ESCUELA DE FÍSICA Y MATEMÁTICAS

CARRERA DE BIOFÍSICA

MECÁNICA CUÁNTICA II

Integrantes:

Diana Aguay

Kelmy Díaz

Cathy Pino

Biofísica

INTRODUCCIÓN

La Biofísica es el área de la ciencia en donde confluyen la física y la biología, constituye en la actualidad un amplio y dinámico campo cuyo objeto de estudio son los sistemas y procesos biológicos abordados desde la perspectiva de las ciencias físicas. Abarca muy variados campos de estudio como física médica, estructura molecular, fisiología celular, instrumentación biomédica, física en radiología, e inclusive matemáticas y computación aplicadas en biología.

La Biofísica es una herramienta fundamental en la investigación, nuestro país necesita profesionales capaces, que dediquen esfuerzos en la producción de conocimiento científico e innovación tecnológica.

¿QUÉ ES LA BIOFÍSICA?

La biofísica es el campo del conocimiento que utiliza los principios de la física y la química, así como los métodos del análisis matemático y de la modelación por computadora, para comprender cómo funcionan los mecanismos de los sistemas biológicos.

La biofísica explica los fenómenos biológicos aplicando los principios fundamentales de la naturaleza.

La biofísica es una ciencia molecular e intenta explicar las funciones biológicas en términos de estructuras moleculares y de las propiedades de moléculas específicas. El tamaño de estas moléculas varía dramáticamente, desde pequeños ácidos grasos y azúcares (~1 nm = 10-9 m), hasta moléculas como proteínas (5-10 nm), almidones (>1000 nm) y las enormemente alargadas moléculas de ADN (cuya longitud es mayor que10,000,000 nm = 1 cm, pero cuyo ancho es de sólo 20 nm, ¡proporciones semejantes a las de un resorte de 72 kilómetros de longitud!).

Estas moléculas son las unidades con las que se construyen los organismos vivos y se ensamblan para formar las células, los tejidos y organismos enteros; así, forman estructuras complejas de dimensiones del orden de 10, 100, 1000, 10,000 nm e incluso más grandes. Por ejemplo, las proteínas de la leche se ensamblan para formar micelas de caseína, las cuales a su vez se agregan para formar el suero del queso; proteínas y ácidos ribonucleicos se ensamblan para formar los ribosomas, los organelos que fabrican proteínas en el interior de las células; lípidos y proteínas se ensamblan para formar las membranas celulares, que constituyen las barreras externas y las superficies internas de

las células; proteínas y ADN se enrollan para formar cromosomas, los portadores del código genético; y así sucesivamente.

Por estas razones, muchos esfuerzos en biofísica se dirigen a determinar la estructura de moléculas biológicas específicas, así como la de los agregados más grandes que ellas forman. Parte de estos esfuerzos requieren inventar nuevos métodos o construir nuevos instrumentos para visualizar estas estructuras. Muchos de los nuevos desarrollos de la microscopía biológica forman parte de estos esfuerzos.

La Biofísica explica funciones biológicas en términos de mecanismos moleculares: descripciones físicas precisas de cómo moléculas individuales trabajan juntas como pequeñas máquinas para producir funciones biológicas específicas.

Pero la Biofísica es más que simplemente un campo del conocimiento científico; es también una carrera excitante para miles de hombres y mujeres de todo el mundo.

Los biofísicos trabajan en bachilleratos y universidades, en centros médicos e institutos de investigación, en compañías farmacéuticas y biotecnológicas, así como en agencias gubernamentales y en fundaciones independientes. Su trabajo incluye desde investigación fundamental sobre el mecanismo de acción de medicamentos contra el cáncer, hasta investigación aplicada para buscar métodos novedosos para medir la concentración de glucosa en diabéticos.

Los Biofísicos utilizan los métodos de las matemáticas, la física, la química y la biología para estudiar cómo funcionan los organismos vivos. Investigan cómo el cerebro procesa y almacena la información, el corazón bombea la sangre, los músculos se contraen, las plantas utilizan la luz en la fotosíntesis, los genes se activan y desactivan y muchas otras preguntas. Otros tipos de científicos, entre los fisiólogos, las células y los biólogos moleculares, genetistas y bioquímicos, también trabajan en estos problemas, sin embargo, los biofísicos son especialmente interesados en la física y la química física de los procesos biológicos y hacen mucho mayor uso de medidas y análisis cuantitativos.

ÁREAS DE LA BIOFÍSICA

Las ramas de la biofísica son las siguientes:

Biomecánica: Estudia la mecánica del movimiento en los seres vivientes; por ejemplo, la locomoción, el vuelo, la natación, el equilibrio anatómico, la mecánica de los fluidos corporales, la fabricación de prótesis móviles, etc.

Bioelectricidad: Estudia los procesos electromagnéticos y electroquímicos que ocurren en los organismos vivientes así como también los efectos de los procesos electromagnéticos abióticos sobre los seres vivientes; por ejemplo, la transmisión de los impulsos neuroeléctricos, el intercambio iónico a través de las

biomembranas, la generación biológica de electricidad (anguilas, rayas, etc.), la aplicación de la electrónica en biomedicina, etc.

Bioenergética (termodinámica biológica): Se dedica al estudio de las transformaciones de la energía que ocurren en los sistemas vivientes; por ejemplo, la captura de energía por los biosistemas, la transferencia de energía desde y hacia el entorno del biosistema, el almacenamiento de energia en la célula, etc.

Bioacústica: Investiga y aplica la transmisión, captación y emisión de ondas sonoras por los biosistemas.

Biofotónica: Estudia las interacciones de los biosistemas con los fotones; por ejemplo, la visión, la fotosíntesis, etc.

Radiobiología: Estudia los efectos biológicos de la radiación ionizante y la no ionizante y sus aplicaciones en las técnicas biológicas de campo y de laboratorio.

¿CUÁLES SON LAS APLICACIONES?

Biofísica es una fuente de innovación para nuestra economía de alta tecnología. Las aplicaciones de la biofísica dependen de las necesidades de la sociedad. En el siglo 20, se hizo un gran avance en el tratamiento de la enfermedad. Biofísica ayudaron a crear vacunas potentes contra las enfermedades infecciosas. Se describe y controla enfermedades del metabolismo, como la diabetes. Y biofísica proporcionan tanto las herramientas y la comprensión para el tratamiento de las enfermedades de crecimiento conocida como cánceres. Hoy nosotros estamos aprendiendo más acerca de la biología de la salud y la sociedad está profundamente preocupada por la salud de nuestro planeta. Métodos biofísicos se utilizan cada vez más para satisfacer las necesidades de todos los días, desde la ciencia forense para la biorremediación.

Biofísica nos da las tecnologías de imágenes médicas, incluyendo MRI, TAC, PET scans, y ecografías para el diagnóstico de enfermedades.

Proporciona los métodos de tratamiento para salvar vidas de diálisis renal, radioterapia, desfibriladores cardíacos, y los marcapasos.

Biofísicos inventaron instrumentos para la detección, purificación, tratamiento de imágenes, y la manipulación de productos químicos y materiales.

Instrumentos de investigación biofísicos avanzados son los caballos de batalla diarias de desarrollo de fármacos en las industrias farmacéuticas y biotecnológicas más importantes del mundo. Desde la década de 1970, más de 1.500 compañías de biotecnología, que emplean a 200.000 personas, se han ganado más de $ 60 mil millones por año.

Biofísica aplica el poder de la física, la química y las matemáticas para entender la salud, prevenir la enfermedad y la invención de curas.

¿POR QUÉ ES IMPORTANTE LA BIOFÍSICA EN ESTE MOMENTO?

La sociedad se enfrenta a problemas físicos y biológicos de proporciones globales. ¿Cómo vamos a continuar recibiendo suficiente energía? ¿Cómo podemos alimentar a la población mundial? ¿Cómo remediar el calentamiento global? ¿Cómo podemos preservar la diversidad biológica? ¿Cómo aseguramos el agua limpia y abundante? Estas son las crisis que requieren una visión científica y la innovación. Biofísica proporciona ese conocimiento y tecnologías para responder a estos retos, basados en los principios de la física y los mecanismos de la biología.

Biofísica descubre cómo modificar microorganismos para biocombustibles (en sustitución de la gasolina y el combustible diesel) y la bioelectricidad (en sustitución de los productos derivados del petróleo y carbón para la producción de electricidad).

Biofísica descubre los ciclos biológicos de calor, la luz, el agua, el carbono, el nitrógeno, el oxígeno, el calor y los organismos a lo largo de nuestro planeta.Biofísica arneses microorganismos para limpiar el agua y la producción de fármacos que salvan vidas.Biofísica empuja hacia atrás las barreras que antes parecían insalvables

DEFINICIÓN E IMPORTANCIA DE LA CARRERA

La carrera de Biofísica es un espacio académico de formación de tercer nivel en una rama específica, cuya función es formar profesionales idóneos, capaces y competentes para insertarse en el desarrollo integral del País. La importancia de la carrera radica en que sus graduados deberán resolver problemas e incursionar en el campo de la física aplicada a los sistemas y procesos biológicos en instituciones y organismos nacionales e internacionales. La Biofísica es una herramienta fundamental en la investigación, nuestro país necesita profesionales capaces, que dediquen esfuerzos en la producción de conocimiento científico e innovación tecnológica.

DATOS INFORMATIVOS DE LA CARRERA

Nombre de la Institución: Escuela Superior Politécnica de Chimborazo Nombre de la Facultad: Ciencias Nombre de la Escuela: Física y Matemática Nombre de la Carrera: Biofísica Título que otorga la Carrera: Biofísico (a) Área del conocimiento de la Carrera: Ciencias Sub área del conocimiento de la Carrera: Ciencias de la vida Nivel de formación: Tercer nivel

Modalidad de estudios: Presencial Duración de la Carrera: 252 créditos incluido el sistema de titulación, que

corresponden a 10 niveles semestrales o cinco años Fecha de resolución de aprobación del proyecto de creación por parte del

organismo colegiado superior: 15 agosto de 2000 Tipo de sede en la que se impartirá la Carrera: Matriz Riobamba Nombre de la sede en la que se impartirá la Carrera: Riobamba

MISIÓN DE LA CARRERA

"Formar Biofísicos competitivos, emprendedores, conscientes de su identidad nacional, justicia social, democracia y preservación del ambiente sano, a través de la generación, transmisión, adaptación y aplicación del conocimiento científico y tecnológico para contribuir al desarrollo sustentable de nuestro país, en consideración a las políticas del Plan Nacional para el Buen Vivir".

VISIÓN DE LA CARRERA

"Ser una Carrera líder en la Educación Superior y en el soporte científico y tecnológico para el desarrollo socioeconómico y cultural de la provincia de Chimborazo y del país, con calidad, pertinencia y reconocimiento social".

OBJETIVO GENERAL

Formar profesionales capaces de implementar soluciones pertinentes e integrales a los problemas del entorno relacionados con la Biofísica, en los ámbitos curricular, investigativo, tecnológico, de innovación, trasferencia y vinculación.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Analizar de forma independiente y eficaz la estructura celular y molecular para sintetizar los mecanismos físico-químicos responsables de la funcionalidad biológica por medio de la aplicación de modelos matemáticos y técnicas espectroscópicas.

Categorizar con independencia las propiedades de la interacción de las radiaciones ionizantes con el material biológico para describir eficazmente los efectos que estas causan sobre los seres vivos.

Sintetizar y clasificar conocimientos de física de las radiaciones para calcular eficientemente la dosis de radiación aplicada a la medicina y la industria, usando herramientas informáticas.

Conocer y valorizar los métodos y técnicas imagenológicas y de medicina nuclear, así como ser preciso en el uso de tratamientos con radiaciones ionizantes.

Identificar e interpretar los principios de funcionamiento de los detectores de radiaciones ionizantes para determinar con criterios de exactitud los niveles de radiación, provenientes de fuentes naturales y artificiales.

Valorar magnitudes físicas para ser aplicadas con ética en los diferentes campos de la Biofísica.

PERFIL DE INGRESO DEL ESTUDIANTE

Bachiller: Físico Matemático, Químico Biólogo, Técnico, Informático e Internacional, del Sistema Nacional de Educación Media (Bachillerato Unificado); con las siguientes competencias mínimas:

Capacidad de lectura comprensiva Capacidad de razonamiento lógico Capacidad de expresión oral y escrita. Capacidad de análisis y síntesis Capacidad de autoestima y decisión de profesionalización Habilidad en el manejo de TIC´s Observación y práctica de valores éticos y morales

REQUISITOS DE INGRESO DE LOS ESTUDIANTES

Certificado de aprobación del sistema de ingreso a la ESPOCH por parte del SNNA

Fotocopia de la cédula de identidad; Fotocopia del certificado de votación, si le corresponde; Fotocopia del título de bachiller, debidamente refrendado ó acta de grado

certificada ó certificación del colegio que cursa el último año de bachillerato; Fotocopia del título profesional en caso de poseerlo; y, Pago de tasas correspondientes a través de Tesorería de la ESPOCH (tesorería

ESPOCH, bancos, tarjetas de crédito, otros).

PERFIL DE EGRESO DEL ESTUDIANTE

PERFIL DE EGRESO GENÉRICO:

El egresado de Biofísica podrá continuar sus estudios de posgrado a niveles de especialidad, maestría y doctorado en las áreas de Física Médica, Biofísica Molecular, Biofísica Celular, Biofísica de Sistemas Complejos, Biomecánica, Biomédica, Nano sistemas, entre otras, en Universidades de alto perfil académico y científico.

PERFIL DE EGRESO ESPECÍFICO:

El estudiante de fin de carrera es capaz de aplicar y valorar herramientas matemáticas e informáticas, propiedades físicas y fisicoquímicas para el análisis preciso y pertinente de sistemas moleculares, sistemas celulares y tejidos.

El estudiante de fin de carrera es capaz de utilizar y categorizar con independencia las propiedades de la interacción de las radiaciones ionizantes con el material biológico para describir eficazmente los efectos que estas causan sobre los seres vivos.

El estudiante de fin de carrera es capaz de analizar de forma independiente y eficaz la estructura celular y molecular para sintetizar los mecanismos físico-químicos responsables de la funcionalidad biológica por medio de la aplicación de modelos matemáticas y técnicas espectroscópicas.

El estudiante de fin de carrera es capaz de sintetizar y categorizar los procesos mecanoquímicos, foto biológicos y químicos para examinar con eficacia y precisión los sistemas biológicos utilizando métodos matemáticos.

El estudiante de fin de carrera es capaz de sintetizar y clasificar conocimientos de física de las radiaciones para calcular eficientemente la dosis de radiación aplicada a la medicina y la industria, usando herramientas informáticas.

El estudiante de fin de carrera es capaz de conocer y valorizar los métodos y técnicas imagenológicas y de medicina nuclear, así como es preciso en el uso de métodos de tratamiento con radiaciones ionizantes.

El estudiante de fin de carrera es capaz de Identificar e interpretar los principios de funcionamiento de los detectores de radiaciones ionizantes para determinar con criterios de exactitud los niveles de radiación, provenientes de fuentes naturales y artificiales.

El estudiante de fin de carrera es capaz de seguir manuales de procedimientos para operar con calidad equipos relacionados con la aplicación, manejo y control de las radiaciones ionizantes.

El estudiante de fin de carrera es capaz de ser preciso valorando magnitudes físicas para aplicar con ética en los diferentes campos de la Biofísica.

REQUISITOS DE GRADUACIÓN

Haber aprobado el plan de estudios; Haber realizado 480 horas de prácticas pre-profesionales en campos de su

especialidad y de vinculación con la colectividad en el área social-humanística, debidamente tutoradas por docentes de la carrera de Biofísica;

Haber aprobado tres niveles de Inglés en Departamento de Idiomas;

Haber aprobado dos niveles de Educación Física, en el Departamento de Educación Física;

Haber matriculado y defendido exitosamente su trabajo de graduación; Informe favorable de Secretaría Académica Institucional; y, Haber cumplido con las obligaciones establecidas en la normatividad institucional

(donación de libros, certificados de no adeudar a las diferentes dependencias de la Institución, ingreso de datos al UILSEG).

COMPETENCIAS GENÉRICAS DEL PROFESIONAL DE LA CARRERA

Capacidad de análisis, síntesis y manejo de información, Capacidad de investigación formativa y generativa (científica y aplicada), Capacidad de comunicación oral y escrita en más de un idioma, Habilidad en el manejo de TIC’s, Capacidad en planificación estratégica, gestación y evaluación de proyectos, Capacidad de emprendimiento, Capacidad de desarrollar el trabajo en equipo, Habilidades para el auto aprendizaje y autorregulación, Observación de valores éticos y morales, Conocimiento de sus deberes y derechos ciudadanos, Conocimiento de la realidad socioeconómica, cultural y ecológica del país

PRÁCTICA PROFESIONAL

SECTOR DE LA SALUD:

Determinación de dosis de radiación ionizante Protección Radiológica al personal ocupacionalmente expuesto y público en

general Manipulación de equipos de imagenología, resonancia magnética y medicina

nuclear

SECTOR DE ELECTRICIDAD Y ENERGÍAS RENOVABLES:

Manejo de fuentes radiactivas naturales y artificiales Protección ambiental , contaminación con desechos radiactivos Calibración de equipos utilizando patrones secundarios

CAMPO OCUPACIONAL

El BIOFISICO está en capacidad de desempeñarse en organismos como:

Comisión Ecuatoriana de Energía Atómica (CEAA) Instituto Nacional de Energía (INE)

Sociedad de Lucha contra el cáncer (SOLCA) Departamentos de Medicina Nuclear de hospitales Ministerios (salud, medio ambiente, energía, etc..) Instituto Ecuatoriano de Seguridad Social (IESS) Fundaciones, ONGs, etc. Centros de Física Médica Investigación científica en física médica, biotecnología, protección ambiental, etc.. Incursionar en empresas dedicadas a la agroindustria y ganadería.

Debido al avance tecnológico en todos los campos las perspectivas de trabajo del BIOFISICO se hacen muy grandes en un futuro inmediato.

INVESTIGACIÓN:

Procesamiento de imágenes médicas y señales Nano sistemas

Webgrafía

http://biofisica.fcien.edu.uy/cereijido1972biofisica.pdf http://www.uam.es/otros/mbiofis/ http://biofisica.blogspot.com/ http://biofisica.fcien.edu.uy/ http://www.espoch.edu.ec/index.php?action=facultades&id=2&op=75 https://www.google.com.ec/url?

sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=2&cad=rja&uact=8&sqi=2&ved=0CCwQFjAB&url=http%3A%2F%2Fwww.espoch.edu.ec%2FDescargas%2FPensum%2Fmalla_biofisicaFIMA_424da.pdf&ei=llEnU9eCArTlygH47IDABg&usg=AFQjCNHo31DPzWjFUsTZROXja_D5ZlVucg&bvm=bv.62922401,d.dmQ

http://www.espoch.edu.ec/index.php?action=facultades&id=2&op=75 https://www.google.com.ec/url?

sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=2&cad=rja&uact=8&sqi=2&ved=0CCwQFjAB&url=http%3A%2F%2Fwww.espoch.edu.ec%2FDescargas%2FPensum%2Fmalla_biofisicaFIMA_424da.pdf&ei=llEnU9eCArTlygH47IDABg&usg=AFQjCNHo31DPzWjFUsTZROXja_D5ZlVucg&bvm=bv.62922401,d.dmQ

http://www.ucsg.edu.ec/catolica_/secundarias/html/facultad_medicina/carrera_medicina/tutoria/materias/biofisica/datos/principal.htm

http://fisica.uniandes.edu.co/index.php/es/investigacion/biofisica http://www.uam.es/otros/mbiofis/2013-2014/Triptico_1314.pdf http://www.uam.es/otros/mbiofis