ASIGNATURA DE "BIOFISICA”.
CURSO 1999/2000
Profesores:
Antonio G. Castellano Orozco
José López Barneo (coordinador de la asignatura)
Juan José Toledo Aral
PROGRAMA DE CLASES TEÓRICAS
Sección I. Bioenergética y transporte a través de la membrana
Tema 1. Introducción a la Biofísica celular. Principios de Bioenergética. Calor y trabajo. Energía interna. Concepto de entropía y energía libre.
Tema 2. Biofísica del intercambio de sustancias a través de la membrana. Estructura, composición y propiedades de la membrana plasmática; aspectos biofísicos. Membranas lipídicas artificiales.
Tema 3. Mecanismos generales del intercambio de sustancias a través de la membrana. Difusión. Leyes de Fick. Coeficiente de permeabilidad. Presión osmótica.
Tema 4. Composición iónica de los líquidos intra y extracelulares. Propiedades de los iones en disolución. Difusión de iones a través de la membrana. Permeabilidad iónica de la membrana. Potencial de membrana. Potencial electroquímico y electrodifusión; ecuaciones de Nernst y de Goldman.
Tema 5. Energética del transporte acoplado a hidrólisis de ATP y a gradientes electroquímicos. Proteínas transportadoras; características generales y relaciones entre la estructura y la función.
Tema 6. Canales iónicos; tipos y características generales. Propiedades biofísicas y relaciones entre la estructura y la función en los canales iónicos. Modulación de los canales iónicos.
Tema 7. Transporte de agua y regulación del volumen celular. Acuoporinas. Factores físico-químicos determinantes del volumen celular. Regulación del volumen celular.
Tema 8. Técnicas bioquímicas y biofísicas para el estudio del transporte de solutos e iones a través de la membrana. Fundamentos de la fotometría, espectrofotometría y fluorimetría. Introducción general a las técnicas electrofisiológicas.
Sección II. Fenómenos bioeléctricos y excitabilidad celular
Tema 9. Fenómenos bioeléctricos; tipos e importancia en los sistemas biológicos. Introducción a la electrostática. Concepto de carga y campo eléctrico; ley de Coulomb. Electrodinámica. Corriente eléctrica; leyes de Ohm, Joule y Kirchoff. Elementos eléctricos pasivos; concepto de impedancia.
Tema 10. Técnica e instrumentación para el estudio de los fenómenos bioeléctricos. Electrodos; tipos y aplicaciones. Amplificadores; introducción al estudio de los amplificadores operacionales. Procesado y registro de las señales eléctricas.
Tema 11. Modelo eléctrico de la membrana. Propiedades eléctricas pasivas de la membrana celular. Potenciales locales. Propiedades eléctricas activas de la membrana celular. Potenciales de acción. Tipos y características generales de los potenciales de acción.
Tema 12. Potencial de acción de las fibras nerviosas. Bases iónicas y moleculares del impulso nervioso. Registro de corrientes iónicas transmembranarias con las técnicas de “voltage-clamp” y “patch-clamp”. Modelo de Hodgkin y Huxley. Corrientes de compuerta.
Tema 13. Conducción del potencial de acción. Tipos de fibras nerviosas. Registros electrofisiológicos en nervio completo.
Tema 14. Integración neuronal. Propiedades eléctricas intrínsecas de las neuronas; concepto. Clasificación y distribución de las conductancias iónicas. Actividad eléctrica neuronal.
Sección III. Comunicación y señalización celular
Tema 15. Fisiología general de la comunicación intercelular. Tipos de comunicación y mecanismos generales. Señales celulares; vías, mensajeros y efectores. Homeostasis del calcio intracelular.
Tema 16. Introducción general al estudio de la sinápsis. Sinápsis eléctricas. Características biofísicas e implicaciones funcionales. Sinápsis químicas; tipos. Fenómenos presinápticos y postsinápticos. Propiedades funcionales de las sinápsis químicas.
Tema 17. Mediadores de las sinápsis químicas. Neurotransmisores; localización, biosíntesis y efectos postsinápticos. Moduladores sinápticos.
Sección IV. Biofísica de la secreción celular y fenómenos eléctricos en las células secretoras
Tema 18. Mecanismos generales de la secreción celular. Vesículas secretoras. Aspectos biofísicos y moleculares de la exocitosis. Técnicas para la medida de la actividad secretora en las células.
Tema 19. Electrofisiología de las células secretoras. Acoplamiento excitación-secreción.
Sección V. Biofísica y fisiología general del músculo
Tema 20. 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 21. 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 22. Biofísica y fisiología general del músculo liso. Tipos de fibras musculares lisas. Actividad eléctrica de la fibra muscular lisa. Mecánica de la contracción.
Sección VI. Biofísica de la recepción y la transducción sensorial
Tema 23. Características biofísicas generales de los receptores sensoriales. Mecanismos de transducción; fotorreceptores, quimiorreceptores y mecanorreceptores.