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

 

Molécula a un conjunto de al menos dos átomos enlazados covalentemente que forman un sistema estable y eléctricamente neutro.^1 2

Casi toda la química orgánica y buena parte de la química inorgánica se ocupan de la síntesis y reactividad de moléculas y compuestos moleculares. La química física y, especialmente, la química cuántica también estudian, cuantitativamente, en su caso, las propiedades y reactividad de las moléculas. La bioquímica está íntimamente relacionada con la biología molecular, ya que ambas estudian a los seres vivos a nivel molecular. El estudio de las interacciones específicas entre moléculas, incluyendo el reconocimiento molecular es el campo de estudio de la química supramolecular. Estas fuerzas explican las propiedades físicas como la solubilidad o el punto de ebullición de un compuesto 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

 

Molécula de fullereno, tercera forma estable delcarbono tras el diamante y el grafito

 

Molécula de agua, "disolvente universal", de importancia fundamental en innumerables procesos bioquímicos eindustriales

 

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

 

Enlace peptídico que une los péptidos para formarproteínas

 

Representación de un fragmento lineal depolietileno, el plástico más usado

 

Primera generación de undendrímero, un tipo especial de polímero que crece de forma fractal

Descripción

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.

Para moléculas más complejas, como las que se encuentran comúnmente en química orgánica, la fórmula química no es suficiente, y vale la pena usar una fórmula estructural o una fórmula esqueletal, las que indican gráficamente la disposición espacial de los distintos grupos funcionales.

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.
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	Proporciona resistencia al tejido conjuntivo, endurece tejidos vegetales como en las gramíneas.
Cromo	Interviene junto a la insulina en la regulación de glucosa en sangre.
Zinc	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.