martes, 30 de marzo de 2010

1. ~Temas Selectos de Biofísica~


Termodinámica 1

La termodinámica, por definirla de una manera muy simple, fija su atención en el interior de los sistemas físicos, en los intercambios de energía en forma de calor que se llevan a cabo entre un sistema y otro. A las magnitudes macroscópicas que se relacionan con el estado interno de un sistema se les llama coordenadas termodinámicas; éstas nos van a ayudar a determinar la energía interna del sistema. En resumen, el fin último de la termodinámica es encontrar entre las coordenadas termodinámicas relaciones generales coherentes con los principios básicos de la física.
La termodinámica basa sus análisis en algunas leyes: La Ley “cero”, referente al concepto de temperatura, la Primera Ley de la termodinámica, que nos habla de el principio de conservación de la energía, la Segunda Ley de la termodinámica, que nos define a la entropía.

Sistemas abiertos y cerrados 2

a) Sistemas cerrados: Son los sistemas que no presentan intercambio con el medio ambiente que los rodea, pues son herméticos a cualquier influencia ambiental. Así, los sistemas cerrados no reciben ninguna influencia del ambiente, y por otro lado tampoco influencian al ambiente. No reciben ningún recurso externo y nada producen la acepción exacta del término.

Los autores han dado el nombre de sistema cerrado a aquellos sistemas cuyo comportamiento es totalmente determinístico y programado y que operan con muy pequeño intercambio de materia y energía con el medio ambiente.

El término también es utilizado para los sistemas completamente estructurados, donde los elementos y relaciones se combinan de una manera peculiar y rígida produciendo una salida invariable. Son los llamados sistemas mecánicos, como las máquinas.

b) Sistemas abiertos: son los sistemas que presentan relaciones de intercambio con el ambiente, a través de entradas y salidas. Los sistemas abiertos intercambian materia y energía regularmente con el medio ambiente. Son eminentemente adaptativos, esto es, para sobrevivir deben reajustarse constantemente a las condiciones del medio.

Mantienen un juego recíproco con las fuerzas del ambiente y la calidad de su estructura es óptima cuando el conjunto de elementos del sistema se organiza, aproximándose a una operación adaptativa. La adaptabilidad es un continuo proceso de aprendizaje y de auto-organización. Los sistemas abiertos no pueden vivir aislados. Los sistemas cerrados-esto es, los sistemas que están aislados de su medio ambiente- cumplen el segundo principio de la termodinámica que dice que “una cierta cantidad, llamada entropía, tiende a aumentar a un máximo”.

Transduccion 3

La transducción se entiende como cualquier operación que transforma magnitudes de determinado tipo en otras distintas, proporcionales a las anteriores. En el caso de los sistemas sensoriales, la transducción se lleva a cabo a través de una serie de pasos mecánicos, como en el caso del oído, del tacto y de los sistemas musculares y cinestésicos. Por otra parte, en la visión, intervienen procesos fotoquímicos entre el contacto del receptor con el estímulo y la generación de los impulsos.

Hablando de la célula existen estos puntos a considerar 4:

Los seres vivos son máquinas químicas que utilizan la energía química del ATP para hacer espontáneas a las reacciones endergónicas.

La energía química de los sustratos que se oxidan se utilizan para la generación de un gradiente electroquímico de H+ en la membrana mitocondrial.

El gradiente electroquímico de H+ se utiliza para la producción de ATP.

Trabajo Biologico 5

La FOTOSÍNTESIS realizada por las plantas verdes y la OXIDACIÓN de los alimentos efectuada por los animales, al proporcionar ENERGÍA para la realización de trabajo, son los elementos principales en un ciclo enorme de ENERGÍA BIOLÓGICA en nuestra Tierra.

El FLUJO de ENERGÍA en este ciclo biológico es mucho mayor que la suma total de la energía que intercambian todas las máquinas elaboradas por el hombre. Aún más, los sistemas transformantes de la energía de las células vivas son más eficientes y son más perfectos en gran medida, más allá al estado presente del arte de la ingeniería humana. Por ejemplo, el hombre aún no ha aprendido cómo construir una máquina solar capaz de operar tan suave y eficientemente como una hoja verde de una planta común.

Las UNIDADES MOLECULARES básicas en la organización de los sistemas de transformación de energía celular son las moléculas de ENZIMAS, que son proteínas especializadas capaces de catalizar las reacciones químicas específicas en la célula. Estas moléculas de enzimas están arregladas en grupos orientados en estructuras diferentes de la CÉLULA para proporcionar dirección a las transformaciones de energía que ellas catalizan.

La ENERGÍA es transformada de un tipo a otro en 3 grandes etapas durante su FLUJO a través del mundo biológico.
1- La 1ra ETAPA es la FOTOSÍNTESIS, la captura de la ENERGÍA SOLAR por el pigmento clorofila en las células de las plantas verdes y su transformación en ENERGÍA QUÍMICA, que se usa para construir carbohidratos y otras moléculas de alimentos a partir del CO2 y H2O.

2- La 2da ETAPA en el flujo de energía es la RESPIRACIÓN en el que la ENERGÍA QUÍMICA de las moléculas de alimentos se transforma en una clase de energía más útil durante la OXIDACIÓN en las células de animales.

3- En la 3ra ETAPA la ENERGÍA QUÍMICA recuperada la utilizan las células para realizar TRABAJO, ya sea dentro de las células o en el medio ambiente. El trabajo realizado puede ser el trabajo mecánico de la contracción muscular, el trabajo eléctrico, el trabajo osmótico, o el trabajo químico de crecimiento. Conforme se realizan estas funciones, la ENERGÍA FLUYE finalmente al MEDIO AMBIENTE en una forma disipada, menos útil.
 
A lo largo del FLUJO de ENERGÍA BIOLÓGICA, existen algunos dispositivos que los organismos vivos han perfeccionado al transformar la energía. Por ejemplo, la ANGUILA puede realizar impactos eléctricos de varios cientos de volts de potencial eléctrico. Los destellos de la LUCIÉRNAGA se manifiestan por la conversión de la energía química en luz. El ESCARABAJO BOMBARDERO puede encender su cañón sorprendente al convertir la energía química del Peroxido de Hidrogeno (agua oxigenada) en energía de presión-volumen.

No sólo fluye ENERGÍA entre los mundos de vegetales y de animales, sino también MASA. Durante la RESPIRACIÓN las células animales toman O2 de la atmósfera y luego descargan CO2. Las plantas verdes extraen CO2 y H2O de la atmósfera y descargan O2. Entonces hay ahí un CICLO de CO2, un CICLO de O2 y un CICLO de H2O entre los mundos de animales y plantas. El contenido de agua en la biosfera es muy grande, así como el contenido de O2. El contenido de CO2 en la atmósfera es más bien pequeño, solamente del orden de 0.03 por ciento. Hay así un balance entre la producción de CO2 y la utilización en la biosfera. El mundo de las células fotosintéticas y el mundo de las células heterotróficas viven en SIMBIOSIS unas con otras, una simbiosis en el que tanto la masa y la energía son elementos componentes.

En un ECOSISTEMA, los seres vivos requieren MATERIA para sustituir sus tejidos y ENERGÍA para su funcionamiento. Se establece un flujo de materia y energía en la que la materia y la energía pasa de un eslabón a otro en una CADENA ALIMENTARIA. La materia pasa del suelo a las plantas y de éstas a los animales. Cuando la planta y el animal mueren vuelve al suelo y es nuevamente utilizada por las plantas, previa a la desintegración a cargo de los descomponedores. La materia realiza un Ciclo, es decir la misma materia vuelve a ser utilizad muchísimas veces. La ENERGÍA es captada por la planta (PRODUCTORES) y pasa a los animales (CONSUMIDORES). En la planta y en el animal la energía se disipa en forma de calor y cuando las plantas y animales son desintegrados por los Bacterias y Hongos (DESCOMPONEDORES), esa energía continúa disipándose y sale de la comunidad pero no se recupera más. La energía no realiza ciclos, como en la materia, y no puede volver a ser utilizada.


Paginas consultadas
1. http://mangelesromerogarcia.blogspot.com/2007/12/clase-martes-11-noviembre.html

2. http://www.mitecnologico.com/Main/SistemasCerradosYAbiertos

3. http://psicologiaporalex.galeon.com/aficiones1805575.html

4. http://74.125.47.132/search?q=cache:7usw2NLNDDQJ:www.ffyb.uba.ar/fisicoqcaCursada/T2004/36%2520-17-11-04.ppt+transduccion+de+energia&cd=4&hl=es&ct=clnk&gl=mx&client=opera

5. http://espanol.answers.yahoo.com/question/index?qid=20090203222903AAPscG1

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