Facultad de Medicina PLAN DOCENTE DE LA ASIGNATURA Datos generales de la asignatura Nombre de la asignatura: Biofísica Médica General Código: 361434, 363834 Curso académico: 2009-2010 Coordinación: Ramón Farré (Clínico), Jordi Bermúdez (Bellvitge) Departamentos: Ciencias Fisiológicas I y Ciencias Fisiológicas II Créditos ECTS: 6 Semestre: primero Tipo: formación básica Profesorado Ramon Farré, Domènec Ros, Daniel Navajas, Jordi Alcaraz, Jordi Bermúdez, Àngel Gonzàlez, José Carlos Perales, Teresa Roig y otros Objetivos de aprendizaje de la asignatura PRERREQUISITOS Para un correcto seguimiento de la asignatura, el alumnado deberá tener las competencias (conocimientos teóricos y capacidad de resolución de problemas) correspondientes a la asignatura de Física y Matemáticas del Bachillerato. COMPETENCIAS Y OBJETIVOS a) Competencias generales • Aplicar las leyes físicas en la interpretación de los fenómenos biológicos y en el análisis y comprensión de los mecanismos físicos a escala molecular, celular y orgánica de las funciones fisiológicas normales y patológicas. • Aplicar los conceptos, métodos y técnicas de la biofísica al estudio del funcionamiento del organismo humano. • Resolver problemas numéricos a partir de la formulación de hipótesis de trabajo y hacer una valoración crítica de los resultados obtenidos. • Interpretar los modelos teóricos y experimentales de las actividades fisiológicas. • Comprender los fundamentos físicos de las técnicas de diagnosis y terapia y explicar el funcionamiento, las aplicaciones y las limitaciones de la instrumentación y la tecnología disponibles. • Utilizar el lenguaje adecuado para la comunicación científica. b) Competencias específicas • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • Relacionar los cambios en la estructura electrónica de los átomos y moléculas con la absorción o emisión de energía. Describir el espectro electromagnético y explicar los efectos de las diferentes radiaciones electromagnéticas sobre los átomos y las moléculas. Describir las bases de las técnicas espectroscópicas más utilizadas en medicina. Relacionar la estructura molecular con sus características polares. Describir las propiedades del agua como disolvente. Explicar la importancia biológica de las interacciones débiles. Caracterizar termodinámicamente los sistemas y los procesos biológicos. Cuantificar el balance energético de los procesos biológicos y del metabolismo humano mediante el primer principio de la termodinámica. Aplicar el segundo principio de la termodinámica a los sistemas biológicos. Relacionar el estado de equilibrio de un sistema con los cambios de energía libre. Justificar la necesidad del acoplamiento de procesos exoergónicos y endoergónicos en los sistemas biológicos. Explicar los procesos de difusión a través de membranas. Describir los procesos de transporte de agua a través de membranas. Explicar los procesos de transporte de iones en un gradiente de potencial eléctrico. Explicar los mecanismos moleculares de transporte a través de membranas, esquematizando los diferentes tipos de transporte. Interpretar el fenómeno de aparición de potenciales de difusión y describir la instrumentación necesaria para su registro y cuantificación. Describir los mecanismos de generación del potencial de membrana. Describir el potencial de acción y relacionarlo con las modificaciones de la conductancia iónica. Explicar los mecanismos de conducción del impulso nervioso en el axón. Describir las características del ojo como sistema óptico y explicar la formación de imágenes en la retina. Describir los defectos ópticos del ojo más importantes, e indicar su corrección. Comprender el concepto de agudeza visual y explicar las características de la visión del color. Explicar el mecanismo de propagación del sonido y su dependencia con el medio. Definir la intensidad de un sonido y explicar y utilizar la escala decibélica. Definir la impedancia acústica y explicar la reflexión y transmisión del sonido en una interfase. Explicar el mecanismo de transmisión del sonido en el oído. Describir la efectividad de la fuerza muscular para producir rotación mediante el momento. Calcular el valor de las fuerzas musculares y de ligadura en las articulaciones. Caracterizar las propiedades mecánicas de los tejidos. Describir los mecanismos de fractura ósea. Interpretar el fenómeno de la desintegración nuclear y aplicar la ley de desintegración radiactiva. Describir la interacción de las radiaciones ionizantes corpusculares y electromagnéticas con la materia. Describir el principio de funcionamiento de un tubo de rayos X. Describir las bases físicas de las técnicas de formación de imágenes por emisión y por atenuación de radiaciones ionizantes. c) Competencias transversales • • • • • • • • • Saber analizar y sintetizar la información. Tener capacidad de organización y planificación. Conocer las herramientas informáticas relativas al ámbito de la asignatura. Conocer los principios del método científico. Analizar críticamente la información biomédica. Formular hipótesis de trabajo y aplicar modelos teóricos para la resolución de problemas. Interpretar gráficas. Trabajar en equipo. Utilizar las herramientas y el lenguaje adecuados para la presentación y comunicación escritas de resultados. Bloques temáticos de la asignatura a) Clases magistrales (1 h) Tema I. ESTRUCTURA E INTERACCIONES MOLECULARES 1. Absorción y emisión de energía por átomos y moléculas 2. Láser. Termografía. Resonancia magnética nuclear 3. Interacciones moleculares Tema II. BIOENERGÉTICA 4. Conservación de la energía 5. Metabolismo humano y disipación de calor 6. Entropía e irreversibilidad 7. Energía libre y espontaneidad 8. Procesos acoplados Tema III. TRANSPORTE A TRAVÉS DE MEMBRANAS 9. Difusión 10. Ósmosis 11. Flujo de iones 12. Equilibrio de electrodifusión Tema IV. BIOELECTRICIDAD 13. Potencial de difusión 14. Potencial de membrana 15. Potencial de acción 16. Conducción del potencial de acción Tema V. BIOFÍSICA SENSORIAL 17. Sistema óptico del ojo 18. Ametropías y su corrección 19. Agudeza visual y visión del color 20. Naturaleza del sonido 21. Transmisión del sonido en el oído Tema VI. BIOMECÁNICA 22. Mecánica osteomuscular 23. Equilibrio de fuerzas en las articulaciones 24. Elasticidad de los tejidos 25. Propiedades mecánicas de los huesos Tema VII. RADIOFÍSICA 26. Radiactividad 27. Aplicaciones médicas de los isótopos 28. Rayos X 29. Interacción fotón-materia 30. Efectos moleculares y celulares de las radiaciones ionizantes b) Seminarios (1 h) Los 11 seminarios programados forman parte de la docencia práctica y consistirán en la presentación y discusión de ejemplos de aplicación y resolución de problemas del temario. c) Prácticas de laboratorio (3 h) 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Elaboración e interpretación de gráficos Espectroscopia Bioenergética Potencial de membrana Visión Audición Biomecánica Radiofísica d) Tutorías Los alumnos podrán solicitar sesiones de tutorías al profesor durante el periodo docente de la asignatura. Fuentes de Información básicas de la asignatura Básicos: KANE, J.W.; STERNHEIM, M.M. Física. Ed. Reverté, 1989. FRUMENTO, A.S.. Biofísica. 3ª Ed. Mosby/ Doyma Libros, S.A. 1995. NELSON, P. Física Biológica. Energía, información, vida. Ed. Reverté, 2005. STABLER, T.; PETERSON, G.; SMITH, L. PhysioEx 6.0 for human physiology. (Laboratory simulations in physiology). Pearson Education, Inc.; Benjamin Cummings, 2006. De consulta: LODISH, H.; BERK , A.; MATSUDAIRA, P.; KAISER, C.A.; KRIEGER, M.; SCOTT, M.P.; ZIPURSKY, S.L.; DARNELL, J.. Biología celular y molecular. 5ª Ed. Editorial Médica Panamericana, 2005. SILVERTHORN, D.U.. Fisiología Humana. Un enfoque integrado. 4ª Ed. Editorial Médica Panamericana, 2007. TIPLER, P.A. Física para la ciencia y la tecnología. 4ª Ed. Editorial Reverté, S.A., 2001.