Logo UAB
2021/2022

Biofísica

Codi: 100996 Crèdits: 6
Titulació Tipus Curs Semestre
2500502 Microbiologia OT 4 0
La metodologia docent i l'avaluació proposades a la guia poden experimentar alguna modificació en funció de les restriccions a la presencialitat que imposin les autoritats sanitàries.

Professor/a de contacte

Nom:
Josep Bartomeu Cladera Cerda
Correu electrònic:
Josep.Cladera@uab.cat

Utilització d'idiomes a l'assignatura

Llengua vehicular majoritària:
català (cat)
Grup íntegre en anglès:
No
Grup íntegre en català:
No
Grup íntegre en espanyol:
No

Equip docent

Mireia Duñach Masjuan
Ramón Barnadas Rodríguez
Josep Bartomeu Cladera Cerda
Nuria Benseny Cases

Prerequisits

Els alumnes haurien d'haver assolit coneixements bàsics de física general, com són els conceptes de pressió, energia, potència i intensitat. També cal que coneguin diversos aspectes relacionats amb les ones mecàniques, com ara la seva transmissió en un medi, l'atenuació per amortiment i per propagació en tres dimensions, la impedància acústica. També és imprescindible el coneixement dels aspectes bàsics d'òptica geomètrica aplicada als dioptres esfèrics i les lents esfèriques primes. Així doncs, per un correcte seguiment de l’assignatura, l’alumne haurà de tenir els coneixements teòrics i capacitat de resolució de problemes corresponents a l’assignatura de Física del Batxillerat.

Objectius

Aquesta assignatura de Biofísica pretén per una banda fer una primera immersió en la metodologia experimental i d’una altra oferir una formació bàsica de fenòmens físics que tenen importància cabdal tant en l’estructura com en la funció que desenvolupen el sers vius en estat de salut.

El programa de l’assignatura aprofundeix en l’aplicació de les lleis de la física a l’anàlisi dels fenòmens biològics i a la comprensió dels mecanismes físics tant a nivell molecular, com també del funcionament d’aparells i sistemes de l’organisme humà.

S’ofereixen les eines per abordar la resolució de problemes numèrics fent una valoració crítica dels resultats obtinguts.

Competències

  • Desenvolupar el raonament crític en l'àmbit d'estudi i en relació amb l'entorn social.
  • Interpretar, a escala molecular, mecanismes i processos microbians.
  • Obtenir, seleccionar i gestionar la informació.
  • Reconèixer els diferents nivells d'organització dels éssers vius, especialment d'animals i plantes, la seva diversitat i les bases de la regulació de les seves funcions vitals, i identificar mecanismes d'adaptació a l'entorn.
  • Saber comunicar oralment i per escrit.
  • Saber treballar individualment, en grup, en equips de caràcter multidisciplinari i en un context internacional.
  • Utilitzar bibliografia o eines d'Internet, específiques de microbiologia i d'altres ciències afins, tant en llengua anglesa com en la llengua pròpia.

Resultats d'aprenentatge

  1. Conèixer els efectes de la interacció de radiacions i partícules amb els éssers vius i relacionar-los amb les seves bases físiques.
  2. Conèixer i comprendre les bases físiques del funcionament dels òrgans, aparells i sistemes de l'organisme humà en estat de salut, com ara la visió, la parla i l'oïda, la respiració i la circulació sanguínia.
  3. Conèixer les bases fisiopatològiques de les malalties no infeccioses amb més prevalença en la població humana.
  4. Demostrar un bon coneixement de les bases biofísiques de les interaccions i equilibris moleculars en els estats de salut i patològics.
  5. Descriure els fonaments físics que permeten comprendre el funcionament de l'organisme, tant a escala cel·lular com tissular.
  6. Desenvolupar el raonament crític en l'àmbit d'estudi i en relació amb l'entorn social.
  7. Obtenir, seleccionar i gestionar la informació.
  8. Saber comunicar oralment i per escrit.
  9. Saber treballar individualment, en grup, en equips de caràcter multidisciplinari i en un context internacional.
  10. Utilitzar bibliografia o eines d'Internet, específiques de microbiologia i d'altres ciències afins, tant en llengua anglesa com en la llengua pròpia.

Continguts

1. ONES I RADIACIONS CORPUSCULARS  (5 h teoria + 1 h pràctiques d’aula)

1.1. Naturalesa i algunes  propietats. Raigs X. Emissió radioactiva.
1.2. Interaccions  amb els éssers vius. Efectes biològics. Dosi.
1.3. Aplicacions en ciències biomèdiques.

2. BIOFÍSICA DE LA VISIÓ (5 h teoria + 1 h pràctiques d’aula + 3,5 h laboratori)

2.1. L'ull com a sistema òptic. Característiques òptiques de l'ull. Dioptre ocular. Potència de l’ull en repòs. Acomodació.
Cristal·lí i mecanisme d'acomodació. Punt pròxim i punt remot. Presbícia. Formació d'imatges a la retina.
Defectes de refracció. Ametropies: miopia, hipermetropia i astigmatisme. Correcció de les ametropies. Agudesa visual.
2.2. L'ull com a receptor sensorial. Fototransducció visual. Cons i bastons. Rodopsina i iodopsines. Transducció i amplificació del senyal. Hiperpolarització de la membrana. Sensibilitat de la retina. Visió fotòpica i visió escotòpica. Corba de sensibilitat. Adaptació a la llum i a la foscor.
2.3. La visió dels colors. Corbes d'absorció de les iodopsines. Anomalies de la visió en colors.
 
3. BASES FÍSIQUES DE LAPRODUCCIÓ DE LA VEU I DE L’AUDICIÓ (5 h teoria + 1 h pràctiques d’aula)

3.1. Qualitats del so: intensitat, to, timbre.
3.2. Producció de la veu. Fonació. Formants.
3.3. Mecanismes de la transmissió auditiva. L’orella mitjana com a adaptador d'impedàncies. Discriminació i localització de freqüències a l’orella interna.
Llindars de la sensació sonora.

4. BIOFÍSICA DE LA CIRCULACIÓ  (5 h teoria + 1 h pràctiques d’aula + 2,5 h laboratori)

4.1. Principis fonamentals de l'estàtica i la dinàmica de fluids.
4.2.Energètica del flux laminar. Equació de Bernoulli.
4.3 Lleis de circulació de líquids reals. Règims de circulació. Viscositat. Pèrdua de pressió. Llei de Poiseuille. Resistència hidrodinàmica.
4.4. Tensió a la paret vascular. Llei de Laplace.
4.5. Efecte de la gravetat en la circulació de la sang.           

5. BIOFÍSICA DE LA RESPIRACIÓ. (5 h de teoria + 1h pràctiques d'aula)

5.1 Estructura de les vies respiratòries.
5.2 Tipus de respiració. Efectes del medi extern en la respiració. Regulació de la temperatura i de la humitat relativa.
5.4 Mecànica respiratòria.
5.5 El tensioactiu pulmonar.
5.6 La difusió alveolar. Llei de Henry. Llei de Fick. Oxigenació de la sang en els estats de salut i de malaltia.

6.  LA TERMODINÀMICA I ELS ÉSSERS VIUS (4h teoria + 2h pràctiques d’aula)

6.1. Energia, calor i treball. Capacitat calorífica. Treball útil.
6.2. Teoria cinètico-molecular. Energia cinèticamolecular i temperatura.
6.3. Energia potencial i enllaç químic.
6.4. Energia interna. Entalpia. 1r principi de la termodinàmica.
6.5. Espontaneïtat. Entropia, desordre i probabilitat.
6.6. Energia lliure. 2n principi de la termodinàmica.
6.7. Els éssers vius i els principis 1r i 2n de la termodinàmica.
 
7. FENOMENS DE TRANSPORT (6h teoria + 2 h pràctiques d’aula + 4 h laboratori)
7.1. Difusió simple.
7.2. Difusió a través de membranes.
7.3  Fenòmens d’osmosi i diàlisi.
7.4. Exemples biomèdics.
 

Programa de pràctiques de laboratori

Pràctica 1 - Òptica de l'ull.Formació d’imatges en un model d’ull emmetrop. Simulació d’ametropies: miopia, hipermetropia, presbícia.

Pràctica 2 -  Aplicació de les lleis de la circulació de líquids reals ide l’elasticitat a la circulació sanguínia. Comprovació de la pèrdua de pressió al llarg del sistema circulatori, pressió arterial i venosa, efecte de l’elasticitat dels vasos sobre les pressionsarterial i venosa. Establir les relacions que existeixen entre l’elasticitatdels vasos, el cabal, la pressió i la resistència hemodinàmica.

Pràctica 3- Difusió a través de membranes: diàlisi i osmosi. Comprovació experimental de les lleis de la difusió i de l’osmosi.

“Llevat que les restriccions imposades per les autoritats sanitàries obliguin a una priorització o reducció d’aquests continguts.”


Metodologia

L’alumne adquireix els coneixements propis de l’assignatura assistint a les classes magistrals de teoria on serà orientat també de com i on cercar els complements formatius per assolir els objectius de l’assignatura.

Mitjançant els seminaris l’alumne podrà resoldre exercicis i problemes presentats prèviament amb una interacció més propera amb el professor.

Finalment les habilitats relacionades amb aquests coneixements es portaran a terme en les classes pràctiques al laboratori.

Les classes de teoria seran amb els grups complets.

Es realitzaran particions dels grups per a la realització dels seminaris de problemas i casos i per les practiques de laboratori.

"La metodologia docent proposada pot experimentar alguna modificació en funció de les restriccions a la presencialitat que imposin les autoritats sanitàries.”

Nota: es reservaran 15 minuts d'una classe, dins del calendari establert pel centre/titulació, per a la complementació per part de l'alumnat de les enquestes d'avaluació de l'actuació del professorat i d'avaluació de l'assignatura/mòdul.

Activitats formatives

Títol Hores ECTS Resultats d'aprenentatge
Tipus: Dirigides      
Classes magistrals amb suport de TIC 35 1,4 1, 2, 4, 5
Classes pràctiques de laboratori 10 0,4 2, 4, 5, 6, 8, 9
Tipus: Supervisades      
Resolució d'exercicis i problemes treballats de forma autònoma pels estudiants sota supervisió 9 0,36 1, 2, 4, 6, 7, 8, 9, 10
Tipus: Autònomes      
Estudi individual 50 2 1, 2, 3, 4, 5, 7, 10
Preparació dels temes, de les sessions de pràctique i consulta de la bibliografia 8 0,32 1, 2, 7, 9, 10
Resolució dels problemes proposats pel professor 38 1,52 1, 2, 7, 8, 9, 10

Avaluació

Avaluació i qualificació de l'assignatura

L'assignatura s'avaluarà de forma continuada durant el curs en dues proves parcials (P1 i P2) eliminatòries de matèria. En cada parcial cal una nota igual o superior a 4,5 per poder fer mitjana. Cadascuna d’aquestes proves tindrà la mateixa ponderació en la nota final de l’assignatura: 50% P1 + 50% P2. Per superar l’assignatura cal una puntuació mitjana dels dos parcials igual o superior a 5,0.

Les característiques d’aquestes proves seran similars i constaran de dues tipologies diferents: una prova objectiva tipus test on s’avaluaran els coneixements teòrics i problemes de resolució curta; i una altra part escrita on s’avaluaran els coneixements adquirits a les pràctiques de laboratori i en la resolució de problemes. La qualificació de cada una d’aquestes parts serà:

- Avaluació de la tipologia tipus test: 60% . Constarà de preguntes tipus test d'elecció múltiple, amb 4 respostes, de les quals 1, 2 o 3 poden ser certes. Les respostes errònies restaran proporcionalment.

- Avaluació de la tipología escrita dels coneixements adquirits al laboratori i en la resolució de problemes: 40% .  

Prova final de recuperació: En el cas de no superar l'assignatura mitjançant l'avaluació continuada, hi haurà una avaluació final de recuperació de les proves parcials amb nota inferior a 4,5, obligatòria per fer mitjana. Les proves parcials amb nota superior a 4,5 i inferior a 5,0 poden optar a recuperar el parcial o parcials que considerin, sabent que per aprovar l'assignatura, la mitjana final ha d'assolir una nota mínima de 5,0. Aquesta prova tindrà característiques similars a les proves fetes durant el curs i l’alumne podrà presentar-se sempre que hagi estat prèviament avaluat com a mínim d’un dels parcials de BF.

A la recuperació cal una puntuació igual o superior a 4,5 per a poder realitzar la mitjana de P1 i P2. En el cas de recuperar tota l’assignatura (P1 i P2), s’haurà d’obtenir una nota ≥ 5,0 per superar-la.

Els alumnes que hagin superat les dues proves eliminatòries i vulguin millorar nota, podran presentar-se a un examen final de tota la matèria (P1 i P2). En aquest cas, la nota definitiva serà sempre l'obtinguda en el darrer examen.

Resultat de l'avaluació: Nota numèrica amb un decimal, de 0 a 10. Qualificació qualitativa: suspens, aprovat, notable, excel·lent, matrícula d'honor.

Alumne no avaluable: l’alumne que no compleixi els requisits per recuperar serà qualificat com “no avaluable”. La qualificació de "no avaluable" s’obtindrà  quan l’alumne no s’hagi presentat a cap de les proves parcials d'avaluació (P1 i P2).

A partir de la segona matrícula: l'estudiant té l'opció de presentar-se directament a la prova de recuperació final.

Procediment de revisió d'exàmens: es programarà un dia per la revisió de l'examen després de cada prova. La revisió es farà de forma individual amb els alumnes que ho sol·licitin.

"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
Proves parcials i finals de pràctiques de laboratori i resolució de problemes escrits 40% 0 0 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8
Proves parcials i finals de teoria 60% 0 0 1, 2, 4, 7, 9, 10

Bibliografia

Bibliografia bàsica general:

 - BIOFÍSICA (tercera edició)  A.Aurengo, T. Petitclerc. (2008), McGrawHill

- BIOFÍSICA (3a edició)  A.S. Frumento. (1995), Mosby/Doyma Libros.

- FíSICA  J.N.Kane, M.M.Sternheim. (1994), Ed. Reverté.

- FíSICA  P.A. Tippler. (1992), Ed. Reverté.

 

Bibliografia bàsica específica:

 - FÍSICA E INSTRUMENTACIONES MÉDICAS   Juan R. Zaragoza. (1992), Ed. Masson.

- QUÍMICA PER A LES CIÈNCIES DE LA NATURALESA I DE L'ALIMENTACIÓ   J. Saña. (1993), Ed. Vicens Vives.

- FÍSICA PARA CIENCIAS DE LA VIDA (llibre de problemes) D. Jou, J.E. Llebot, C.Perez-García. (1994), Ed. McGraw-Hill.

- SPEECH SCIENCE PRIMER  L.J. Raphael. (2007), Ed. Lippincott Williams & Wilkins.

- RADIOBIOLOGY FOR RADIOLOGIST E.J. Hall, AJ.Giaccia. (2006) Ed. Lippincott Williams & Wilkins

Programari

No cal programari específic