ASIGNATURA: BIOFSICA Y FSICA MDICA CRDITOS: Totales: 8,5 Tericos: 4,5 Prcticos: 4

OBJETIVOS GENERALES Aplicar los mtodos de razonamiento, los conceptos y las leyes de la fsica en el estudio de los procesos

biomdicos. Comprender la relacin entre estructura y energtica molecular y las propiedades fsico-qumicas de las

disoluciones. Aplicar los conceptos y las leyes termodinmicas para comprender la energtica de los procesos biolgicos

y el balance energtico en el organismo humano. Aplicar los conceptos biofsicos para comprender los procesos de transporte que tienen lugar a travs de

las membranas biolgicas. Comprender las propiedades elctricas de las clulas y la naturaleza del impulso nervioso. Aplicar los conceptos y las leyes fsicas para explicar el proceso de la visin y de la audicin. Comprender las leyes y los principios generales de la biomecnica humana. Comprender las bases fsicas de la aplicacin de las radiaciones ionizantes en medicina.

OBJETIVOS ESPECFICOS Como resultado del proceso de aprendizaje, el alumnado tiene que ser capaz de: Relacionar los cambios en la estructura electrnica de los tomos y las molculas en la absorcin o la emi-

sin de energa. Describir el espectro electromagntico y explicar los efectos de las diferentes radiaciones electromagnticas

sobre los tomos y las molculas. Describir las bases de las tcnicas espectroscpicas ms utilizadas en medicina. Relacionar la estructura molecular con sus caractersticas polares. Describir las propiedades del agua como disolvente. Explicar la importancia biolgica de las interacciones dbiles. Describir los fenmenos de interfase y la formacin de estructuras estables de molculas. Caracterizar termodinmicamente los sistemas y los procesos biolgicos. Cuantificar el balance energtico de los procesos biolgicos y del metabolismo humano mediante el primer

principio de la termodinmica. Aplicar el segundo principio de la termodinmica a los sistemas biolgicos. Relacionar el estado de equilibrio de un sistema con los cambios de energa libre. Justificar la necesidad del acoplamiento de procesos exergnicos y endergnicos en los sistemas biolgi-

cos. Explicar los procesos de difusin a travs de membranas. Describir los procesos de transporte de agua a travs de membranas. Explicar los procesos de transporte de iones en un gradiente de potencial elctrico. Describir y explicar la solubilidad de un gas en un lquido y el transporte de gas a travs de una membrana. Explicar los mecanismos moleculares de transporte a travs de membranas y esquematizar los diferentes

tipos de transporte. Interpretar el fenmeno de aparicin de potenciales de difusin y describir el utillaje necesario para poder

realizar su registro y cuantificacin.

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Describir los mecanismos de generacin del potencial de membrana. Describir el potencial de accin y relacionarlo con las modificaciones de la conductancia inica. Explicar los mecanismos de conduccin del impulso nervioso al axn Describir las caractersticas del ojo como sistema ptico y explicar la formacin de imgenes en la retina. Describir los defectos pticos del ojo ms importantes e indicar su correccin. Comprender el concepto de agudeza visual y explicar las caractersticas de la visin del color. Explicar el mecanismo de propagacin del sonido y su dependencia con el medio. Definir la intensidad de un sonido y explicar la escala deciblica. Definir la impedancia acstica y explicar la reflexin y la transmisin del sonido en una interfase. Explicar el mecanismo de transmisin del sonido en el odo. Demostrar la comprensin de la manera cmo se comporta el msculo esqueltico como entidad fsica y

como responde ante un estmulo. Demostrar la comprensin de cules son los cambios fsicos que suceden durante la contraccin muscular. Demostrar la comprensin de los principios de la energtica muscular. Describir la efectividad de la fuerza muscular para producir rotacin mediante el momento. Calcular el valor de las fuerzas musculares y de ligadura en las articulaciones. Caracterizar las propiedades mecnicas de los tejidos. Describir los mecanismos de fractura sea. Definir las magnitudes que describen la circulacin de un fluido a travs de un tubo conductor. Aplicar el principio de conservacin de la energa a la circulacin de un fluido por un conductor. Explicar el concepto de viscosidad de un fluido e interpretar la relacin entre la presin y el caudal mediante

el concepto de resistencia. Evaluar los valores tpicos de la resistencia hemodinmica de una vasija y de la resistencia de una va a-

rea en funcin de sus dimensiones y de las propiedades del fluido. Interpretar el fenmeno de la desintegracin nuclear y aplicar la ley de desintegracin radiactiva. Describir la interaccin de las radiaciones ionizantes corpusculares y electromagnticas con la materia. Describir el principio de funcionamiento de un tubo de rayos X. Describir las bases fsicas de las tcnicas de formacin de imgenes por emisin y por atenuacin de radia-

ciones ionizantes. Explicar los principios de deteccin y las diferentes unidades de medida de las radiaciones ionizantes.

TEMARIO I. ESTRUCTURA E INTERACCIONES MOLECULARES

1. Absorcin y emisin de energa por tomos y molculas 1.1. Estructura electrnica de tomos y molculas 1.2. Espectro electromagntico 1.3. Interaccin de la radiacin electromagntica con tomos y molculas 1.4. Mtodos espectroscpicos con aplicacin biomdica 1.5. Lser. Termografa. Resonancia magntica nuclear (RMN)

2. Interacciones moleculares 2.1. Interaccin inica 2.2. Dipolos elctricos 2.3. Interacciones de Van der Waals 2.4. Puente de hidrgeno. Interacciones hidrofbicas 2.5. Energtica de las interacciones moleculares

3. Disoluciones y fenmenos de interfase 3.1. Fuerzas y energa electroesttica en lquidos dielctricos 3.2. Solubilidad de sustancias inicas en solventes dielctricos

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3.3. El agua como medio disolvente 3.4. Fenmenos de interfase. Tensin superficial

II. BIOENERGTICA

4. Descripcin termodinmica de los sistemas y los procesos biolgicos 4.1. Aspectos microscpicos y macroscpicos de los sistemas termodinmicos 4.2. Clasificacin de los sistemas termodinmicos 4.3. Procesos reversibles e irreversibles

5. Conservacin de la energa 5.1. Interpretacin molecular de la energa interna 5.2. Primer principio de la termodinmica 5.3. Entalpa. Estados estndar 5.4. Balance energtico en el metabolismo humano 5.5. Mecanismos de disipacin de calor en el organismo

6. Entropa y energa libre 6.1. Segundo principio de la termodinmica 6.2. Estados estacionarios fuera del equilibrio 6.3. Energa libre. Criterio de espontaneidad 6.4. Energa libre y trabajo 6.5. Energa libre y equilibrio. Potencial qumico

7. Energtica de las reacciones metablicas 7.1. Cambios de energa libre en las reacciones qumicas 7.2. Relacin entre la constante de equilibrio y la energa libre 7.3. Acoplamiento de reacciones exergnicas y endergnicas

III. TRANSPORTE A TRAVS DE MEMBRANAS 8. Difusin. smosis 8.1. Ley de Fick 8.2. Permeabilidad 8.3. Flujo de filtracin 8.4. smosis 8.5. Flujo de filtracin 9. Flujo de iones en un gradiente de potencial elctrico 9.1. Flujo de electrodifusin 9.2. Ecuacin de Nernst 10. Transporte de gases a travs de una membrana. 10.1. Presin parcial de un gas en una mezcla de gases. Ley de Dalton 10.2. Presin parcial de vapor de agua 10.3. Presin parcial de un gas disuelto en un lquido. Solubilidad. Ley de Henry

IV. PROPIEDADES ELCTRICAS DE LAS MEMBRANAS CELULARES 11. Potencial de membrana 11.1. Potenciales de difusin 11.2. Equilibrio de Donnan 11.3. Permeabilidad inica y potencial de membrana 12. Potencial de accin y conduccin del impulso elctrico 12.1. Relacin corriente-voltaje. 12.2. Propagacin pasiva de los cambios de potencial 12.3. Potencial de accin 12.4. Conduccin del potencial de accin

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V. BIOFSICA SENSORIAL

13. Biofsica de la visin 13.1. Sistema ptico del ojo 13.2. Ametropas y su correccin 13.3. Agudeza visual y visin del color

14. Biofsica de la audicin 14.1. Naturaleza del sonido 14.2. Intensidad. Escala deciblica 14.3. Propagacin del sonido. Impedancia acstica 14.4. Transmisin del sonido al odo

VI. BIOMECNICA

15. Biofsica de la contraccin muscular 15.1. Mecnica de la contraccin en el msculo esqueltico 15.2. Respuesta del msculo a un estmulo 15.3. Tipo de contraccin 15.4. Relacin fuerza-longitud 15.5. Energtica muscular

16. Mecnica musculoesqueltica 16.1. Reduccin de un sistema de fuerzas sobre un slido rgido 16.2. Equilibrio de fuerzas en las articulaciones. Fuerzas de ligadura 16.3. Clculo de fuerzas en las articulaciones 16.4. Biomecnica del equilibrio humano

17. Elasticidad 17.1. Relacin entre esfuerzo y deformacin 17.2. Elasticidad lineal. Mdulo de Young 17.3. Elasticidad no lineal. Punto de fractura

18. Propiedades mecnicas de los huesos 18.1. Resistencia de los huesos a la traccin y a la compresin 18.2. Resistencia de los huesos a la flexin 18.3. Resistencia de los huesos a la torsin

19. Propiedades mecnicas de los tejidos blandos 19.1. Relacin esfuerzo-deformacin en los tejidos blandos 19.2. Histresis. Disipacin de energa 19.3. Ley de Laplace

20. Dinmica de fluidos 20.1. Conservacin de la energa. Ecuacin de Bernouilli 20.2. Viscosidad. Ley de Poiseuille 20.3. Resistencia hemodinmica y resistencia de la va area

VII. RADIOFSICA

21. Radioactividad 21.1. Estructura del ncleo 21.2. Estabilidad nuclear. Ncleos radiactivos 21.3. Ley de la desintegracin radiactiva 21.4. Aplicacin de los istopos radiactivos en medicina

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22. Interaccin de las radiaciones corpusculares con la materia 22.1. Clasificacin de las radiaciones ionizantes corpusculares 22.2. Procesos de colisin y frenado 22.3. Transferencia de energa en el medio irradiado

23. Obtencin y modulacin de rayos X 23.1. Principio de funcionamiento de un tubo de rayos X 23.2. Espectro de un tubo de rayos X 23.3. Modulacin del haz de rayos X

24. Interaccin de los fotones con la materia 24.1. Efectos fotoelctricos, Compton y de materializacin 24.2. Transferencia de energa en el medio irradiado 24.3. Atenuacin de fotones. Contraste radiogrfico

25. Efectos moleculares y celulares de las radiaciones ionizantes 25.1. Radilisis del agua 25.2. Efectos moleculares de las radiaciones ionizantes 25.3. Efectos celulares de las radiaciones ionizantes

26. Deteccin y medida de las radiaciones ionizantes 26.1. Principios de deteccin de las radiaciones ionizantes 26.2. Unidades de medida de radiacin 26.3. Dosmetros

RECURSOS DEAPRENDIZAJE Y METODOLOGAS DOCENTES Crditos tericos La docencia de los aspectos tericos (4,5) de la asignatura se desarrollar en el aula

Crditos prcticos La docencia de los aspectos prcticos (4,0) de la asignatura se desarrollar mediante: Seminarios (2,2 crditos) Prcticas de laboratorio (1,8 crditos)

REQUISITOS DE APRENDIZAJE La docencia se desarrollar asumiendo que el alumnado tiene el nivel de conocimientos correspondiente a las asignaturas de fsica, matemticas, qumica y biologa de bachillerato.