Física
Codi: 100908 Crèdits: 6| Titulació | Tipus | Curs | Semestre |
|---|---|---|---|
| 2500252 Bioquímica | FB | 1 | 1 |
Professor/a de contacte
- Nom:
- Vicente Ortega Cejas
- Correu electrònic:
- Vicente.Ortega@uab.cat
Utilització d'idiomes a l'assignatura
- Llengua vehicular majoritària:
- català (cat)
- Grup íntegre en anglès:
- No
- Grup íntegre en català:
- Sí
- Grup íntegre en espanyol:
- No
Prerequisits
Tot i no ser estrictament necessari, és recomanable que l’alumne tingui algun coneixement de Física bàsica, sobretot tots d'allò relacionat amb forces o energies. Aquests últims conceptes són els corresponents al temari donat al primer curs de Batxillerat. Si l'alumne no ha cursat aquesta assignatura, es recomana com a mínim fer una lectura del llibre de text per tal de familiaritzar-se amb els conceptes relacionats amb la mecànica i seria també bo fer el curs propedèutic de Física per a biociències.
Els conceptes de segon de Batxillerat, tot i ser també importants, no resulten indispensables pel fet de ser introduits altre cop durant el curs.
Objectius
La Física, pel seu caràcter fonamental, esdevé molt molt sovint necessària per a la correcta comprensió dels fenòmens descrits en d’altres ciències. En el cas concret de la Bioquímica, per compendre correctament la dinàmica de les reaccions químiques dins de cèl·lules resulta completament indispensable conèixer la física de la difusió, el camp i el corrent elèctric o la termodinàmica de potencials. Un desconeixements d’aquests conceptes porta indubtablemnent a una mala comprensió de la bioquímica de la cèl·lula.
Per altra banda la Física, a l’igual que la Química, resulta indispensable per compendre alguns dels mètodes experimentals que aquestes ciències utilitzen diàriament. En el nostre cas, per exemple, el marcatge amb isòtops radiactius o per fluorescència, la centrifugació o la ressonància magnètica són exemples de mètodes clarament basats en principis físics fonamentals.
L’objectiu d’aquesta assignatura serà l’estudi introductori a tots aquells conceptes físics necessaris més endavant tant per a la modelització com per al disseny experimental en Bioquímica.
Alguns dels temes de l’assignatura seran el punt de partida d’altres assignatures com per exemple, Termodinàmica, Bioenergètica i d’altres resultaran fonamentals per a les assignatures de Laboratoris Integrats.
Competències
- Entendre el llenguatge i propostes d'altres especialistes.
- Interpretar resultats experimentals i identificar elements consistents i inconsistents.
- Tenir capacitat d'autoavaluació.
- Utilitzar els fonaments de matemàtiques, física i química necessaris per comprendre, desenvolupar i avaluar els processos químics de la matèria viva.
Resultats d'aprenentatge
- Definir l'emissió de radiació electromagnètica.
- Descriure en termes físics les propietats de les fibres musculars i dels fluids corporals.
- Descriure l'estructura atòmica i nuclear de la matèria.
- Descriure les propietats físiques d'un sistema macroscòpic.
- Entendre el llenguatge i propostes d'altres especialistes
- Enumerar els principis bàsics de la mecànica i saber aplicar-los en sistemes biològics.
- Estimar el dany biològic produït per la radiació.
- Explicar els diferents processos d'emissió de radiació pels nuclis atòmics i les principals característiques de la interacció radiació-matèria.
- Identificar els principis de la termodinàmica.
- Interpretar resultats experimentals i identificar elements consistents i inconsistents.
- Relacionar els mecanismes bàsics del corrent elèctric i saber relacionar-los amb els impulsos nerviosos.
- Tenir capacitat d'autoavaluació.
Continguts
1 Introducció a les característiques físiques de les molècules
Càrrega elèctrica, dipols: aminoàcids polars i no polars
Propietats magnètiques, ressonància magnètica
Forces d'interacció i enllaços entre àtoms
Energia d'interacció
Estructura: DNA, proteïnes, sucres, lípids
2 Idees bàsiques de cinemàtica i dinàmica
Velocitat, acceleració, acceleració angular, acceleració centrípeta i centrífuga
Llei de Newton: relació entre força i acceleració
Llei de Hooke. Pinces òptiques
3 Transport de molècules en fluids
Viscositat; sedimentació
Centrifugació; separació de macromolècules
Difusió; llei de Fick; moviment brownià
4 Energia
Energia cinètica, energia potencial, teorema treball-energia
Conservació de l'energia
Energia intramolecular; màquines moleculars
Energia interna, temperatura
Dissipació de l'energia. Entropia. Implicació en la dinàmica molecular i les reaccions químiques
5 Oscil·lacions
Elasticitat; oscil·lador harmònic, oscil·lacions amortides
Oscil·lacions pròpies de les molècules; absorció d'energia; ressonància
Oscil·lacions de H2O i escalfament amb microones; oscil·lacions del CO2 i efecte hivernacle
Experiments amb macromolècules: estirament de DNA i de proteïnes
6 Electricitat
Llei de Coulomb; força entre càrregues; àtoms; molècules; contribució electrostàtica a l'energia de l'ATP
Dipols; molècules polars; ponts d'hidrogen
Electroforesi
Potencial de membrana
Bombes iòniques; ATP-asa i fosforilació oxidativa
7 Magnetisme
Forces magnètiques; càrrega en un camp magnètic; espectrometria de masses
Dipol magnètic
Ressonància magnètica nuclear: aplicacions a química, a estructura molecular; a imatges mèdiques
8 Òptica física
Naturalesa ondulatòria de la llum; ones electromagnètiques
Interferència i difracció
Difracció de la llum en cristalls i en molècules; estructura molecular
Radiació sincrotró
9 Algunes idees de física quàntica
Equacions d'Einstein-Planck i de de Broglie
Quantificació de nivells energètics: partícula en una capsa
Àtom de Bohr; espetres d'absorció i d'emissió. Fluorescència
Algunes idees de física nuclear
Radioactivitat
*Llevat que les restriccions imposades per les autoritats sanitàries obliguin a una priorització o reducció d’aquests continguts.
Metodologia
L'assignatura s'impartirà alternant diferents tipus de metodologies:
- Classes magistrals on s'introduiran els conceptes generals dels diferents temes
- Classes de problemes on els professors resoldran els exercicis prèviament seleccionats en dies anteriors
- Classes de pràctiques on es proposaran qüestions on es relacioni la Física amb les biociències i on l'alumne haurà de resoldre certes qüestions en grup
- Resolució de qüestionaris d'autocorrecció a través d'ordinador utilitzant la plataforma Moodle
- Lectura de material didàctic en biociències on els conceptes físics siguin aplicables
- Pràctiques experimentals a casa.
*La metodologia docent proposada pot experimentar alguna modificació en funció de les restriccions a la presencialitat que imposin les autoritats sanitàries.
Activitats formatives
| Títol | Hores | ECTS | Resultats d'aprenentatge |
|---|---|---|---|
| Tipus: Dirigides | |||
| Classes de problemes | 12 | 0,48 | |
| Classes magistrals | 29 | 1,16 | |
| Tipus: Supervisades | |||
| Classes de pràctiques | 5 | 0,2 | |
| Tipus: Autònomes | |||
| Experimentació a casa | 5 | 0,2 | |
| Lectura de material didàctic en biociències | 10 | 0,4 | |
| Resolució de qüestionaris d'autocorrecció a través d'ordinador | 20 | 0,8 | |
| Treball a casa | 35 | 1,4 |
Avaluació
Avaluació ordinària:
L'avaluació està composta per dues proves parcials i un conjunt de pràctiques en línia. La ponderació de cada prova parcial serà del voltant del 40% cadascuna. Aquests pesos poden variar una mica en funció de la quantitat de temes continguts en cada un. La resta de la nota (20%) sortirà de les notes obtingudes en les pràctiques realitzades durant el curs. L'estudiant ha d'obtenir una qualificació superior a 3.5 en les proves parcials perquè pugui realitzar la mitjana amb les pràctiques. En cas que no s'obtingui aquesta nota, la qualificació final no s'aprovarà encara que la mitjana total sigui més gran que 5.
Examen de recuperació:
Al final del semestre hi haurà un segon examen per a cadascuna de les proves parcials. Això serà per a tots aquells estudiants que no hagin superat les proves ordinàries o que vulguin millorar la seva nota. Si un estudiant es presenta a una d'aquestes proves de recuperació, renunciarà a la qualificació obtinguda en la prova de la part ordinària. La qualificació final es calcularà com en l'avaluació ordinària amb les notes de recuperació reemplaçant a les anteriors. Per participar en el segon examen, els estudiants han d'haver estat avaluats prèviament en un conjunt d'activitats amb un pes sigui com a mínim dos terços de l'assignatura. Els estudiants obtindran una qualificació de "No avaluat" quan les activitats d'avaluació realitzades tinguin una ponderació de menys del 67% en la qualificació final.
*L’avaluació proposada pot experimentar alguna modificació en funció de les restriccions a la presencialitat que imposin les autoritats sanitàries.
Activitats d'avaluació
| Títol | Pes | Hores | ECTS | Resultats d'aprenentatge |
|---|---|---|---|---|
| Examens | 80% | 4 | 0,16 | 1, 2, 3, 4, 6, 7, 8, 9, 10, 11 |
| Pràctiques amb ordinador | 20% | 30 | 1,2 | 5, 10, 12 |
Bibliografia
Bibliografia bàsica
-
Jou, D, Llebot, J.E. y Pérez Garcia, C. Física para ciencias de la vida. Mc Graw-Hill.
Bibliografia complementària
-
Kane, J.W. y Sternheim, M.M. Física. Ed. Reverté.
- Tipler, P.A. y Mosca, G. Física para la ciencia y la tecnología. Ed. Reverté