Fisica e introduccion a la biofisica cbc

Contenidos
  1. Ejemplos de biofísica en la vida cotidiana
    1. Ámbito de la biofísica
    2. Temas de biofísica
    3. Aplicación de la biofísica a la biotecnología

Ejemplos de biofísica en la vida cotidiana

Las interacciones entre los campos de la física y la biología se remontan a hace más de un siglo, y algunos de los avances más significativos en biología -desde el descubrimiento de la estructura del ADN hasta la obtención de imágenes del cerebro humano- han implicado la colaboración a través de esta frontera disciplinar. Para una nueva generación de físicos, los fenómenos de la vida plantean apasionantes retos a la propia física, y la biofísica ha surgido como un importante subcampo de esta disciplina. William Bialek ofrece aquí la primera introducción de posgrado a la biofísica dirigida a estudiantes de física.

Bialek comienza explorando cómo el recuento de fotones en la visión ofrece importantes lecciones sobre las oportunidades de realizar experimentos cuantitativos, al estilo de la física, sobre diversos fenómenos biológicos. De estas lecciones extrae tres principios físicos generales: la importancia del ruido, la necesidad de comprender el extraordinario rendimiento de los sistemas vivos sin recurrir a parámetros muy ajustados, y el papel fundamental de la representación y el flujo de información en el funcionamiento de la vida. A continuación, Bialek aplica estos principios a una amplia gama de fenómenos, como el control de la expresión génica, la percepción y la memoria, el plegamiento de proteínas, la mecánica del oído interno, la dinámica de las reacciones bioquímicas y la formación de patrones en embriones en desarrollo.

Ámbito de la biofísica

Estado de un fluido: dos variables termodinámicas como T y rho, más un campo de velocidadEl argumento del tiempo de relajación implica que regiones locales suficientemente pequeñas de un fluido estarán en equilibrio termodinámico aunque el fluido en sí no lo esté. Por lo tanto, el estado del fluido será dos variables termodinámicas como la temperatura T(t,X), la densidad de masa local rho(t,X) que varían en el tiempo y el espacio, más un campo de velocidad En este curso sólo trataremos fluidos isotérmicos (temperatura constante) e incompresibles (densidad constante), por lo que se trata de una clase bastante restringida de movimiento de fluidos. El flujo de fluidos incompresibles es una excelente aproximación cuando todas las velocidades del fluido son mucho menores que la velocidad del sonido v_s en el fluido (véase Landau y Lifshitz "Mecánica de Fluidos" para su justificación). Éste es el caso de la mayoría de los movimientos celulares y animales.

Las ecuaciones de Navier-Stokes, como ecuaciones diferenciales parciales, necesitan datos iniciales y condiciones de contorno Necesidad de conocer el campo v en todos los puntos a la vez, una de las razones por las que la predicción meteorológica y otros problemas relacionados con la dinámica de fluidos son difíciles de predecir con exactitud, sólo se dispone de mediciones espacialmente dispersas.

Temas de biofísica

El premio Nobel Gerhard Herzberg (cortesía del Consejo Nacional de Investigación).El físico Werner Israel conjetura que los agujeros negros pueden definirse mediante unos pocos parámetros (cortesía de la Universidad de Alberta/Lotus Studio).AnteriorSiguiente

La física es el estudio de la materia y la radiación, el continuo espacio-tiempo que las contiene y las fuerzas a las que están sometidas. La física puede ser experimental, observando el comportamiento de la materia y la radiación en diversas condiciones, utilizando instrumentos cada vez más sofisticados; o puede ser teórica, utilizando herramientas matemáticas para construir modelos, formular leyes que rijan el comportamiento observado e indicar (basándose en estos modelos y leyes) vías prometedoras para la experimentación posterior. Los términos macroscópico y microscópico (o, más exactamente, submicroscópico), y "clásico" y "moderno", se refieren a aspectos de la física caracterizados por diferentes escalas en los fenómenos estudiados. La física macroscópica o clásica se ocupa de la materia a granel, como sólidos, líquidos o gases.

Aplicación de la biofísica a la biotecnología

Durante los últimos 40 años, el Modelo Estándar (SM) de las partículas elementales y sus interacciones ha proporcionado una descripción infalible y notablemente precisa de todos los experimentos con y sin aceleradores de alta energía. Con el descubrimiento del bosón de Higgs en el Gran Colisionador de Hadrones en 2012, el SM está ahora completo, y creemos que entendemos la física de lo muy pequeño hasta...

En los últimos años hemos asistido a un notable desarrollo de nuestra capacidad para controlar muchos átomos neutros individualmente e inducir interacciones controladas entre ellos a petición. Este progreso abre una nueva era en la que se pueden crear estados altamente entrelazados o estudiar transiciones de fase cuánticas. Presentaré resultados sobre matrices atómicas que contienen más de 250 átomos, incluido el transporte de...

El mercado moderno requiere nuevos materiales multifuncionales que sean compatibles tanto con la electrónica como con los organismos vivos. En esta presentación, informamos sobre nuevos nanomateriales híbridos bioinspirados, los llamados aeromateriales basados en compuestos semiconductores [1-4]. En concreto, presentamos una novedosa nanoarquitectura 3D bioinspirada de GaN, denominada aero-GaN o Aerogalnita, que...

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