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Licenciatura en Biología
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Curso 2002-2003
FISIOLOGÍA GENERAL Y BIOFÍSICA
CÓDIGO: B054/01/9802
CURSO 2002-2003
Carga docente:
4 créditos teóricos y 2 créditos prácticos
Curso: 2º Obligatoria
2º cuatrimestre
Grupos: A y B
Departamento/s: Fisiología, Genética y Microbiología
Profesor/a-es/as:
Emilio de Juan Navarro (Coordinador prácticas) e-mail: edjuan@ua.es
Telf:
965909338
Isabel Ivorra Pastor
e-mail: isabel.ivorra@ua.es
Telf: 965903850
Pedro Lax Zapata
e-mail: pedro.lax@ua.es
Telf: 965903856
Pilar Llobell Pascual
e-mail: pilar.llobel@ua.es
Telf: 965903943
Ana Mª Madariaga O’Ryan
e-mail: am.madariaga@ua.es Telf: 965903943
Andrés Morales Calderón (Coordinador asignatura)
e-mail: andres.morales@ua.es Telf: 965903949
Carlos Pastore Olmedo
e-mail: carlos.pastore@ua.es Telf: 965903943
OBJETIVOS
El objetivo de esta asignatura es el estudio a nivel biofísico de algunas
funciones celulares, en particular las relacionadas con el transporte de agua y
electrolitos a través de las membranas celulares, la generación y propagación de
señales bioeléctricas y la motilidad celular.
PROGRAMA DE TEORÍA
I.- INTRODUCCIÓN
l.- Introducción a la fisiología (1 h). Definición. Relación con otras ciencias.
Conceptos de homeostasis y retroalimentación.
II. ORGANIZACION MOLECULAR DE LAS MEMBRANAS BIOLOGICAS
2.- Estructura de las membranas biológicas (4h). Aspectos históricos. Lípidos de
membranas. Fluidez de membrana y movimientos de los lípidos en las bicapas.
Proteínas de membrana. Identificación de α-hélices. Dinámica de proteínas de
membrana. Estructura tridimensional de proteínas de membrana
3.- Interacciones entre lípidos y proteínas en las biomembranas (1h) . Modulación
de la estructura y actividad de las proteínas de membrana por fosfolípidos. Influencia
de las proteínas de membrana en el polimorfismo lipídico
III.- TRANSPORTE DE AGUA Y ELECTROLITOS A TRAVÉS DE LAS
MEMBRANAS.
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4.- Vías y modelos de transporte a través de membranas. (4h) Procesos de
difusión. Transporte de solvente: ósmosis. Transporte de soluto y solvente. Concepto
de transportador. La bomba de Na-K como modelo general de transporte activo.
Concepto de canal iónico. Teoría de paso de iones por un canal.
5.- Regulación y mantenimiento del volumen celular (4h). Factores físico-químicos
determinantes del volumen celular.Equilibrio de Gibss-Donnan. Comportamiento
osmótico de las células animales. Mecanismos de mantenimiento del volumen celular.
Mecanismos de regulación del volumen celular.
6.- Homeostasis intracelular del calcio iónico (2h). Importancia de la regulación del
calcio intracelular. Calcio total y calcio iónico en el citosol. Sistemas reguladores de
Ca2+ en el citoplasma. Sistemas transportadores de Ca2+ de la membrana plasmática.
IV.- CANALES IONICOS Y EXCITABILIDAD CELULAR.
7.- Potencial electroquímico y potencial de reposo (2h). Concepto de potencial
electroquímico. Ecuación de Nernst. Ecuación de Goldman. Potencial de reposo.
Registro del potencial de membrana.
8.- Propiedades eléctricas pasivas de la membrana celular (2h). Capacitancia y
resistencia de la membrana. Circuito eléctrico equivalente de membrana. Células
eléctricamente grandes: el modelo de cable.
9.- Membranas excitables (4h). Conductancias iónicas: Modelo de conductancias
paralelas. Representación del circuito equivalente. Relación corriente-voltaje.
Rectificación. Generación del potencial de acción: El modelo HH. Relación entre
corrientes macroscópicas y canales unitarios. Corrientes de compuerta.
10.- Biología molecular de los canales iónicos (2h). Expresión funcional de
proteínas de membrana. Clasificación genética de los canales. Relación estructurafunción de los canales iónicos.
V.- PROPAGACIÓN Y TRANSMISIÓN DE SEÑALES BIOELÉCTRICAS.
11.- Propagación del potencial de acción (2 h). Propagación pasiva de señales
eléctricas. Conducción saltatoria en axones mielínicos. Velocidad de conducción.
12.- Sinápsis (4h). Características de las sinapsis eléctricas. Características de las
sinapsis químicas. Mecanismo de transmisión sináptica. Potenciales y corrientes
sinápticas. Concepto de potencial de inversión. Excitación e inhibición postsináptica.
Inhibición presináptica. Liberación cuántica de neurotransmisores. Acoplamiento
despolarización-liberación. Plasticidad sináptica
13.- Neurotransmisores y receptores sinápticos(2h) Criterios que debe cumplir un
neurotransmisor. Principales moléculas neurotransmisoras. Receptores ionotrópicos y
metabotrópicos
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VI.- MÚSCULO Y MOVIMIENTO.
14.- Bases estructurales y funcionales de la contracción (4h). Subestructura de los
miofilamentos. Teoría de los filamentos deslizantes y función de los puentes
cruzados. Papel del calcio en la contracción. Acoplamiento electromecánico. Ciclo
contracción-relajación. Mecánica de la contracción muscular.
15.- Diferentes tipos de fibras musculares (1h). Subtipos de músculo esquelético.
Músculo cardíaco. Músculo liso.
16.- Motilidad celular (1h). Moléculas de la motilidad celular. Movimiento
ameboide. Movimiento mediado por cilios y flagelos.
PROGRAMA DE PRÁCTICA
1.- Adquisición, visualización, acondicionamiento y grabado (almacenaje) de
señales electrofisiológicas. (2.5 h)
2.- Programa de simulación "MemPot" (2.5 h)
3.- Programa de simulación "MemCable" (2.5 h)
4.- Registro del potencial de acción compuesto en el nervio ciático de rana (2.5 h)
5.- Técnica de fijación de voltaje en ovocitos: Propiedades pasivas y
conductancias de membrana (2.5 h)
6.- Programa de simulación "Neurowin": Modelo HH (2.5 h)
7.- Programa de simulación “Neurowin”: Potenciales sinápticos (2.5 h)
8.- Preparación neuromuscular de rana (2.5 h)
CRITERIOS DE EVALUACIÓN
## Los conocimientos teóricos y los impartidos en prácticas se evaluarán mediante
examen tipo test o pregunta corta. El número de preguntas correspondientes a la
materia de prácticas no excederá del 25%.
## Se realizará un único examen de toda la asignatura. El baremo para la corrección
de los exámenes tipo test será: por cada 5 preguntas mal contestadas se descontará 1
correcta.
OBSERVACIONES
Conocimientos previos: Es conveniente el recuerdo de los conocimientos previos
impartidos en las materias de Física de los procesos biológicos, Bioquímica y
Citología e Histología Vegetal y Animal
Prácticas: Los grupos de prácticas serán los elaborados por el Centro.
Únicamente aquellos alumnos que se intercambien con otro compañero podrán asistir
a otro grupo, habiéndolo comunicado previamente al Coordinador de Prácticas
Las Prácticas tendrán lugar en el Laboratorio de Prácticas de
Fisiología (Edificio “Los Arcos”), excepto las que se convoquen en un Aula de
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Informática. . Las prácticas que requieran el uso de animales se realizarán únicamente
si se puede disponer éstos.
BIBLIOGRAFIA
** Latorre, R., López-Barneo, J., Bezanilla, F. y Llinás, R. (1996)."Biofísica y
Fisiología Celular". Universidad de Sevilla. Secretariado de publicaciones. ISBN: 84472-0339-5.
** Sperelakis, N. (1998) “Cell Physiology source book”. 2ª Edición.
Academic Press.
** Matthews, G.G. (1998) “Cellular physiology of nerve and muscle”
** Weiss, T.F. (1996) "Cellular Biophysics" Vol 1: "Transport" y Vol. 2:
"Electrical properties". MIT Press. Cambridge, Massachusetts.
** Aidley D.J. (1998) "The physiology of excitable cells". 4ª Edición
Cambridge University Press