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Academic Year/course: 2023/24

447 - Degree in Physics

26949 - Biological Physics


Syllabus Information

Academic year:
2023/24
Subject:
26949 - Biological Physics
Faculty / School:
100 - Facultad de Ciencias
Degree:
447 - Degree in Physics
ECTS:
5.0
Year:
4 and 3
Semester:
Second semester
Subject type:
Optional
Module:
---

1. General information

Biological Physics is the study of the physical principles by which living things develop, adapt and grow.

Biological Physics is an applied discipline at the boundary between Physics and Biology. Its main objective is that the student acquires a global knowledge of the problems that are at the border between Physics and Biology and develops skills for multidisciplinary work and study. To this end, experiments and models will be studied, at different scales, for the understanding of the most relevant biological phenomena ranging from the structure and dynamics of biomolecules (DNA and proteins) to the Systems Biology.

These approaches and objectives are aligned with the Sustainable Development Goals (SDGs) of the 2030 Agenda of United Nations (https://www.un.org/sustainabledevelopment/es/), specifically, the learning activities planned in this subject will contribute to the achievement of Goals 3 and 4.

 

2. Learning results

  • Ability to work and communicate in an interdisciplinary field.

  • Understand the structure of the cell as a complex physical system

  • Use the appropriate physical models to explain biological systems

  • Understand the mechanisms for the motion of objects at low Reynolds numbers.

  • Use the techniques of Statistical Physics in equilibrium and non-equilibrium in biological problems.

  • Understand the relationship between structure and function based on general principles.

  • Understand and obtain the main interactions between biological molecules

  • Understand the mechanisms of self-organization of biological systems.

 

3. Syllabus

I . FUNDAMENTALS

0.-Physics and Biology. Motivation and historical introduction.

1.- Molecular and Cellular Biology Review. Biological molecules: DNA, RNA and proteins. Membranes.

2.- Random walks and diffusion

3.- Statistical Physics in equilibrium and out of equilibrium.

4.- Life at low Reynolds number.

II. APPLICATIONS

5.- Properties of water.

6.- Physics of Biopolymers.

7.- Cooperative phenomena

8.-Self-organization phenomena

9. - Molecular machines: enzymes and molecular motors.

10.- Membranes and physics of the nervous system: neurons and networks

11.- Systems Biology Gene regulatory networks.

Ape Index Numerical Simulation Methods in Biomolecules.

 

4. Academic activities

1.- Classroom work 2 ECTS (50 hours) distributed as follows:

1A .- Participative master classes (35 hours). The following contents will be presented in these classes: 1B .- Group problem solving classes and presentation of articles (12 hours).

1C .- Laboratory practice and/or simulation (3 hours).

2.- Study of scientific works in the context of the subject 0.9 ECTS (22.5 hours).

3.- Study and non-face-to-face work by the student 2 ECTS (50 hours)

4.- Evaluation 0.1 ECTS (2.5 hours).

 

5. Assessment system

Continuous assessment:

1. 




Continuous evaluation of the student's learning through the resolution of problems, questions and other activities proposed by the teachers of the subject. The student must submit throughout the term a compendium of all the problems and activities performed (40% of the final grade, minimum of 4 out of 10).

2. 

Study and presentation of scientific papers related to the contents of the subject. The student will be provided with series of assignments to be studied and discussed throughout the term (30% of the final grade, minimum of 4 out of 10).

3. 

Realisation of a theoretical-practical test in (30% of the final grade, minimum of 4 out of 10). This test will consist of questions on the contents of the subject and an exam of problems and questions.

A minimum grade of 4 out of 10 in each section is required to pass the subject. The student can obtain 100% of the final grade of the subject through activities 1, 2, 3. 

Passing the subject by means of a single global test

This global test will consist of a written exam (70% of the final grade) and the evaluation of the report of a paper proposed by the teacher (study and analysis of an article related to the subject) and the public defence of the same (30% of the final grade). Students who have passed activity 2 may be exempted from presenting the paper as part of the single global test.

 


Curso Académico: 2023/24

447 - Graduado en Física

26949 - Física biológica


Información del Plan Docente

Año académico:
2023/24
Asignatura:
26949 - Física biológica
Centro académico:
100 - Facultad de Ciencias
Titulación:
447 - Graduado en Física
Créditos:
5.0
Curso:
4 y 3
Periodo de impartición:
Segundo semestre
Clase de asignatura:
Optativa
Materia:
---

1. Información básica de la asignatura

La Física Biológica es el estudio de los principios físicos por los que los seres vivos se desarrollan, se adaptan y crecen. La Física Biológica es una disciplina aplicada en el límite entre la Física y la Biología. Su objetivo principal es que el alumno adquiera un conocimiento global de los problemas que están en la frontera entre Física y Biología y desarrolle habilidades para el trabajo y estudio multidisciplinar. Para ello se estudiarán experimentos y modelos, a distintas escalas, para la comprensión de los fenómenos biológicos más relevantes que van de la estructura y dinámica de biomoléculas (ADN y proteínas) a la Biología de sistemas.

Estos planteamientos y objetivos están alineados con los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) de la Agenda 2030 de Naciones Unidas (https://www.un.org/sustainabledevelopment/es/), en concreto, las actividades de aprendizaje previstas en esta asignatura contribuirán al logro los Objetivos 3 y 4.

2. Resultados de aprendizaje

  • Capacidad de trabajo y comunicación en un campo interdisciplinar.
  • Comprender la estructura de la célula como sistema físico complejo.
  • Emplear los modelos físicos adecuados para explicar sistemas biológicos.
  • Comprender los mecanismos para el movimiento de objetos a número de Reynolds bajo.
  • Utilizar las técnicas de la Física Estadística en equilibrio y fuera del equilibrio en problemas biológicos
  • Entender la relación entre estructura y función basándose en principios generales.
  • Comprender y obtener las principales interacciones entre moléculas biológicas.
  • Comprender los mecanismos de autoorganización de sistemas biológicos

3. Programa de la asignatura

I . FUNDAMENTOS

0.- Física y Biología. Motivación e introducción histórica.

1.- Repaso de Biología Molecular y Celular. Moléculas biológicas: DNA, RNA y proteínas. Membranas.

2.- Caminatas aleatorias y difusión.

3.- Física Estadística en equilibrio y fuera del equilibrio.

4.- La vida a bajo número de Reynolds.

II. APLICACIONES.

5.- Propiedades del agua.

6.- Física de Biopolímeros.

7.- Fenómenos cooperativos.

8.- Fenómenos de autoorganización.

9. - Máquinas moleculares: enzimas y motores moleculares.

10.- Membranas y física del sistema nervioso: neuronas y redes.

11.- Biología de sistemas. Redes de regulación genética.

Apéndice: Métodos de Simulación Numérica en Biomoléculas.

4. Actividades académicas

1.- Trabajo presencial 2 ECTS (50 horas) distribuidos de la siguiente manera:

1A .- Clases magistrales participativas (35 horas). En estas clases se presentarán los siguientes contenidos:

1B .- Clases de resolución de problemas en grupo y presentación de artículos (12 horas).

1C .- Prácticas de laboratorio y/o simulación (3 horas).

2.- Estudio de trabajos científicos en el contexto de la asignatura 0.9 ECTS (22.5 horas).

3.- Estudio y trabajo no presencial por parte del alumno 2 ECTS (50 horas)

4.- Evaluación 0.1 ECTS (2.5 horas).

5. Sistema de evaluación

Evaluación continua:

  1. Evaluación continuada del aprendizaje del alumno mediante la resolución de problemas, cuestiones y otras actividades propuestas por el profesorado de la asignatura. El estudiante deberá presentar a lo largo de curso un compendio de todos los problemas y actividades realizadas (40% de la nota final, mínimo de 4 sobre 10).
  2. Estudio y presentación de trabajos científicos relacionados con los contenidos de la asignatura. Se proporcionará al estudiante una serie de trabajos que deberá estudiar y discutir a lo largo del curso (30% de la nota final, mínimo de 4 sobre 10).
  3. Realización de una prueba teórico-práctica en  (30% de la nota final, mínimo de 4 sobre 10). Dicha prueba constará de un test de preguntas sobre los contenidos de la asignatura y un examen de problemas y cuestiones.

Se requiere una nota mínima de 4 sobre 10 en cada apartado para superar la asignatura. El alumno podrá obtener el 100% de la calificación final de la asignatura a través de las actividades 1, 2, 3. 

Superación de la asignatura mediante una prueba global única

Dicha prueba global consistirá en un examen escrito (70% de la nota final) y la evaluación del informe de un trabajo propuesto por el profesor (estudio y análisis de un artículo relacionado con la asignatura) y la defensa pública del mismo (30% de la nota final). Los alumnos que hayan superado la actividad 2 podrán ser eximidos de realizar la presentación del trabajo dentro de la prueba global única.