Unidad 1
PRINCIPIOS DE LA BIOFÍSICA
La biofísica es la ciencia que estudia la biología con los
principios y métodos de la física. Se discute si la biofísica es una rama de la
física o de la biología. Desde un punto de vista puede concebirse que los
conocimientos y enfoques acumulados en la física "pura" pueden
aplicarse al estudio de los sistemas biológicos.
En ese caso la biofísica le aporta conocimientos a la
biología, pero no a la física, sin embargo, le ofrece a la física evidencia
experimental que permite corroborar teorías.
Ejemplos en ese sentido son la física de la audición, la
biomecánica, los motores moleculares, comunicación molecular, entre otros
campos de la biología abordada por la física.
LA FORMACIÓN DEL UNIVERSO Y EL ORIGEN DE LA VIDA
No hay elementos ni indicios que nos permitan retroceder más
en el pasado. Nuestras nociones de tiempo, temperatura, espacio y energía
pueden aplicar debido a las intensas temperaturas. Además, consideramos el Big
Bang como el origen del universo, pero también del tiempo. El espacio, la materia
y el tiempo son indisociables. El Big Bang es el momento en que esas nociones
empiezan a ser utilizables. Es, por tanto, elegido el origen del universo por
comodidad.
LA BIOFÍSICA Y LA MEDICINA MODERNA
La Biofísica ha hecho grandes aportes a la Medicina. El
conocimiento Biofísico ha sido el pilar fundamental para el entendimiento de
los fenómenos fisiológicos que son base del funcionamiento del organismo humano
en estado normal y patológico.
Dentro de ellos podemos mencionar: la recepción de señales
exteriores por parte del organismo, la transmisión del impulso nervioso, los
procesos biomecánicos del equilibrio y desplazamiento del organismo humano, la
óptica geométrica del ojo, la transmisión del sonido hasta el oído interno y el
cerebro, la mecánica de la circulación sanguínea, de la respiración pulmonar,
etc.
De otro lado, el establecimiento de las bases biofísicas de
los fenómenos arriba mencionados ha sido básico para el desarrollo de
dispositivos técnicos, aparatos y medidores para obtener bioinformación.
LA CIENCIA: MÉTODO CIENTÍFICO
La ciencia es el conjunto coordinado de explicaciones sobre
el porqué de los fenómenos que observamos, o sea, de las causas de esos
fenómenos. Para construir la ciencia se investigan las causas y determina su
ordenamiento.
El método científico es el modo ordenado de proceder para el
conocimiento de la verdad, en el ámbito de determinada disciplina científica. A
su vez, es un conjunto sistemático de criterios de acción y de normas que
orientan el proceso de investigación.
El conocimiento científico y las ciencias surgen como
resultado de la aplicación del método científico = conocimiento científico
investigativa.
La Investigación científica + método científico =
conocimiento científico = ciencia.
La Materia
ESTRUCTURA DE LA MATERIA
Actualmente sabemos
que la materia se encuentra compuesta de átomos. En el núcleo se encuentran los
protones y neutrones.
Los protones poseen
carga eléctrica positiva, mientras que los neutrones no tienen carga. En la
corteza se encuentran los electrones, orbitando en torno al núcleo y poseen
carga eléctrica igual a la de los protones, pero de signo negativo.
Los átomos de los distintos elementos se diferencian en el
nº de estas partículas que contienen, y por ello se utiliza para describir su
estructura el concepto de:
NÚMERO ATÓMICO Y NUMERO DE MASA
El electrón:
El electrón, comúnmente representado por el símbolo: e-, es
una partícula subatómica de tipo termiónico. En un átomo los electrones rodean
el núcleo, compuesto únicamente de protones y neutrones, formando orbitales
atómicos dispuestos en sucesivas capas.
El protón:
En física, el protón
es una partícula subatómica con una carga eléctrica elemental positiva 1
(1.6 × 10-19 C). Igual en valor absoluto y de signo contrario a la del
electrón, y una masa 1.836 veces superior a la de un electrón.
Neutrón:
El neutrón es una partícula subatómica sin carga neta,
presente en el núcleo atómico de prácticamente todos los átomos, excepto el
proteo. Aunque se dice que el neutrón no tiene carga, en realidad está compuesto
por tres partículas fundamentales cargadas llamadas quarks, cuyas cargas
sumadas son cero
El neutrón es necesario para la estabilidad de casi todos
los núcleos atómicos, a excepción del isótopo hidrógeno-1. La interacción
nuclear fuerte es responsable de mantenerlos estables en los núcleos atómicos.
Positrón o electrón positivo:
El positrón o antielectrón es una partícula elemental,
antipartícula del electrón, posee la misma cantidad de masa y carga eléctrica
sin embargo, esta es positiva.2 No forma parte de la materia ordinaria, sino de
la antimateria, aunque se producen en numerosos procesos radioquímicas como
parte de transformaciones neutrones, que son las distintas partículas que
configuran el átomo.
NIVELES DE ORGANIZACIÓN DE LA MATERIA
Subatómico: este nivel es el más simple de todo y está
formado por electrones, protones y neutrones, que son las distintas partículas
que configuran el átomo.
Átomo: es el siguiente nivel de organización. Es un átomo de
oxígeno, de hierro, de cualquier elemento químico.
Moléculas: consisten en la unión de diversos átomos
diferentes para forma, por ejemplo, oxígeno en estado gaseoso, dióxido de
carbono, o simplemente carbohidratos, proteínas, lípidos.
Celular: las moléculas se agrupan en unidades celulares con
vida propia y capacidad de autor replicación.
Tisular: las células se organizan en tejidos: epitelial,
adiposo, nervioso, muscular... Orgánulo: los tejidos están estructuras en
órganos: corazón, bazo, pulmones, cerebro, riñones.
Sistémico o de aparatos: los órganos se estructuran en
aparatos digestivos, respiratorios, circulatorios, nerviosos.
Organismo: nivel de organización superior en el cual las
células, tejidos, órganos y aparatos de funcionamiento forman una organización
superior como seres vivos: animales, plantas, insectos.
Población: los organismos de la misma especie se agrupan en
determinado número para formar un núcleo poblacional: una manada de leones, o
lobos, un bosque de arces, pinos.
Comunidad: es el conjunto de seres vivos de un lugar. Por
ejemplo; un conjunto de seres vivos diferentes, está formada por distintas
especies.
Ecosistema: es la interacción de la comunidad biológica con
el medio físico, con una distribución espacial amplia.
Paisaje: es un nivel de organización superior que comprende
varios ecosistemas diferentes dentro de una determinada unidad de superficie.
Por ejemplo, el conjunto de vid, olivar y almendros características de las
provincias del sureste español.
Región: es un nivel superior al de paisaje y supone una
superficie geográfica que agrupa varios paisajes.
Bioma: Son ecosistemas de gran tamaño asociados a unas
determinadas características ambientales: macro climáticas como la humedad,
temperatura, radiación y se basan en la dominancia de una especie aunque no son
homogéneos. Un ejemplo es la taiga que se define por las coníferas que es un
elemento identificador muy claro pero no homogéneo, también se define por la
latitud y la temperatura.
Biosfera: es todo el conjunto de seres vivos y componentes
inertes que comprenden el planeta tierra, o de igual modo es la capa de la
atmósfera en la que existe vida y que se sustenta sobre la litosfera.
CLASIFICACION DE LOS COMPUESTOS QUÍMICOS
Compuestos Binarios: Aquellos que tienen 2 electrones, en
los cuales destacan el Ácido, Óxido, Anhídrido, Sal, Peróxido, Hidruro.
Compuestos Terciarios: Aquellos que tienes 3 electrones, en
los cuales destacan Orto, Meta, Piro.
Compuestos Cuaternarios: Los que tienen 4 electrones, en
esta rama entran los radicales.
A continuación se explican algunos de los compuestos
binarios más importantes:
Óxidos: Se llama óxidos a los compuestos que se forman al
combinarse oxigeno con los elementos. Puesto que los elementos se clasifican en
metales y no metales, hay tres clases de óxidos metálicos o básicos y oxácidos.
Peróxidos: Algunos
óxidos tienen un átomo más de oxigeno que los óxidos ordinarios. Para designar
a estas sustancias se agrega el prefijo Per. En los peróxidos, el oxígeno
funciona con valencia 1, por lo tanto el peróxido se forma con un metal y en
oxígeno.
Peróxidos: Algunos óxidos tienen un átomo más de oxigeno que
los óxidos ordinarios. Para designar a estas sustancias se agrega el prefijo
Per. En los peróxidos, el oxígeno funciona con valencia 1, por lo tanto el
peróxido se forma con un metal y en oxígeno.
Anhídridos: Se forman gracias a la combinación de los no
metales con el oxígeno.
Base: Las bases o hidróxidos se caracterizan por tener en
solución acuosa el radical hidroxilo. Por lo tanto los Hidróxidos se forman con
en metal y un (OH)-1.
Ácido: Los ácidos son compuesto que se forman con un
hidrogeno y un no metal.
Sal: las sales son compuestos que se forman gracias a la
unión de un metal con un no metal.
LA TABLA PERIÓDICA
Se conoce como tabla periódica de
los elementos, sistema periódico o simplemente como tabla periódica, a
un esquema diseñado para organizar y segmentar cada elemento químico, de
acuerdo a las propiedades y particularidades que posea. Es una herramienta fundamental
para el estudio de la química pues permite conocer las
semejanzas entre diferentes elementos y comprender qué puede resultar de las
diferentes uniones entre los mismos.
CLASIFICACIÓN
Grupos:
A las columnas verticales de la tabla periódica se les
conoce como grupos. Hay 18 grupos en la tabla periódica estándar, de los cuales
diez son grupos cortos y los ocho restantes largos, que muchos de estos grupos
correspondan a conocidas familias de elementos químicos: la tabla periódica se
ideó para ordenar estas familias de una forma coherente y fácil de ver.
Todos los elementos que pertenecen a un grupo tienen la
misma valencia atómica, entendido como el número de electrones en la última
capa, y por ello, tienen propiedades similares entre sí.
Los grupos de la tabla periódica son:
- Grupo 1 (I A): Los metales alcalinos
- Grupo 2 (II A): Los metales alcalinotérreos
- Grupo 3 (III B): Familia del Escandio
- Grupo 4 (IV B): Familia del Titanio
- Grupo 5 (V B): Familia del Vanadio
- Grupo 6 (VI B): Familia del Cromo
- Grupo 7 (VII B): Familia del Manganeso
- Grupo 8 (VIII B): Familia del Hierro
- Grupo 9 (IX B): Familia del Cobalto
- Grupo 10 (X B): Familia del Níquel
- Grupo 11 (I B): Familia del Cobre
- Grupo 12 (II B): Familia del Zinc
- Grupo 13 (III A): Los térreos
- Grupo 14 (IV A): Los carbonoideos
- Grupo 15 (V A): Los nitrogenoideos
- Grupo 16 (VI A): Los calcógenos o anfígenos
Períodos
En la tabla periódica los elementos están
ordenados de forma que aquellos con propiedades químicas semejantes, se
encuentren situados cerca uno de otro.
Los elementos se distribuyen en filas horizontales, llamadas
períodos. Pero los periodos no son todos iguales, sino que el número de
elementos que contienen va cambiando, aumentando al bajar en la tabla
periódica.
La tabla periódica consta de 7 períodos:
- Período 1
- Período 2
- Período 3
- Período 4
- Período 5
- Período 6
- Período 7
Bloques
La tabla periódica se puede también dividir en bloques de
elementos según el orbital que estén ocupando los electrones más externos.
Los bloques o regiones se denominan según la letra que hace
referencia al orbital más externo: s,p, d y f. Podría haber más elementos que
llenarían otros orbitales, pero no se han sintetizado o descubierto; en este
caso se continúa con el orden alfabético para nombrarlos.
ESTADOS DE LA MATERIA
Sólidos
Sólidos
Las partículas que constituyen un sólido están unidas entre
sí por fuerzas muy intensas, de manera que resulta muy difícil separarlas; por
ello los sólidos tienen una forma bien definida. Algunas propiedades de los
sólidos se deben precisamente a la forma y a la fuerza con que están unidas sus
partículas. Estas propiedades son: La dureza, la fragilidad, la ductilidad, la
maleabilidad, la elasticidad y la flexibilidad.
Líquidos
Los líquidos no tienen forma propia, sino que adoptan la
forma del recipiente que los contiene. Las partículas que constituyen los
líquidos están más alejadas entre sí que en los sólidos, pero esta distancia no
se puede hacer menor; por ello el volumen de un líquido no cambia, es decir,
los líquidos tienen volumen constante.
Gases
Las partículas que forman los gases están unidas por fuerzas
muy débiles. Debido a ello, los gases carecen de forma y volumen propios,
adoptan la forma y tienden a ocupar todo el volumen del recipiente que los
contiene.
Comentarios
Publicar un comentario