales de la disciplina de Biofísica. - Conocer las fuentes de información en Biofísica y saber utilizarlas. Prácticas de Laboratorio Se realizará, generando grupos de alumnos, lo más reducidos posible, dependiendo del material a utilizar. El contenido de las prácticas, está concebido para profundizar en algunos aspectos presentados en las clases teóricas y familiarizar al estudiante con aspectos que a veces no ha podido conocer en su formación previa, como son la instrumentación electrónica básica (osciloscopio, resistencias, condensadores, ) y el registro electrofisiológico. - Capacidad de trabajo en equipo. - Capacidad de organizar y planificar. - Capacidad para aplicar la teoría a la práctica. - Resolver problemas nuevos a partir de los conocimientos adquiridos. - Comprender y utilizar el método científico. - Respeto de las opiniones y el trabajo de los demás. - Comprender el papel de los canales iónicos de fuga. De forma específica profundizar en la constante de tiempo y de longitud de la membrana plasmática y en la regulación de la función cardíaca por el sistema nervioso parasimpático. - Haber realizado un registro electrofisiológico. Prácticas informáticas En un aula de informática, se llevará a cabo por parte de un profesor, la presentación de un programa, que permita modificar los parámetros que intervienen en un proceso biofísico celular. - Capacidad de análisis y síntesis. - Capacidad para comparar información procedente de diferentes fuentes. - Capacidad de trabajo en equipo. - Conocimiento de una segunda lengua. - Capacidad para aplicar la teoría a la práctica. - Resolver problemas nuevos a partir de los conocimientos adquiridos. - Entender cómo los gradientes electroquímicos, generan el potencial de membrana. - Comprender el funcionamiento de los canales iónicos dependientes de voltaje. - Saber utilizar algún programa informático, para poder estudiar el efecto del cambio de parámetros en una actividad biofísica celular. Curso académico: 2017/2018 Última modificación: de 9

6 Tutorías individuales de contenido programado Los profesores de esta asignatura estarán disponibles para tutorías de la materia que impartan, en los horarios que se fijarán por acuerdo entre cada profesor y los alumnos. Esta actividad docente puede ser especialmente fructífera en la preparación de los seminarios realizados por los alumnos. No obstante lo anterior, se realizarán también utilizando el correo electrónico y/o las posibilidades de la plataforma virtual de la Universidad. - Capacidad de análisis y síntesis. - Capacidad para comparar información procedente de diferentes fuentes. - Capacidad de crítica y autocrítica. - Capacidad de organizar y planificar. - Conocer los principios generales de la disciplina de Biofísica. - Profundizar en alguno de los contenidos de la asignatura. - Conocer las fuentes de información en Biofísica y saber utilizarlas. Exámenes BIBLIOGRAFÍA E INFORMACIÓN ADICIONAL Bibliografía general Biología Molecular de la Célula Autores: Bruce Alberts et al. Edición: 6ª Publicación: Barcelona : Omega, D.L ISBN: Bibliografía específica Biofísica y Fisiología Celular Autores: Latorre, R., López-Barneo, J., Edición: Bezanilla,F. y Llinás, R 1ª Publicación: Sevilla, Ed. Universidad de Sevilla ISBN: Cell Physiology-Sourcebook Autores: Sperelakis, N Edición: 4ª Publicación: Amsterdam. Academic Press, 2012 ISBN: Principles of Neural Science Autores: Kandel, E., Schwartz, J. y Jessell, T Edición: 5ª Publicación: New York. Ed. McGraw-Hill, 2013 ISBN: Curso académico: 2017/2018 Última modificación: de 9

7 Sistema de evaluación 80% examen, 20 % seminarios, prácticas y actitud. Examen: Se realizará un examen de 50 preguntas tipo test, cada una con cuatro respuestas a elegir. Cada pregunta mal contestada restará un tercio de una correcta. Es necesario aprobar este examen para aprobar la asignatura. En la 2ª y 3ª convocatoria el examen representará el 100 % de la nota. En la tercera convocatoria así como para las de casos excepcionales (recogidas en el artículo 17 de Normativa Reguladora de la Evaluación y Calificación de las Asignaturas), podrá ser de preguntas de redacción abierta corta. Seminarios: No son de realización obligatoria. La nota dependerá de la calidad de la presentación (incluyendo en ésta el resumen previo), y de las respuestas a las preguntas que se formulen. Prácticas. Su realización es obligatoria. Si se falta a alguna por una causa justificada, el alumno tendrá que examinarse de la misma, para demostrar su conocimiento sobre la misma. La no asistencia, o no aprobar el examen sobre las mismas, imposibilita aprobar la asignatura. CALENDARIO DE EXÁMENES La información que aparece a continuación es susceptible de cambios por lo que le recomendamos que la confirme con el Centro cuando se aproxime la fecha de los exámenes. CENTRO: Facultad de Biología 1 ª Convocatoria 25/1/2018 Hora: 16:0 Aula Magna CENTRO: Facultad de Biología 2 ª Convocatoria 17/9/2018 Hora: 16:0 Aula Magna CENTRO: Facultad de Biología Diciembre 18/12/2017 Hora: Por definir A determinar por el centro TRIBUNALES ESPECÍFICOS DE EVALUACIÓN Y APELACIÓN Presidente: Vocal: Secretario: Primer suplente: Segundo suplente: Tercer suplente: GRACIA PATRICIA ORTEGA SAENZ TARIK SMANI HAJAMI MARIA LUZ MONTESINOS GUTIERREZ JUAN JOSE TOLEDO ARAL ANTONIO GONZALO CASTELLANO OROZCO JUAN CARLOS MATEOS PEREZ ANEXO 1: HORARIOS DEL GRUPO DEL PROYECTO DOCENTE Los horarios de las actividades no principales se facilitarán durante el curso. Curso académico: 2017/2018 Última modificación: de 9

8 GRUPO: Grp Biofísica. (950986) Calendario del grupo CLASES DEL PROFESOR: MATEOS PEREZ, JUAN CARLOS Lunes Del 02/10/2017 al 05/10/2017 Hora: De 17:30 a 18:30 Martes Del 02/10/2017 al 05/10/2017 Hora: De 17:30 a 18:30 Miércoles Del 02/10/2017 al 05/10/2017 Hora: De 17:30 a 18:30 Jueves Del 02/10/2017 al 05/10/2017 Hora: De 17:30 a 18:30 CLASES DEL PROFESOR: MONTORO LASECA, RAFAEL JESUS Lunes Del 23/11/2017 al 18/01/2018 Hora: De 17:30 a 18:30 Martes Del 23/11/2017 al 18/01/2018 Hora: De 17:30 a 18:30 Miércoles Del 23/11/2017 al 18/01/2018 Hora: De 17:30 a 18:30 Jueves Del 23/11/2017 al 18/01/2018 Hora: De 17:30 a 18:30 CLASES DEL PROFESOR: NIETO GONZALEZ, JOSE LUIS Curso académico: 2017/2018 Última modificación: de 9

9 Martes Del 26/09/2017 al 28/09/2017 Hora: De 17:30 a 18:30 Miércoles Del 26/09/2017 al 28/09/2017 Hora: De 17:30 a 18:30 Jueves Del 26/09/2017 al 28/09/2017 Hora: De 17:30 a 18:30 Lunes Del 09/10/2017 al 22/11/2017 Hora: De 17:30 a 18:30 Martes Del 09/10/2017 al 22/11/2017 Hora: De 17:30 a 18:30 Miércoles Del 09/10/2017 al 22/11/2017 Hora: De 17:30 a 18:30 Jueves Del 09/10/2017 al 22/11/2017 Hora: De 17:30 a 18:30 Curso académico: 2017/2018 Última modificación: de 9