UNIDAD 2

TRMODINAMICA DE LOS SISTEMAS BIOLOGICOS. SISTEMAS BIOFISICOS MECANICOS

TERMOMETRIA

La termometría se encarga de la medición de la temperatura de cuerpos o sistemas. Para este fin, se utiliza el termómetro, que es un instrumento que se basa en el cambio de alguna propiedad de la materia debido al efecto del calor; así se tiene el termómetro de mercurio y de alcohol, que se basan en la dilatación, los termopares que deben su funcionamiento al cambio de la conductividad eléctrica, los ópticos que detectan la variación de la intensidad del rayo emitido cuando se refleja en un cuerpo caliente.

Función termométrica

Es la función que relaciona la grandeza termométrica g$g$ de un termómetro con la temperatura. Por ejemplo, sabemos que la longitud de una columna de mercurio en un recipiente cilíndrico varía con la temperatura, en este caso la altura de la columna es la grandeza g$g$ . Con esto podemos encontrar una función que relaciona la altura de esta columna con la temperatura, la función termométrica. Otras cantidades que pueden utilizarse son: la presión de un gas, el color de un material, resistencia eléctrica de un material, etc. En general, la función termométrica es una función de primer grado, de la forma:

T(g)=ag+b,$$T(g)=ag+b,$$

donde T$T$ es la temperatura del sistema, g$g$ la cantidad observada (altura de una columna de mercurio, por ejemplo), y a$a$ y b$b$ son constantes

Existen varias escalas termométricas para medir temperaturas, relativas y absolutas.

A partir de la sensación fisiológica, es posible hacerse una idea aproximada de la temperatura a la que se encuentra un objeto. Pero esa apreciación directa está limitada por diferentes factores; así el intervalo de temperaturas a lo largo del cual esto es posible es pequeño; además, para una misma temperatura la sensación correspondiente puede variar según se haya estado previamente en contacto con otros cuerpos más calientes o más fríos y, por si fuera poco, no es posible expresar con precisión en forma de cantidad los resultados de este tipo de apreciaciones subjetivas. Por ello para medir temperaturas se recurre a los termómetros.

En todo cuerpo material la variación de la temperatura va acompañada de la correspondiente variación de otras propiedades medibles, de modo que a cada valor de aquella le corresponde un solo valor de ésta. Tal es el caso de la longitud de una varilla metálica, de la resistencia eléctrica de un metal, de la presión de un gas, del volumen de un líquido, etc. Estas magnitudes cuya variación está ligada a la de la temperatura se denominan propiedades termométricas, porque pueden ser empleadas en la construcción de termómetros.

Una vez que la propiedad termométrica ha sido elegida, la elaboración de una escala termométrica o de temperaturas lleva consigo, al menos, dos operaciones; por una parte, la determinación de los puntos fijos o temperaturas de referencia que permanecen constantes en la naturaleza y, por otra, la división del intervalo de temperaturas correspondiente a tales puntos fijos en unidades o grados.

Lo que se necesita para construir un termómetro, son puntos fijos, es decir procesos en los cuales la temperatura permanece constante. Ejemplos de procesos de este tipo son el proceso de ebullición y el proceso de fusión.

Termométrica en los Sistemas biológicos
https://es.wikipedia.org/wiki/Termometr%C3%ADa                                 

“Durante toda su vida, los seres humanos mantienen la temperatura corporal dentro de unos límites de variación muy estrechos y protegidos a toda costa. Los límites máximos de tolerancia para las células vivas corresponden a unos 0ºC (formación de cristales de hielo) y unos 45ºC (coagulación térmica de proteínas intracelulares); sin embargo, los seres humanos pueden soportar temperaturas internas inferiores a 35ºC o superiores a 41ºC, aunque sólo durante períodos muy cortos de tiempo. Para mantener la temperatura interna dentro de esos límites, el ser humano ha desarrollado unas respuestas fisiológicas muy eficaces, y en algunos casos especializadas, al estrés térmico agudo. La finalidad de esas respuestas es facilitar la conservación, producción o eliminación del calor corporal, requieren la coordinación firmemente controlada de varios sistemas corporales.”

CALORIMETRIA

La Calorimetría es la parte de la física que se encarga de medir la cantidad de calor generada o perdida en ciertos procesos físicos o químicos.

El aparato que se encarga de medir esas cantidades es el calorímetro. Consta de un termómetro que está en contacto con el medio que está midiendo. En el cual se encuentran las sustancias que dan y reciben calor. Las paredes deben estar lo más aisladas posible ya que hay que evitar al máximo el intercambio de calor con el exterior. De lo contrario las mediciones serían totalmente erróneas. 

ENERGIA

El or­ga­nis­mo hu­ma­no uti­li­za la ener­gía pa­ra mu­chos pro­pó­si­tos; por ejem­plo: ca­mi­nar, co­rrer, mo­ver­se, res­pi­rar, cre­cer, ma­du­rar los te­ji­dos, pro­du­cir le­che materna y man­te­ner los te­ji­dos sa­nos. La ener­gía ne­ce­sa­ria pa­ra vi­vir se ob­tie­ne de los ali­men­tos. Por lo tanto, las ne­ce­si­da­des de ener­gía es­ta­rán sa­tis­fe­chas cuan­do el con­su­mo de alimen­tos es ade­cua­do pa­ra man­te­ner un buen de­sa­rro­llo del cuer­po y una ac­ti­vi­dad fí­si­ca que le per­mi­ta man­tener­se sa­lu­da­ble. Así co­mo exis­ten me­di­das de pe­so y de vo­lu­men, en nu­tri­ción hay una uni­dad pa­ra me­dir la ener­gía: la Ca­lo­ría (Cal).

En el cuer­po hu­ma­no, los ali­mentos son trans­for­ma­dos en sus­tan­cias nu­tri­ti­vas. Es­te pro­ce­so pro­du­ce energía que es el que uti­li­za el cuerpo pa­ra efec­tuar to­das sus fun­ciones. La can­ti­dad de energía que produ­ce ca­da ali­men­to va­ría se­gún su com­po­si­ción; por ejem­plo: un va­so de le­che ín­te­gra tie­ne 159 Cal, mientras que una na­ran­ja tie­ne 50 Cal.
https://quimicayalgomas.com/fisica/que-es-la-calorimetria/ 

TRABAJO Y CALOR

TRABAJO

Refiere a una actividad propia del ser humano. También otros seres actúan dirigiendo sus energías coordinadamente y con una finalidad determinada. Sin embargo, el trabajo propiamente dicho, entendido como proceso entre la naturaleza y el hombre, es exclusivamente humano. En este proceso el hombre se enfrenta como un poder natural, en palabras de Karl Marx, con la materia de la naturaleza.

EL CALOR

Es el proceso de transferencia de energía entre diferentes cuerpos o diferentes zonas de un mismo cuerpo que se encuentran a distintas temperaturas. Este flujo siempre ocurre desde el cuerpo de mayor temperatura hacia el cuerpo de menor temperatura, ocurriendo la transferencia hasta que ambos cuerpos se encuentren en equilibrio térmico (ejemplo: una bebida fría dejada en una habitación se entibia). La energía puede ser transferida por diferentes mecanismos, entre los que cabe reseñar la radiación, la conducción y la convección, aunque en la mayoría de los procesos reales todos se encuentran presentes en mayor o menor grado.

La energía que puede intercambiar un cuerpo con su entorno depende del tipo de transformación que se efectúe sobre ese cuerpo y por tanto depende del camino. Los cuerpos no tienen calor, sino energía interna.

La energía existe en varias formas. En este caso nos enfocamos en el calor, que es el proceso mediante el cual la energía se puede transferir de un sistema a otro como resultado de la diferencia de temperatura. 

A continuación se dan ejemplos de ejercicios de trabajo.

https://www.youtube.com/redirectq=http%3A%2F%2Fwww.unprofesor.com%2Fquimica%2Fejercicios-resueltos-de-trabajo-de-termodinamica-1292.html&event=video_description&v=bF-cOND2EMQ&redir_token=utfihO0FOg9TQtBZCf1Llgdnnql8MTU2NzMwNDIwOUAxNTY3MjE3ODA5

TEMPERATURA Y ESCALAS TERMOMETRICAS

https://img1.blogblog.com/img/video_object.png

La temperatura es una magnitud referida a las nociones comunes de caliente, tibio, frío que puede ser medida, específicamente, con un termómetro. En física, se define como una magnitud escalar relacionada con la energía interna de un sistema termodinámico, definida por el principio cero de la termodinámica. Más específicamente, está relacionada directamente con la parte de la energía interna conocida como "energía cinética", que es la energía asociada a los movimientos de las partículas del sistema, sea en un sentido trasnacional, rotacional, o en forma de vibraciones. A medida que sea mayor la energía cinética de un sistema, se observa que éste se encuentra más "caliente"; es decir, que su temperatura es mayor.

ESCALA CELSIUS O CENTÍGRADA

Termómetro Fahrenheit Celsius de pared.

El científico sueco Andes Celsius (1701-1744) construyó por primera vez la escala termométrica  que lleva su nombre. Eligió como puntos fijos el de fusión del hielo y el de ebullición del agua, tras advertir que las temperaturas a las que se verificaban tales cambios de estado eran constantes a la presión atmosférica. Asignó al primero el valor 0 y al segundo el valor 100, con lo cual fijó el valor del grado Celsius (°C) como la centésima parte del intervalo de temperatura comprendido entre esos dos puntos fijos.

Para esta escala, estos valores se escriben como 100 °C y 0 °C y se leen 100 grados Celsius y 0 grados Celsius, respectivamente.

ESCALA FAHRENHEIT

Grado Fahrenheit.

En los países anglosajones se pueden encontrar aún termómetros graduados en grado Fahrenheit (°F), propuesta por Gabriel Fahrenheit en 1724. La escala Fahrenheit difiere de la Celsius tanto en los valores asignados a los puntos fijos, como en el tamaño de los grados. En la escala Fahrenheit los puntos fijos son los de ebullición y fusión de una disolución de cloruro amónico en agua. Así al primer punto fijo se le atribuye el valor 32 y al segundo el valor 212. Para pasar de una a otra escala es preciso emplear la ecuación:

t(°F) = (9/5) * t(°C) + 32 o t(°C) = (5/9) * [t(°F) - 32]

donde t(°F) representa la temperatura expresada en grados Fahrenheit y t(°C) la expresada en grados Celsius.

Su utilización se circunscribe a los países anglosajones y a Japón, aunque existe una marcada tendencia a la unificación de sistemas en la escala Celsius.

ESCALA KELVIN O ABSOLUTA

Se comparan las escalas Celsius y Kelvin mostrando los puntos de referencia anteriores a 1954 y los posteriores para mostrar cómo ambas convenciones coinciden. De color negro aparecen el punto triple del agua (0,01 °C, 273,16 K) y el cero absoluto (-273,15 °C, 0 K). De color gris los puntos de congelamiento (0,00 °C, 273,15 K) y ebullición del agua (100 °C, 373,15 K).

Si bien en la vida diaria las escalas Celsius y Fahrenheit son las más importantes, en ámbito científico se usa otra, llamada "absoluta" o Kelvin, en honor a sir Lord Kelvin.

En la escala absoluta, al 0 °C le hace corresponder 273,15 K, mientras que los 100 °C se corresponden con 373,15 K. Se ve inmediatamente que 0 K está a una temperatura que un termómetro centígrado señalará como -273,15 °C. Dicha temperatura se denomina "cero absolutos".

Se puede notar que las escalas Celsius y Kelvin poseen la misma sensibilidad. Por otra parte, esta última escala considera como punto de referencia el punto triple del agua que, bajo cierta presión, equivale a 0.01 °C.

La escala de temperaturas adoptada por el Sistema Internacional de Unidades es la llamada escala absoluta o Kelvin. En ella el tamaño de los grados es el mismo que en la Celsius, pero el cero de la escala se fija en el - 273,15 °C. Este punto llamado cero absolutos de temperaturas es tal que a dicha temperatura desaparece la agitación molecular, por lo que, según el significado que la teoría cinética atribuye a la magnitud temperatura, no tiene sentido hablar de valores inferiores a él. El cero absoluto constituye un límite inferior natural de temperaturas, lo que hace que en la escala Kelvin no existan temperaturas bajo cero (negativas). La relación con la escala Celsius viene dada por la ecuación:

T(K) = t(°C) + 273,15 o t(°C) = T(K) - 273,15

T(K) = (5/9) * [t(°F) + 459,67] o t(°F) = (9/5) * T(K) - 459,67

siendo T(K) la temperatura expresada en kelvin.

https://www.ministeriodesalud.go.cr/gestores_en_salud/guiasalimentarias/energia.pdf 

MECANISMOS DE PROPAGACION DEL CALOR

CONDUCCIÓN: 

 La conducción es la manera de transferir calor desde una masa de temperatura más elevada a otra de temperatura inferior por contacto directo. El coeficiente de conducción de un material mide la capacidad del mismo para conducir el calor a través de la masa del mismo. Los materiales aislantes tienen un coeficiente de conducción pequeño por lo que su capacidad para conducir el calor es reducida, de ahí su utilidad.

CONVECCIÓN:

La transmisión de calor por convección es un intercambio de calor entre el aire y una masa material que se encuentran a diferentes temperaturas. El transporte del calor se produce por movimientos naturales debidos a la diferencia de temperaturas, el aire caliente tiende a subir y el aire frío baja, o bien mediante mecanismos de convección forzada.

RADIACIÓN:

 La radiación es un mecanismo de transmisión de calor en el que el intercambio se produce mediante la absorción y emisión de energía por ondas electromagnéticas, por lo que no existe la necesidad de que exista un medio material para el transporte de la energía. El sol aporta energía exclusivamente por radiación.

http://medicinaug3.blogspot.com/2015/09/energia-trabajo-y-calor.html 

ENTALPIA Y ENTRIOPIA

ENTROPÍA

En termodinámica, la entropía (simbolizada como S) es una magnitud física que, mediante cálculo, permite determinar la parte de la energía que no puede utilizarse para producir trabajo. Es una función de estado de carácter extensivo y su valor, en un sistema aislado, crece en el transcurso de un proceso que se dé de forma natural. La entropía describe lo irreversible de los sistemas termodinámicos. La palabra entropía procede del griego (ἐντροπία) y significa evolución o transformación. Fue Rudolf Clausius quien le dio nombre y la desarrolló durante la década de 1850;1 2 y Ludwig Boltzmann, quien encontró en 1877 la manera de expresar matemáticamente este concepto, desde el punto de vista de la probabilidad 

ENTALPÍA 

Es una magnitud termodinámica, simbolizada con la letra H mayúscula, cuya variación expresa una medida de la cantidad de energía absorbida o cedida por un sistema termodinámico, es decir, la cantidad de energía que un sistema intercambia con su entorno.

En la historia de la termodinámica se han utilizado distintos términos para denotar lo que hoy conocemos como entalpía. Originalmente se pensó que esta palabra fue creada por Émile Clapeyron y Rudolf Clausius. En palabras más concretas, es una función de estado de la termodinámica donde la variación permite expresar la cantidad de calor puesto en juego durante una transformación isobárica, es decir, a presión constante en un sistema termodinámico, teniendo en cuenta que todo objeto conocido se puede entender como un sistema termodinámico. Se trata de una transformación en el curso de la cual se puede recibir o aportar energía (por ejemplo, la utilizada para un trabajo mecánico). En este sentido la entalpía es numéricamente igual al calor intercambiado con el ambiente exterior al sistema en cuestión.

Dentro del Sistema Internacional de Unidades, la entalpía se mide habitualmente en joules que, en principio, se introdujo como unidad de trabajo.

REACCIONES QUÍMICAS ENDOTÉRMICAS Y EXOTÉRMICAS

En todas las reacciones químicas se manifiestan cambios de energía y la termoquímica estudia los cambios energéticos y las relaciones de masa que ocurren éstas. Esta energía puede ser absorbida o liberada en forma de energía térmica, luz, electricidad y mecánica. Cuando una reacción libera energía en forma de calor o energía térmica al entorno se dice que la reacción es exotérmica y cuando la energía es suministrada del entorno para que se efectúe la reacción es endotérmica.

En una reacción exotérmica la energía contenida en los reactivos es mayor que la requerida en la formación de los productos, por esta razón la energía no utilizada se libera.

REACCIÓN EXOTÉRMICA

 En el caso de una reacción exdotérmica la cantidad de energía contenida en los reactivos es menor, con respecto a la necesaria para la formación de los productos, por esta razón es necesario suministrar constantemente energía del entorno para que la reacción progrese.

 REACCIÓN ENDOTÉRMICA

Cuando los cambios químicos ocurren a presión constante (presión atmosférica), la energía suministrada o liberada en forma de calor no sólo producirá un cambio en la energía interna del sistema, sino que también se empleará para realizar trabajo, de esta forma, resulta más conveniente utilizar la entalpía H, la que toma en cuenta que el destino del calor, puede ser para realizar trabajo.

∆H⁰_reacción = ∆H_productos - ∆H_reactivos
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FENOMENOS TERMODINAMICOS, HOMEOSTATICOS DE REGULACION DEL CUERPO HUMANO.

TEMPERATURA

La temperatura de los seres vivos no depende solo de la temperatura ambiente, y hay otros factores actuando. El balance de calor y radiación expresa los intercambios de energía y calor de un organismo con el medio. Por ejemplo, una hoja está sometida a muchos flujos de intercambio: del sol recibe radiación de onda corta, radiación visible y radiación de onda larga. Además, tanto la atmósfera como los cuerpos cercanos emiten radiación infrarroja. La mayor parte de esta radiación acaba transformándose en calor y como consecuencia la hoja adquiere una determinada temperatura y también emite radiación infrarroja.

Cuando se establece una diferencia de temperatura entre la hoja y la atmósfera, estas diferencias tienden a anularse a causa de otras transferencias de calor:
- Calor sensible: la hoja lo intercambia por contacto directo con las moléculas de aire y las moléculas de su superficie.
- Calor latente: va asociado a los cambios de temperatura del agua: se intercambia por evaporación y condensación.

Efectos de la temperatura sobre los seres vivos:
Todos los organismos tienen una temperatura óptima en la que pueden llevar a cabo todas sus actividades. La temperatura de torpeza es aquella en la que la actividad del organismo en cuestión se resiente. La temperatura efectiva es aquella en la que todavía es capaz de desarrollar su actividad para completar el ciclo de vida. Y la temperatura letal es aquella que provoca la muerte del organismo. Por la amplitud de esta curva de tolerancia a los cambios en la temperatura interna, los seres vivos se clasifican en euritermos (más amplitud) y estenotermos (menor rango de tolerancia).

Efectos letales de la temperatura:

A. Los descensos de temperatura pueden producir la muerte, sobre todo cuando esta se sitúa por

debajo del punto de congelación del agua: se producen cristales de hielo en el organismo, por lo que desciende el agua disponible y el ser vivo muere por desecación. Además, los cristales de hielo también pueden ejercer un efecto mecánico sobre los tejidos y romperlos.
Adaptaciones para sobrevivir a las bajas temperaturas:
– Resistencia a la desecación: pierden el agua de los tejidos, así esta no se congela. Esto sucede en esporas de resistencia y en las larvas de algunos insectos.
- Reducción del punto de congelación del agua o efecto crioscópico. Muchos insectos, por ejemplo, aumentan las concentraciones de glicerina en sus líquidos internos cuando llega la época de frío.

B. Los aumentos de temperatura tienen un efecto directo sobre el funcionamiento de las proteínas, ya que las enzimas se desnaturalizan a determinadas temperaturas. Y, de forma indirecta, el aumento de temperatura produce la pérdida de agua por transpiración. En medios acuáticos, además, baja la concentración del oxígeno disuelto en ella.

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RADIACIÓN

Se denomina radiación térmica o radiación calorífica a la emitida por un cuerpo debido a su temperatura. Todos los cuerpos emiten radiación electromagnética, pero su intensidad depende de la temperatura y de la longitud de onda considerada.

En lo que respecta a la transferencia de calor la radiación relevante es la comprendida en el rango de longitudes de onda de 0,1µm a 100µm, abarcando por tanto parte de la región ultravioleta, la visible y la infrarroja del espectro electromagnético.

Los cuerpos calientes emiten una radiación electromagnética cuya distribución de frecuencias sólo depende de su temperatura Y cuánto más caliente está, más alta es la media de las frecuencias emitidas.
De este modo, cuando un objeto está caliente emite frecuencias infrarrojas y se puede ver en la oscuridad con un visor de infrarrojos. Si sube más la temperatura, la radiación se ve claramente, porque a partir de cierta temperatura la radiación emitida empieza a estar en la parte baja de la banda visible, es decir en el rojo. 

https://www.youtube.com/watch?v=d28Toe9-Qmk

Por eso cuando un objeto está muy caliente se pone rojo y decimos que está al "rojo vivo".
Y cuando se calienta aún más emite radiación en toda la banda visible, en consecuencia se pone blanco y decimos que está al "rojo blanco". 

La radiación emitida absorbe parte del calor del cuerpo y "la radia" al espacio circundante, de tal forma que el calor se trasmite por el espacio y es capaz de calentar otros objetos a distancia, aunque no haya ningún medio físico entre ellos.

La relación entre la temperatura de un cuerpo y el espectro de frecuencias de su radiación emitida se utiliza en los pirómetros.

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EVAPORACIÓN Y SUDOR

EVAPORACIÓN

La evaporación es el proceso por el cual las moléculas en estado líquido (por ejemplo, el agua) se hacen gaseosas espontáneamente (ej.: vapor de agua). Es lo opuesto a la condensación. Generalmente, la evaporación puede verse por la desaparición gradual del líquido cuando se expone a un volumen significativo de gas.

Por término medio, las moléculas no tienen bastante energía para escaparse del líquido, porque de lo contrario el líquido se convertiría en vapor rápidamente. Cuando las moléculas chocan, se transfieren la energía de una a otra en grados variantes según el modo en que chocan.

Los líquidos que no parecen evaporarse visiblemente a una temperatura dada en un gas determinado (p.ej., el aceite de cocina a temperatura ambiente) poseen moléculas que no tienden a transferirse la energía de una a otra como para darle "la velocidad de escape" (la energía calórica) necesaria para convertirse en vapor. Sin embargo, estos líquidos se evaporan, pero el proceso es mucho más lento y considerablemente menos visible.

La evaporación es una parte esencial del ciclo del agua. La energía solar provoca la evaporación del agua de los océanos, lagos, humedad del suelo y otras fuentes de agua. En hidrología, la evaporación y la transpiración (que implica la evaporación dentro del estoma de la planta) reciben el nombre conjunto de evapotranspiración.

SUDOR

La sensación de calor en nuestro cuerpo se manifiesta por la producción de sudor. El sudor es una secreción que se produce en las glándulas ecrinas distribuidas por todo el cuerpo que desembocan en los poros de la piel. El sudor se mezcla en la superficie de la piel con el sebo o grasa procedente de las glándulas sebáceas para dar lugar al manto hidrolipídico o emulsión epicutánea, responsable del buen funcionamiento y suavidad de la piel, así como del mantenimiento de una temperatura corporal constante, evitando una posible deshidratación. Por otro lado, popularmente se considera que a través del sudor el organismo puede eliminar muchas toxinas, así como algunas sustancias medicamentosas.

En la composición del sudor encontramos básicamente agua en un 95% y una serie de sustancias, electrolitos que constituyen el factor de hidratación natural (FHN) responsable de la hidratación cutánea. Además, en el sudor también encontramos ácido urocánico, que es un filtro natural que ayuda a protegernos de la radiación solar.

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REGULACION DE CALOR EN LOS ANINALES

Puntos más importantes

• Muchos animales regulan su temperatura corporal mediante el comportamiento, como buscar el sol o la sombra, o amontonarse para compartir calor.
• Los endotermos puede alterar la producción de calor metabólico para mantener la temperatura corporal usando termogénesis con o sin temblor.
• La vasoconstricción —reducción— y la vasodilatación —expansión— de los vasos sanguíneos que van a la piel puede alterar el intercambio de calor de un organismo con el medio ambiente.
• Un intercambiador de calor a contracorriente es un arreglo de vasos sanguíneos en los que el calor fluye de sangre más cálida a sangre más fresca, lo que suele reducir la pérdida de calor.
• Algunos animales usan aislamiento corporal y mecanismos de evaporación, como la sudoración y el jadeo, para regular la temperatura corporal

https://es.scribd.com/document/274940501/Regulacion-Del-Calor-en-Los-Animales

Termorregulación 

La temperatura del cuerpo está regulada por mecanismos de retroalimentación neural, que operan principalmente a través del hipotálamo. El hipotálamo contiene no sólo los mecanismos de control, sino también los sensores de temperatura importantes. Bajo el control de estos mecanismos, comienza la sudoración casi exactamente a la temperatura de la piel de 37°C., y aumenta rápidamente a medida que la temperatura de la piel se eleva por encima de este valor. La producción de calor del cuerpo en estas condiciones se mantiene casi constante a medida que aumenta la temperatura cutánea. Si la temperatura de la piel cae por debajo de 37°C., se ponen en marcha una variedad de respuestas para conservar el calor en el cuerpo y aumentar su producción. Estos incluyenLos mecanismos de transferencia de calor externos son la radiación, la conducción, la convección y la evaporación de la transpiración. Sin embargo, el proceso es mucho mas que la operación pasiva de estos mecanismos de transferencia de calor. El cuerpo desempeña un papel muy activo en la regulación de la temperatura.

• Vaso constricción para disminuir el flujo de calor a la piel.
• Cese de la sudoración.
• Temblor para aumentar la producción de calor en los músculos.
• Secreción de noradrenalina, adrenalina y tiroxina para aumentar la producción de calor.
• En los animales inferiores, la erección de los pelos y la piel para aumentar el aislamiento.

https://www.docsity.com/es/termorregulacion-biofisica/787480/

PROCESO DE ALIMENTACION. ESTRATEGIAS METABOLICAS DE LOS SERES VIVOS

CON NUTRIENTES PRINCIPALES. CLASIFICACION.

PROCESO DE ALIMENTACIÓN. 

En el sistema digestivo ocurre una serie de procesos que modifican el alimento que ingresa al organismo. Mediante esos procesos, el alimento se transforma física y químicamente.

Los alimentos, en su mayoría formados por moléculas complejas, se transforman o degradan en otras más sencillas y pequeñas, condición de importancia para su absorción.

Dentro del sistema digestivo, la secuencia de procesos que transforman los alimentos es la siguiente:

• INGESTIÓN: proceso de incorporación de alimentos a través de la boca.
• DIGESTIÓN: serie de procesos que ocurre en diversos órganos del sistema digestivo y que transforman los alimentos. Comprende dos tipos de transformaciones:

- Transformación física: fragmenta los alimentos en porciones más pequeñas a través de la masticación en la boca y de los movimientos peristálticos a lo largo del  tubo digestivo.

- Transformación química: En la boca, estómago e intestino delgado las enzimas digestivas desdoblan el alimento transformándolo en moléculas más sencillas.

---> Mecánica: se produce en la boca mediante la trituración del alimento con los dientes, y en el estómago como consecuencia de las contracciones del músculo liso que tapiza las paredes de dicho órgano.

---> Química: se produce en la boca a partir de las enzimas presentes en la saliva, en el estómago por la presencia de jugos gástricos, y en el intestino delgado por la presencia de jugos intestinales y pancreáticos. Estas sustancias químicas ayudan a que las grandes moléculas por ejemplo carbohidratos, lípidos, y proteínas de los alimentos que comemos se dividan en otras más pequeñas, por hidrólisis.

- Enzimas: catalizan las reacciones de hidrólisis.

- Jugos digestivos:

ü  Jugo gástrico: líquido segregado por el estómago que provoca la desintegración de los alimentos para que se sigan digiriendo. Formado por agua, ácido clorhídrico, y enzimas.

ü  Jugo pancreático: líquido segregado por el páncreas que actúa a nivel del intestino delgado. Formado por agua, sales minerales, bicarbonato de sodio, y enzimas.

ü  Jugo intestinal: sustancia producida por la mucosa del intestino delgado, con su acción termina el proceso de degradación, para pasar a la absorción de nutrientes.

• ABSORCIÓN: los nutrientes representados por  moléculas sencillas pasan del sistema digestivo a la sangre para ser distribuidos a todo el cuerpo.
• EGESTIÓN: es el proceso a través del cual se expulsan los desechos de la digestión como materia fecal hacia el exterior.

ESTRATEGIAS METABÓLICAS DE LOS SERES VIVOS.

https://www.youtube.com/watch?v=ceOjoulQtXc

Existen dos principios importantes en el metabolismo; El metabolismo puede dividirse en tres categorías principales:

• Catabolismo: Procesos relacionados con la degradación de las sustancias complejas.
• Anabolismo: Procesos relativos fundamentalmente a la síntesis de moléculas orgánicas complejas.
• Anfibolicas: Doble función (catabólica y anabólica).

La estrategia básica del metabolismo es formar ATP, poder reductor y precursores para la biosíntesis. Revisemos brevemente estos temas centrales:

El ATP es la unidad biológica universal de energía. El elevado potencial para transferir grupos fosforilos capacita al ATP para ser utilizado como fuente de energía en la contracción muscular, transporte activo, amplificación de señales y biosíntesis.

El ATP se genera en la oxidación de moléculas combustibles, como glucosa, ácidos grasos y aminoácidos. El intermediario común en la mayoría de estas oxidaciones es el acetil-CoA. Los carbonos del fragmento acetilo se oxidan completamente a CO2 en el ciclo del ácido cítrico, con formación simultánea de NADH y FADH2, que transfieren sus electrones de elevado potencial a la cadena respiratoria, con formación final de ATP. La glucólisis es otro proceso generador de ATP, pero la cantidad que se forma es mucho menor que en la fosforilación oxidativa (2 vrs. 30 0 32 ATP‘s). Sin embargo, la glucólisis puede transcurrir rápidamente durante un corto tiempo en condiciones anaeróbicas, mientras que la fosforilación oxidativa requiere del suministro continuado de O2.

El NADPH es el principal dador de electrones en las biosíntesis reductoras. En la mayoría de la biosíntesis, los productos finales están más reducidos que sus precursores, y por ello, requieren, además de ATP, un poder reductor, los cuales proceden normalmente del NADPH. La vía de las pentosas fosfato suministra gran parte del NADPH que se necesita.

https://es.khanacademy.org/science/biology/principles-of-physiology/metabolism-and-thermoregulation/a/animal-temperature-regulation-strategies 

SISTEMAS BIOFISICOS MECANICOS

 FUERZA Y ENERGIA

Energía y fuerza son conceptos muy relacionados, aunque son distintos entre sí.

Básicamente, la energía está presente en todos los cuerpos (si el cuerpo está en reposo posee energía potencial y si está en movimiento la energía potencial se ha trasformado en energía cinética).

La fuerza es una acción que solo se puede expresar cuando hay interacción entre dos cuerpos. Fuerza aplicada de un cuerpo al otro transforma la energía potencial en cinética

Energía es la capacidad para realizar un trabajo o para transferir calor; la energía a su vez se presenta como energía calórica, energía mecánica, energía química, energía eléctrica y energía radiante; estos tipos de energía pueden ser además potenciales o cinéticos. La energía potencial es la que posee una sustancia debido a su posición espacial o composición química y la energía cinética es la que posee una sustancia debido a su movimiento.

Fuerza es la interacción entre dos cuerpos, que produce cambios ya sea en la forma o en el estado (reposo o movimiento) de ellos.”

Las leyes que rigen el comportamiento de las fuerzas las enunció Newton y hoy se conocen como Las tres leyes de Newton y conforman los Principios de la Dinámica

https://www.profesorenlinea.cl/fisica/Energia_fuerza_trabajo.html

Elasticidad y Resistencia de los tejidos Humanos. 

Alrededor de 85% de la masa muscular esquelética del ser humano está compuesto por fibras musculares propiamente dichas.

El 15% restante está formado en gran parte por tejido conectivo compuesto en cantidades variables por fibras colágenas, reticulares y elásticas

Fibras colágenas. Son las más abundantes. Están formadas por la proteína colágeno.Brindan rigidez y resistencia al tejido. El colágeno es la proteína más abundante del organismo humano, representando el 30% del total. Se encuentran en la gran mayoría de los tejidos conectivos, sobre todo en el hueso, el cartílago, los tendones y los ligamentos. Son flexibles y resistentes.

Fibras elásticas. Son más pequeñas que las de colágeno, se ramifican y vuelven a reunirse libremente unas con otras. Están constituidas por la proteína (colágeno) y elastina.Al igual que las fibras de colágeno, proporcionan resistencia, pero además pueden estirarse ampliamente, sin romperse. Las fibras elásticas son muy abundantes en la piel, los vasos sanguíneos y los pulmones, se estiran sin romperse hasta el 150% de su longitud.

Por lo tanto, el tejido conectivo constituye una estructura de elementos simples y, en su mayoría, semejantes a muelles, es decir, los componentes elásticos del musculo.

Resistencia y estructura de los músculos y huesos, la Contracción muscular.

Estructura del hueso: El hueso es un tejido duro que constituye la mayor parte del esqueleto y consta de elementos orgánicos (células y matriz) e inorgánicos (minerales). Sus componentes son: cartílago, disco epifisiario, hueso compacto, endostio, medula ósea, abertura, vasos nutrientes.

RESISTENCIA Y ESTRUCTURA DE LOS MUSCULOS Y HUESOS

 Resistencia de los huesos. - Los huesos les confiere una enorme resistencia y les permite soportar sin problema todo el peso del resto del cuerpo. La fortaleza de los huesos se debe principalmente a su estructura interna, construida a partir de miles de unidades tubulares compactadas en torno al perímetro del hueso: los sistemas haversianos.

Estructura de los músculos. - Los músculos son los órganos activos del movimiento, son los elementos esenciales del corazón, controlan el diámetro de los vasos sanguíneos y son los responsables de actos como la respiración, parto, micción, defecación y mantenimiento del equilibrio corporal. Tiene como propiedad la excitabilidad, contractibilidad, elasticidad y tonicidad.

Para que los músculos se muevan y sostengan nuestro cuerpo y sus órganos, se deben realizar dos acciones musculares, la contracción y la relajación.

CONTRACCION MUSCULAR

Contracción muscular. - se produce cuando un impulso (señal) proveniente del sistema nervioso central le ordena a las fibras que componen el músculo que se acorten (disminuyan su tamaño). Existen dos tipos de contracciones musculares que trabajan en conjunto y se complementan para realizar sus distintas actividades.

La relajación.- es el momento en que la contracción da fin. La relajación es el resultado del fin del impulso nervioso en la placa neuromuscular.

https://biofisicaseparatas.wordpress.com/unidad-i/resistencia-y-estructura-de-musculos-y-huesos/

La Biomecánica de la marcha 

La marcha. - La locomoción humana normal se ha descrito como una serie de movimientos alternantes, rítmicos, de las extremidades y del tronco que determinan un desplazamiento hacia delante del centro de gravedad. La marcha Comienza: Cuando el pie contacta con el suelo y termina con el siguiente contacto del mismo pie en el suelo.

BIOMECANICA DE LA MARCHA

Ciclo de la marcha

Componentes del ciclo de la marcha:

• Fase de Postura (apoyo): cuando la pierna está en contacto con el suelo.
• Fase de Balanceo: cuando la pierna no está en contacto con el suelo.

https://www.elsevier.es/es-revista-revista-iberoamericana-fisioterapia-kinesiologia-176-articulo-fases-marcha-humana-13012714