Concepto de
fisiología
La fisiología es la ciencia cuyo objeto de estudio
son las funciones de los seres
orgánicos. El término deriva del vocablo latino physiologĭa (“conocimiento de la naturaleza”),
aunque tiene origen griego.
Gracias a la
utilización de principios de las ciencias exactas, la fisiología se encarga de
estudiar las interacciones de los
elementos básicos del ser vivo con su entorno. Su objetivo principal es
comprender los procesos funcionales de los organismos vivos y todos sus
elementos.
Es posible distinguir
entre la fisiología humana o
animal, y la fisiología
vegetal. La fisiología humana y la fisiología animal se encuentran
relacionadas ya que, gracias a la experimentación animal, se ha avanzado en el
conocimiento sobre los seres humanos.
En este tipo de
fisiología, los especialistas se basan en la homeostasia (“posición similar” o
“estabilidad similar”) para describir la persistencia de las condiciones
constantes en el medio interno. Esta constancia es producida por las funciones
de los órganos y los tejidos.
La fisiología
vegetal, por su parte, se centra en el análisis del funcionamiento de los
tejidos y órganos de las plantas. Uno de los procesos centrales de esta
fisiología es la fotosíntesis, que supone la utilización de la luz para
convertir la materia inorgánica del medio externo en materia orgánica que se
utiliza en el desarrollo.
Los organismos que
desarrollan la fotosíntesis se denominan fotoautótrofos (capaces, además de
fijar el dióxido de carbono atmosférico) o autótrofos. El proceso de
fotosíntesis en los vegetales implica la liberación de oxígeno hacia la
atmósfera, lo que contribuye a la vida humana y a la disminución de la
contaminación.
La fisiología estudia
valga la redundancia las funciones de los seres vivos , todas son estudiadas,
ahora bien hay varios tipos de funciones que desarrollamos, por ejemplo los
procesos neurálgicos, los procesos digestivos, entre otros, entonces también se
incluyen las funciones y procesos bioquímicos que son las reacciones químicas
en el cuerpo como hormonas, enzimas, la respiración y muchas reacciones
químicas que suceden en todo momento en nuestro cuerpo son estudiados y
relacionados a la fisiología. Un ejemplo de esta relación se dá cuando la
fisiología estudia el sistema respiratorio, para entenderlo debe conocer los
procesos bioquímicos que se dan en el intercambio gaseoso, bueno hay un sin fin
de ejemplos para este tema, espero que te sirva.
Átomo
El átomo es la unidad
de materia más pequeña de un elemento químico que mantiene su identidad o sus
propiedades, y que no es posible dividir mediante procesos químicos. Está
compuesto por un núcleo atómico, en el que se concentra casi toda su masa,
rodeado de una nube de electrones. El núcleo está formado por protones, con
carga positiva, y neutrones, eléctricamente neutros.nota 1 Loselectrones,
cargados negativamente, permanecen ligados a este mediante la fuerza electromagnética.
Los átomos se clasifican de acuerdo al número de protones
y neutrones que contenga su núcleo. El número de protones o número atómico
determina su elemento químico, y el número de neutrones determina su isótopo.
Un átomo con el mismo número de protones que de electrones es eléctricamente
neutro. Si por el contrario posee un exceso de protones o de electrones, su
carga neta es positiva o negativa, y se denomina ion.
El nombre «átomo»
proviene del latín «atomum»,
y este del griego «ἄτομον», «sin partes»; también,
se deriva de «a» (no) y «tomo» (divisible); no divisible.1 El concepto de átomo
como bloque básico e indivisible que compone la materia del universo fue
postulado por laescuela atomista en la Antigua Grecia. Sin embargo, su
existencia no quedó demostrada hasta el siglo XIX. Con el desarrollo de la
física nuclear en el siglo XX se comprobó que el átomo puede subdividirse en
partículas más pequeñas.
Los átomos son
objetos muy pequeños con masas igualmente minúsculas: su diámetro y masa son
del orden de la billonésima parte de un metro y cuatrillonésima parte de un
gramo. Solo pueden ser observados mediante instrumentos especiales tales como
unmicroscopio de efecto túnel. Más de un 99,94% de la masa del átomo está
concentrada en su núcleo, en general repartida de manera aproximadamente
equitativa entre protones y neutrones. El núcleo de un átomo puede ser
inestable y sufrir una transmutación mediante desintegración radioactiva. Los
electrones en la nube del átomo están repartidos en distintos niveles de
energía u orbitales, y determinan las propiedades químicas del mismo. Las
transiciones entre los distintos niveles dan lugar a la emisión o absorción
deradiación electromagnética en forma de fotones, y son la base de la
espectroscopia.
Molecular
Las moléculas rara vez se encuentran
sin interacción entre ellas, salvo en gases enrarecidos. Así, pueden encontrarse
en redes cristalinas, como el caso de las moléculas de H2O
en el hielo o con interacciones intensas pero que cambian rápidamente de
direccionalidad, como en el agua líquida. En orden creciente de intensidad, las
fuerzas intermoleculares más relevantes son: las fuerzas de
Van der Waals y los puentes de hidrógeno. La dinámica molecular es un método de simulación por
computadora que utiliza estas fuerzas para tratar de explicar las propiedades
de las moléculas.
Las moléculas se pueden clasificar
en:
·
Moléculas discretas, constituidas por un número bien
definido de átomos, sean estos del mismo elemento (moléculas homonucleares,
como el dinitrógeno o el fullereno) o de elementos distintos (moléculas
heteronucleares, como el agua).
Molécula de dinitrógeno, elgas que es el componente mayoritario del aire
Representación poliédrica del anión de Keggin, unpolianión molecular
Macromoléculas o polímeros,
constituidas por la repetición de una unidad comparativamente simple -o un
conjunto limitado de dichas unidades- y que alcanzan pesos moleculares relativamente altos.
Representación de un fragmento de ADN, un polímero de importancia fundamental en lagenética
Primera generación de undendrímero, un tipo especial de polímero que
crece de forma fractal
La estructura molecular puede ser descrita
de diferentes formas. La fórmula molecular es útil para moléculas
sencillas, como H2O para el agua o NH3 para el amoníaco. Contiene los símbolos de los elementos presentes en
la molécula, así como su proporción indicada por los subíndices.
Cuando se quieren mostrar variadas
propiedades moleculares... (como el potencial eléctrico en la superficie de la
molécula), o se trata de sistemas muy complejos, comoproteínas, ADN o polímeros, se utilizan representaciones
especiales, como los modelos tridimensionales (físicos o representados por
ordenador). En proteínas, por ejemplo, cabe distinguir entre estructura
primaria (orden de los aminoácidos), secundaria (primer plegamiento en hélices,
hojas, giros...), terciaria (plegamiento de las estructuras tipo
hélice/hoja/giro para dar glóbulos) y cuaternaria (organización espacial entre
los diferentes glóbulos).
Figura 1. Representaciones de la terpenoide, atisano, 3D (centro izquierda) y 2D (derecha). En el modelo 3D de
la izquierda, los átomos decarbono están representados por
esferas grises; las blancas representan a los átomos de hidrógeno y los cilindros representan
los enlaces. El modelo es una representación de la superficies molecular,
coloreada por áreas de carga eléctrica positiva (rojo) o negativa
(azul). En el modelo 3D del centro, las esferas azul claro representan átomos
de carbono, las blancas de hidrógeno y los cilindros entre los átomos son
los enlaces simples.
Bioelementos
Los elementos de la
vida Todos los seres vivos están constituidos, cualitativa y
cuantitativamente por los mismos elementos químicos. De todos los elementos que
se hallan en la corteza terrestre, sólo unos 25 son componentes de los seres
vivos . Esto confirma la idea de que la vida se ha desarrollado sobre unos
elementos concretos que poseen unas propiedades físico-químicas idóneas acordes
con los procesos químicos que se desarrollan en los seres vivos.
Se denominan elementos biogénicos o bioelementos a aquellos elementos químicos
que forman parte de los seres vivos. Atendiendo a su abundancia (no
importancia) se pueden agrupar en tres categorías:
1. Bioelementos
primarios o principales: C, H, O, N
Son los elementos
mayoritarios de la materia viva, constituyen el 95% de la masa total.
Las propiedades físico-químicas que los hacen idóneos son las siguientes:
1. Forman
entre ellos enlaces covalentes, compartiendo electrones
2. El
carbono, nitrógeno y oxígeno, pueden compartir más de un par de electrones,
formando enlaces dobles y triples, lo cual les dota de una gran versatilidad
para el enlace químico
3. Son
los elementos más ligeros con capacidad de formar enlace covalente, por lo que
dichos enlaces son muy estables.
4. A
causa configuración tetraédrica de los enlaces del carbono, los diferentes
tipos de moléculas orgánicas tienen estructuras tridimensionales diferentes .
Esta conformación espacial es responsable de la actividad biológica.
5. Las
combinaciones del carbono con otros elementos, como el oxígeno, el hidrógeno,
el nitrógeno, etc.,
6. permiten
la aparición de una gran variedad de grupos funcionales que dan lugar a las
diferentes familias de sustancias orgánicas . Estos presentan características
físicas y químicas diferentes, y dan a las moléculas orgánicas propiedades
específicas, lo que aumenta las posibilidades de cración de nuevas moléculas
orgánicas por reacción entre los diferentes grupos.
7. Los
enlaces entre los átomos de carbono pueden ser simples (C - C), dobles (C = C)
o triples.
8.
lo que permite que puedan formarse cadenas más o menos largas, lineales,
ramificadas y anillos.
o
Bioelementos
secundarios S, P, Mg, Ca, Na, K, Cl
Los encontramos formando parte de todos los seres vivos, y en una proporción
del 4,5%.
Azufre
|
Se
encuentra en dos aminoácidos (cisteína y metionina) , presentes en todas las
proteínas. También en algunas sustancias como el Coenzima A
|
Fósforo
|
Forma
parte de los nucleótidos, compuestos que forman los ácidos nucléicos. Forman
parte de coenzimas y otras moléculas como fosfolípidos, sustancias
fundamentales de las membranas celulares. También forma parte de los
fosfatos, sales minerales abundantes en los seres vivos.
|
Magnesio
|
Forma parte de la molécula de
clorofila, y en forma iónica actúa como catalizador, junto con las enzimas ,
en muchas reacciones químicas del organismo.
|
Calcio
|
Forma
parte de los carbonatos de calcio de estructuras esqueléticas. En forma
iónica interviene en la contracción muscular, coagulación sanguínea y
transmisión del impulso nervioso.
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Sodio
|
Catión abundante en el medio
extracelular; necesario para la conducción nerviosa y la contracción muscular
|
Potasio
|
Catión
más abundante en el interior de las células; necesario para la conducción
nerviosa y la contracción muscular
|
Cloro
|
Anión más frecuente;
necesario para mantener el balance de agua en la sangre y fluído intersticial
|
Oligoelementos
Se denominan así al conjunto
de elementos químicos que están presentes en los organismos en forma vestigial,
pero que son indispensables para el desarrollo armónico del organismo.
Se han aislado unos 60 oligoelementos en los seres vivos, pero solamente 14 de
ellos pueden considerarse comunes para casi todos, y estos son: hierro,
manganeso, cobre, zinc, flúor, iodo, boro, silicio, vanadio, cromo, cobalto,
selenio, molibdeno y estaño. Las funciones que desempeñan, quedan reflejadas en
el siguiente cuadro:
Hierro
|
Fundamental
para la síntesis de clorofila, catalizador en reacciones químicas y formando
parte de citocromos que intervienen en la respiración celular, y en la
hemoglobina que interviene en el transporte de oxígeno.
|
Manganeso
|
Interviene
en la fotolisis del agua , durante el proceso de fotosíntesis en las plantas.
|
Iodo
|
Necesario para la síntesis de
la tiroxina, hormona que interviene en el metabolismo
|
Flúor
|
Forma
parte del esmalte dentario y de los huesos.
|
Cobalto
|
Forma parte de la vitamina
B12, necesaria para la síntesis de hemoglobina .
|
Silicio
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Proporciona
resistencia al tejido conjuntivo, endurece tejidos vegetales como en las
gramíneas.
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Cromo
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Interviene junto a la
insulina en la regulación de glucosa en sangre.
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Zinc
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Actúa
como catalizador en muchas reacciones del organismo.
|
Litio
|
Actúa sobre neurotransmisores
y la permeabilidad celular. En dosis adecuada puede prevenir estados de
depresiones.
|
Molibdeno
|
Forma
parte de las enzimas vegetales que actúan en la reducción de los nitratos por
parte de las plantas.
|
Metales
Los metales son
electropositivos (tienden a perder electrones), conducen fácilmente el calor y
la electricidad.
En estado sólido los
metales tienen estructura cristalina (los átomos están situados en los nudos de
una red regular y definida)
Los metales son
isotrópicos (tienen iguales propiedades en todas las direcciones)
Los defectos de la
red, que provocan una disminución de la resistencia son:
Vacancia: falta de
átomos dentro de su distribución normal
Dislocaciones: se
produce la falta o discontinuidad en la línea de átomos (alteraciones en el
paralelismo de la estructura)
Átomos
intersticiales: aparecen átomos de elementos de aleaciones con distinta
estructura interna
Metaloides
Los elementos que no
se pueden clasificar como metales o como no metales; tienen propiedades de los
dos grupos y se les llaman metaloides o semimetales. Estos son el boro (B) del
grupo IIA, silicio (Si) del grupo IVA, germanio (Ge) del grupo IVA, arsénico
(As) del grupo IVA, antimonio (Sb) del grupo VA y telurio (Te) del grupo VIA.
Propiedades físicas
Los metaloides poseen
propiedades físicas semejantes a las de los metales y los no metales. Son
sólidos a temperatura ambiente, la mayoría de ellos presentan brillo metálico,
por lo general son muy duros y se pueden presentar en diferentes formas
alotrópicas. Por ejemplo, el silicio se puede encontrar en dos formas: la
cristalina, en la cual los átomos se encuentran perfectamente ordenados en el
espacio y la amorfa, cuyo ordenamiento de átomos es irregular.
Son llamados
semiconductores por no ser muy buenos conductores del calor ni de la
electricidad, ejemplo: el silicio, el germanio, el arsénico y el antimonio.
Propiedades químicas
Tienen 3 o más
electrones en su capa externa (capa de valencia): el boro tiene 3 electrones,
el silicio y el germanio 4, el arsénico y el antimonio 5 y el telurio 6.
La reactividad de los
metaloides es variada; algunos son más reactivos que otros. Pueden reaccionar
con algunos metales y con
los no metales; en
general reaccionan con los halógenos y el oxígeno.
El boro reacciona con
el hidrógeno par formar sales llamadas hidruros, que se emplean en los
laboratorios químicos. Con el oxígeno forma óxidos cuyos derivados, ácido
bórico y bórax, se emplean en lavados oculares, en lavanderías y limpieza.
El silicio es un
elemento poco reactivo que, con el oxígeno, forma el dióxido de silicio dando
lugar a sólidos de alto punto de fusión, duros y quebradizos que se encuentran
en el cuarzo, ágata y arena.
El dióxido de silicio
se puede combinar con metales, con magnesio para formar el talco y con aluminio
para formar arcilla.
El arsénico y el
antimonio reaccionan con los halógenos y el oxígeno. Se encuentran en la
naturaleza combinados con azufre.
os símbolos químicos
son los distintos signos abreviados que se utilizan para identificar los
elementos y compuestos químicos en lugar de sus nombres completos. Algunos
elementos frecuentes que tienen como símbolos son: carbono, C; oxígeno, O;
nitrógeno, N; hidrógeno, H; cloro, Cl; azufre, S; magnesio, Mg; aluminio, Al;
cobre, Cu; argón, Ar;oro, Au; hierro, Fe; plata, Ag; platino, Pt.
La mayoría de los
símbolos químicos se derivan de las letras griegas del nombre del elemento,
principalmente en latín, pero a veces en inglés, alemán, francés o ruso. La
primera letra del símbolo se escribe con mayúscula, y la segunda (si la hay)
con minúscula. Los símbolos de algunos elementos conocidos desde la antigüedad,
proceden normalmente de sus nombres en latín. Por ejemplo, Cu de cuprum
(cobre), Ag de argentum (plata), Au de aurum (oro) y Fe de ferrum (hierro).
Este conjunto de símbolos que denomina a los elementos químicos es universal.
Los símbolos de los elementos pueden ser utilizados como abreviaciones para
nombrar al elemento, pero también se utilizan en fórmulas yecuaciones para
indicar una cantidad relativa fija del mismo. El símbolo suele representar un
átomo del elemento en una molécula u otra especie química. Sin embargo, los
átomos tienen unas masas fijas, denominadas masas atómicas relativas, por lo
que también representa un mol.
