FENOMENOS BIOFISICOS MOLECULARES
Un fenómeno es un cambio en la Naturaleza que no modifica la composición de la materia. Por ejemplo:
Mover un objeto de un sitio a otro, doblar un papel, la formación de un huracán, dilatación del mercurio en un termómetro, congelación del agua (en este caso, no cambia la identidad de la materia porque el agua líquida ha pasado a agua sólida), (Nahre, 2007).
TENSIÓN SUPERFICIAL
En física se denomina tensión superficial de un líquido a la cantidad de energía necesaria para aumentar su superficie por unidad de área. Esta definición implica que el líquido tiene una resistencia para aumentar su superficie. Este efecto permite a algunos insectos, como el zapatero, desplazarse por la superficie del agua sin hundirse.
La tensión superficial junto a las fuerzas que se dan entre los líquidos y las superficies sólidas que entran en contacto con ellos, da lugar a la capilaridad. Como efecto tiene la elevación o depresión de la superficie de un líquido en la zona de contacto con un sólido, (WikiSabio, 2017)
PRESION HIDROSTÁTICA
El fluido genera presión sobre el fondo, los laterales del recipiente y sobre la superficie del objeto introducido en él. Dicha presión hidrostática, con el fluido en estado de reposo, provoca una fuerza perpendicular a las paredes del envase o a la superficie del objeto.
El peso ejercido por el líquido sube a medida que se incrementa la profundidad. La presión hidrostática es directamente proporcional al valor de la gravedad, la densidad del líquido y la profundidad a la que se encuentra.
La presión hidrostática (p) puede ser calculada a partir de la multiplicación de la gravedad (g), la densidad (d) del líquido y la profundidad (h). En ecuación: p = d x g x h. (WikiSabio, 2017)
ADHESIÓN
La adhesión es la propiedad de la materia por la cual se unen dos superficies de sustancias iguales o diferentes cuando entran en contacto, y se mantienen juntas por fuerzas intermoleculares.
COHESIÓN
Es la atracción entre moléculas que mantiene unidas las partículas de una sustancia. La cohesión es diferente de la adhesión; la cohesión es la fuerza de atracción entre partículas adyacentes dentro de un mismo cuerpo, mientras que la adhesión es la interacción entre las superficies de distintos cuerpos. (WikiSabio, 2017)
ACCIÓN CAPILAR
Se define como el movimiento del agua dentro de los espacios de un material poroso, debido a las fuerzas de adhesión y a la tensión de la superficie. La acción capilar ocurre porque el agua es pegajosa, en tanto que las moléculas del agua se pegan unas a otras y a otras substancias como el vidrio, la ropa, tejidos orgánicos y la tierra. (WikiSabio, 2017)
CAPILARIDAD
La capilaridad es una propiedad de los fluidos que depende de su tensión superficial, la cual, a su vez, depende de la cohesión del fluido, y que le confiere la capacidad de subir o bajar por un tubo capilar.
Cuando un líquido sube por un tubo capilar, es debido a que la fuerza intermolecular o cohesión intermolecular es menor que la adhesión del líquido con el material del tubo; es decir, es un líquido que moja. El líquido sigue subiendo hasta que la tensión superficial es equilibrada por el peso del líquido que llena el tubo. Éste es el caso del agua, y esta propiedad es la que regula parcialmente su ascenso dentro de las plantas, sin gastar energía para vencer la gravedad.
Sin embargo, cuando la cohesión entre las moléculas de un líquido es más potente que la adhesión al capilar, como el caso del mercurio, la tensión superficial hace que el líquido descienda a un nivel inferior y su superficie es convexa. (WikiSabio, 2017)
DIFUSIÓN SIMPLE
Se define como el proceso por el cual se produce un flujo neto de moléculas que pasa a través de una membrana permeable sin que exista un aporte externo de energía. No requiere de un aporte de energía debido a que su principal fuerza impulsora es el aumento de la entropía total del sistema.
El proceso de difusión simple es de vital importancia para el transporte de moléculas pequeñas a través de las membranas celulares. (WikiSabio, 2017)
ÓSMOSIS
La ósmosis es un fenómeno físico relacionado con el comportamiento de un sólido como soluto de una solución ante una membrana semipermeable para el solvente pero no para los solutos. Tal comportamiento entraña una difusión simple a través de la membrana, sin “gasto de energía”. La ósmosis del agua es un fenómeno biológico importante para el metabolismo celular de los seres vivos. (WikiSabio, 2017)
DIÁLISIS
La diálisis es un proceso mediante el cual se extraen las toxinas y el exceso de agua de la sangre, y que se utiliza como terapia renal sustitutiva tras la pérdida de la función renal en personas con fallo renal. Razones para realizar diálisis: Encefalopatía urémica, Pericarditis, Acidosis, Insuficiencia cardiaca, Edema pulmonar o Hiperpotasemia.
La diálisis puede usarse para aquellos con un trastorno agudo de la función renal (insuficiencia renal aguda) o progresiva pero empeorando crónicamente la función renal - un estado conocido como enfermedad renal crónica en etapa 5 (antes conocida como insuficiencia renal crónica). Esta última forma puede desarrollarse durante meses o años, pero en contraste con la insuficiente renal aguda, no suele ser reversible, considerándose la diálisis como una "medida de espera" hasta que se pueda realizar un trasplante renal, o a veces como la única medida de apoyo en los casos en los que un trasplante sería inapropiado. (WikiSabio, 2017)
ADSORCIÓN
La adsorción es un proceso por el cual átomos, iones o moléculas son atrapados o retenidos en la superficie de un material en contraposición a la absorción, que es un fenómeno de volumen. Es decir, es un proceso en el cual por ejemplo un contaminante soluble (adsorbato) es eliminado del agua mediante el contacto con una superficie sólida (adsorbente). El proceso inverso a la adsorción se conoce como desorción. (WikiSabio, 2017)
FENOMENOS FÍSICOS-QUÍMICOS
Son los cambios que presentan las sustancias cuando al reaccionar unas con otras, pierden sus características originales y dan lugar a otra sustancia, con propiedades diferentes. Como ejemplos se tienen los siguientes: la combustión de materiales como el papel, un cerillo o el gas casero; la oxidación de un clavo; el efecto que produce un ácido sobre un metal; la reacción de una sustancia con otra, como sería el caso del hidrogeno con el oxígeno para formar agua, o el del sodio con el cloro para formar cloruro de sodio.
Ejemplos muy representativos de fenómenos físicos y químicos son la elasticidad y la combustión, respectivamente. (WikiSabio, 2017)
MAGNITUDES Y MEDIDAS
Magnitud: Es toda propiedad de los cuerpos que se puede medir. Por ejemplo: temperatura, velocidad, masa, peso, etc.
Medir: Es comparar la magnitud con otra similar, llamada unidad, para averiguar cuántas veces la contiene.
Unidad: Es una cantidad que se adopta como patrón para comparar con ella cantidades de la misma especie. Ejemplo: Cuando decimos que un objeto mide dos metros, estamos indicando que es dos veces mayor que la unidad tomada como patrón, en este caso el metro. (Univirtual, 2015)
Sistema Internacional de unidades
Para resolver el problema que suponía la utilización de unidades diferentes en distintos lugares del mundo, en la XI Conferencia General de Pesos y Medidas (París, 1960) se estableció el Sistema Internacional de Unidades (SI). Para ello, se actuó de la siguiente forma:
- En primer lugar, se eligieron las magnitudes fundamentales y la unidad correspondiente a cada magnitud fundamental. Una magnitud fundamental es aquella que se define por sí misma y es independiente de las demás (masa, tiempo, longitud, etc.).
- En segundo lugar, se definieron las magnitudes derivadas y la unidad correspondiente a cada magnitud derivada. Una magnitud derivada es aquella que se obtiene mediante expresiones matemáticas a partir de las magnitudes fundamentales (densidad, superficie, velocidad).
En el cuadro siguiente puedes ver las magnitudes fundamentales del SI, la unidad de cada una de ellas y la abreviatura que se emplea para representarla:
Magnitud fundamental
|
Unidad
|
Abreviatura
|
m
| ||
kg
| ||
s
| ||
K
| ||
A
| ||
cd
| ||
mol
|
Múltiplos y submúltiplos de las unidades del SI
| |||||
Prefijo
|
Símbolo
|
Potencia
|
Prefijo
|
Símbolo
|
Potencia
|
giga
|
G
|
109
|
deci
|
d
|
10-1
|
mega
|
M
|
106
|
centi
|
c
|
10-2
|
kilo
|
k
|
103
|
mili
|
m
|
10-3
|
hecto
|
h
|
102
|
micro
|
µ
|
10-6
|
deca
|
da
|
101
|
nano
|
n
|
10-9
|
- En la siguiente tabla aparecen algunas magnitudes derivadas junto a sus unidades:
Magnitud
|
Unidad
|
Abreviatura
|
Expresión SI
|
m2
|
m2
| ||
m3
|
m3
| ||
metro por segundo
|
m/s
|
m/s
| |
N
|
Kg·m/s2
| ||
J
|
Kg·m2/s2
| ||
kilogramo/metro cúbico
|
Kg/m3
|
Kg/m3
|
ENERGÌA Y FUERZA
Fuerza es todo agente capaz de modificar la cantidad de movimiento o la forma de los cuerpos materiales.
La fuerza es la causa del cambio, energía la capacidad de cambiar. Una es potencial, la otra es energía en acción. La materia cambia por la acción de fuerza, que es una manifestación de la energía. Materia y energía pueden transformase mutuamente.
La energía es una capacidad de la materia. Así la materia lleva en sí misma la posibilidad de cambio. La materia es la fuente del cambio, la creadora del
En física, energía se define como la capacidad para realizar un trabajo. En tecnología y economía, energía se refiere a un recurso natural para extraerla, transformarla y darle un uso industrial o económico.
En física clásica, la ley universal de conservación de la energía indica que la energía ligada a un sistema aislado permanece constante en el tiempo. Eso significa que para multitud de sistemas físicos clásicos la suma de la energía mecánica, la energía calorífica, la energía electromagnética, y otros tipos de energía potencial es un número constante.
Por ejemplo, la energía cinética se cuantifica en función del movimiento de la materia, la energía potencial según propiedades como el estado de deformación o a la posición de la materia en relación con las fuerzas que actúan sobre ella, la energía térmica según su capacidad calorífica, y la energía química según la composición química. (Valcarce, 2014)
ELASTICIDAD Y RESISTENCIA DE LOS TEJIDOS HUMANOS
La elasticidad es una propiedad que también se encuentra en muchos órganos, tejidos y músculos de los organismos, teniendo esto relación con la capacidad de crecer y volverse elásticos de acuerdo a diferentes situaciones. Un ejemplo claro de órgano elástico es la del estómago, que puede aumentar varias veces su tamaño original para luego volver a su estado de reposo luego de haberse realizado el proceso de alimentación. Normalmente, en el caso de los órganos y músculos, la elasticidad tiene que ver con una correcta hidratación ya que la ausencia de agua resquebraja y atrofia a los diferentes tejidos. La resistencia es la tendencia de un material a resistir el flujo de corriente y es específica para cada tejido, dependiendo de su composición, temperatura y de otras propiedades físicas.
Los nervios, encargados de transmitir señales eléctricas, los músculos, y los vasos sanguíneos con su alto contenido en electrolitos y agua son buenos conductores. Los huesos, los tendones y la grasa tienen una gran resistencia y tienden a calentarse y coagularse antes que transmitir la corriente.
Alrededor de 85% de la masa muscular esquelética del ser humano está compuesta 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. (Rodriguez,2017)
ENERGIA
Es un concepto utilizado en el campo de las ciencias naturales en general; es una propiedad que le permite a cualquier objeto físico realizar algún trabajo. Todas las transformaciones que puede percibir el hombre de la naturaleza son producto de algún tipo de energía, ésta última es la fuente de todo movimiento. Se manifiesta con cambios físicos y químicos, como por ejemplo el derretimiento de un hielo (físico) o el proceso digestivo del hombre (químico). La energía es un concepto abstracto, es decir, no se refiere a un objeto físico, es una herramienta matemática para asignar el estado de un sistema físico. (Gonzales, 2011)
LEYES DE LA TERMODINÁMICA Y SU INTERRELACIÓN CON LOS SERES VIVOS, INCLUIDOS LOS SERES HUMANOS.
La primera ley de la termodinámica ( entalpía) establece que la energía no se crea ni se destruye sino que se transforma de una manera a otra, en relación con los sistemas vivos al incorporar materia orgánica esta se desmorona en moléculas orgánicas más sencillas y simples con producción de energía química indispensable para satisfacer todas las necesidades energéticas del organismo, un ejemplo de ello sería la respiración celular aerobia, por esta vía metabólica la materia orgánica incorporada es transformada en energía química ( atp) necesaria para satisfacer todos los procesos de energía que el organismo lo requiera, o bien, una simple cadena trófica, en donde la materia orgánica producida por los fotótrofos es degradada por los otros eslabones tróficos con producción de energía química y calórica, en el organismo vivo, la energía se transforma de una manera a otra, por ejemplo, las luciérnagas utilizan el atp para generar energía bioluminiscente.
La segunda ley de la termodinámica (entropía), habla del grado de desorden o aleatoriedad en los sistemas vivos, cuando ocurre una transformación de energía, parte de esa energía disponible es utilizada por el organismo y parte no, por ej., en la respiración celular aerobia, la energía química sintetizada por fosforilación oxidativa es retenida en el organismo para satisfacer sus funciones vitales y parte de la energía no disponible, la calórica, se disipa hacia el exterior, en el caso de los metazoos superiores, específicamente aves y mamíferos, al generarse energía calórica por "combustión biológica", la energía calórica es retenida en el organismo en proporciones bajas (40%), el resto se disipa como calor hacia el medio externo, esto explica la homeostasis constante que poseen estos vertebrados, como son animales de sangre caliente ( homeotermos), el calor desprendido al oxidar biológicamente un principio nutritivo hace que su medio interno sea constante a pesar de las variaciones climáticas en el ambiente externo, el desorden o aleatoriedad de las moléculas en el ser vivo es producida por la energía calórica al transformase la materia en energía. (Romero,2014)
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FENÓMENOS TERMODINÁMICOS
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.
La entropía (simbolizada como S) es la magnitud física que mide 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. (Domingo, 2015)
FENÓMENOS HOMEOSTÁTICOS DE REGULACIÓN DEL CUERPO HUMANO
TEMPERATURA
La temperatura corporal depende de las condiciones de temperatura ambiental y de actividad física, ya que de la energía total liberada durante el metabolismo se emplea aproximadamente una quinta parte en el trabajo y lo demás se libera en forma de calor; este calor debe ser disipado para mantener las condiciones de temperatura adecuadas en el cuerpo humano. Hay dos tipos de temperaturas, la temperatura central (núcleo: cerebro, grandes vasos, vísceras, músculo profundo, sangre) se mantiene constante.
La temperatura periférica (piel, mucosas, músculos, extremidades, etc.) es variable. La temperatura normal del cuerpo de una persona varía dependiendo de su género, su actividad reciente, el consumo de alimentos y líquidos, la hora del día y, en las mujeres, de la fase del ciclo menstrual en la que se encuentren.
Proceso mediante el cual un grupo de seres vivos denominados homeotermos mantienen su temperatura corporal dentro de unos límites, independientemente de la temperatura ambiental. El proceso consume energía química procedente de los alimentos ya que estos organismos tienen mecanismos para producir calor en ambientes fríos o para ceder calor en ambientes cálidos, conocidos en su conjunto como termorregulación. Estos mecanismos están situados en el hipotálamo, la piel, el aparato respiratorio, etc.
RADIACIÓN TÉRMICA O CALORÍFICA Se denomina radiación térmica o radiación calorífica a la emitida por un cuerpo debido a su temperatura. Todos los cuerpos emiten radiación electromagnética, siendo su intensidad dependiente 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.
La materia en un estado condensado (sólido o líquido) emite un espectro de radiación continuo. La frecuencia de onda emitida por radiación térmica es una función de densidad de probabilidad que depende solo de la temperatura.
debido a su temperatura. Todos los cuerpos emiten radiación electromagnética, siendo su intensidad dependiente 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.
La materia en un estado condensado (sólido o líquido) emite un espectro de radiación continuo. La frecuencia de onda emitida por radiación térmica es una función de densidad de probabilidad que depende solo de la temperatura.
debido a su temperatura. Todos los cuerpos emiten radiación electromagnética, siendo su intensidad dependiente 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.
La materia en un estado condensado (sólido o líquido) emite un espectro de radiación continuo. La frecuencia de onda emitida por radiación térmica es una función de densidad de probabilidad que depende solo de la temperatura.
EVAPORACIÓN
La evaporación es un proceso físico en el que un líquido y un sólido se convierten gradualmente en gas. Considerando que en este proceso el agua se calienta al absorber energía calórica del sol tomando en cuenta que esta, la fuente de energía del sol y que esto permite culminar la fase. La energía necesaria para que un gramo de agua se convierta en vapor es de 540 calorías a 100 ºC valor conocido cómo calor de evaporación. Al ocurrir la evaporación la temperatura del aire baja.
SUDOR
Es la producción y evaporación de un fluido, que consiste principalmente de agua, así como una cantidad más pequeña de cloruro de sodio (el componente principal de la "sal de mesa"), a través de las glándulas sudoríparas de la piel de los mamíferos. El sudor también contiene los productos químicos u odorantes 2-metilfenol (o-cresol) y 4-metilfenol (p-cresol).
En los humanos, la sudoración es principalmente un medio de termorregulación, aunque se haya propuesto que los componentes del sudor del macho pueden actuar como feromonas. La evaporación del sudor en la superficie de la piel tiene un efecto refrescante debido al calor latente de la evaporación del agua. De ahí que, en ambientes calurosos, o cuando los músculos del individuo se calientan debido al esfuerzo, se produzca más sudor. (Aréchiga, 2000)
REGULACIÓN DE CALOR EN LOS ANIMALES
Se define como el mantenimiento de la temperatura corporal dentro un margen específico. Regula el calor, tanto su producción (termogénesis) como su pérdida (termólisis). Puede auto regular la temperatura corporal y también puede usarlo como síntomas para indicar alguna afección o anomalía en el organismo ya sea aumentando o disminuyendo la temperatura por medio de la vasodilatación o la vasoconstricción.
En otras palabras, es la homeostasis de la temperatura, la cual implica el mantenimiento y equilibrio de la temperatura interna del cuerpo en niveles constantes.
El mantenimiento de la temperatura corporal es posible por la capacidad que tiene el cuerpo para poner en marcha una serie de mecanismos que favorecen el equilibrio entre la producción y la pérdida de calor. Cuando la producción de calor en el cuerpo es mayor a la velocidad a la que se está perdiendo, se acumula el calor dentro del cuerpo y aumenta la temperatura corporal. Al contrario, cuando la pérdida de calor es mayor, descienden el calor y la temperatura corporal.
TERMORREGULACIÓN
La termorregulación es la capacidad del cuerpo para regular su temperatura, dentro de ciertos rangos, incluso cuando la temperatura circundante es muy diferente. Los animales homeotermos tienen capacidad para regular su propia temperatura.
La temperatura normal del cuerpo de una persona varía dependiendo de su sexo, su actividad reciente, el consumo de alimentos y líquidos, la hora del día y, en las mujeres, de la fase del ciclo menstrual en la que se encuentren.
Tradicionalmente la Medicina considera que la temperatura corporal normal -tomada oralmente- oscila entre 36,5 y 37,5 °C en el adulto saludable; el valor promedio viene a ser 37 °C. Tres estudios diferentes recientes, sugieren que la temperatura promedio en adultos saludables es de 36,7 °C. Las variaciones entre los tres estudios (con una sola desviación estándar) son las siguientes:
36,5 a 37,9 °C.
36,3 a 37,1 °C en varones; 36,5 a 37,3 °C en mujeres.
36,6 a 37,3 °C.
PROCESO DE LA 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.
-Absorción: los nutrientes representados por moléculas sencillas pasan del sistema digestivo a la sangre para ser distribuidos a todo el cuerpo.
-Agestiones: el proceso a través del cual se expulsan los desechos de la digestión como materia fecal hacia el exterior. (Martinez, 2016)
ESTRATEGIAS METABOLICAS DE LOS SERES VIVOS
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 fosforillos 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. (Martinez, 2016)
NUTRIENTES PRINCIPALES
HIDRATOS DE CARBONO
Los Hidratos de Carbono aportan la energía necesaria diariamente para las diferentes funciones del organismo. El consumo de Hidratos de Carbono en los países desarrollados es muy inferior al recomendado, además es característico dentro de este porcentaje un excesivo consumo de carbohidratos de rápida absorción, cuyo exceso se relaciona con un aumento del depósito graso en el organismo y con la aparición de la caries dental.
La mayoría de los carbohidratos a incluir en la dieta deben ser de absorción lenta, ricos en almidón como pan, pastas, arroz, legumbres, patatas.
• Hidratos de Carbono Simples o de absorción rápida:
⁃ Monosacáridos
⁃ glucosa (uvas y cebolla)
⁃ fructosa (azúcar de los frutos y miel)
⁃ galactosa (leche)
⁃ Disacáridos
⁃ sacarosa (azúcar común)
⁃ maltosa
⁃ lactosa (leche y derivados lácteos)
Los lácteos y la fruta, aportan vitaminas, minerales y fibra. Los Hidratos de Carbono simples que debemos evitar son aquellos que no aportan más nutrientes que el propio azúcar, son los llamados productos refinados. (Martinez, 2016)
CLASIFICACION DE LOS NUTRIENTES
SISTEMAS BIOFÍSICOS MECÁNICOS
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.
Tenemos diferentes tipos de energía:
- Energía Mecánica: Se divide en energía potencial que es la que tienen los cuerpos debidos a su posición y la energía cinética que es la que tienen debido a su velocidad. Es decir que la energía mecánica es la que poseen los cuerpos debido a su movimiento.
- Energía Térmica: Es la energía que posee un cuerpo de acuerdo a la cantidad de calor que puede absorber.
- Energía Química: Es la energía que posee un cuerpo debido a sus estructuras internas.
FUERZA
Es toda acción que tiende a variar el estado de movimiento o de reposo de un cuerpo. En el cuerpo humano las fuerzas son desarrolladas por los músculos, los cuales tiran desde los puntos de inserción para producir movimiento. Dado que para definir una fuerza además de su valor absoluto necesitamos conocer su dirección y sentido, las fuerzas son cantidades vectoriales. La unidad utilizada por el Sistema Internacional es el Newton que representa la fuerza que hay que imprimirle a una masa de 1Kg para acelerarla 1m/s2. (Gonzales, 2011)
ELASTICIDAD Y RESISTENCIA DE LOS TEJIDOS HUMANOS
Alrededor de 85% de la masa muscular esquelética del ser humano está compuesta 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. (Rodriguez, 2017)
LEYES DE NEWTON
Las Leyes de Newton, también conocidas como Leyes del movimiento de Newton, son tres principios a partir de los cuales se explican la mayor parte de los problemas planteados por la dinámica, en particular aquellos relativos al movimiento de los cuerpos.
PRIMERA LEY DE NEWTON O LEY DE LA INERCIA
Esta ley postula que un cuerpo u objeto permanece en estado de reposo o de movimiento uniforme salvo que actúe sobre él algún otro cuerpo. Cuando el total de todas las fuerzas que actúan sobre un cuerpo u objeto equivale a cero, entonces se dice que éste se halla en un estado de equilibrio.
SEGUNDA LEY DE NEWTON O PRINCIPIO FUNDAMENTAL DE LA DINÁMICA
La aceleración resulta cuando se aplican fuerzas externas desbalanceadas sobre un objeto. Esta ley describe la relación existente entre la fuerza aplicada, masa y aceleración. La ley de Newton postula que la aceleración de un objeto es directamente proporcional a las fuerzas desbalanceadas que actúan sobre éste e inversamente proporcional a la masa de dicho objeto.
TERCERA LEY DE NEWTON O PRINCIPIO DE ACCIÓN Y REACCIÓN
La tercera ley de Newton establece que siempre que un objeto ejerce una fuerza sobre un segundo objeto, este ejerce una fuerza de igual magnitud y dirección pero en sentido opuesto sobre el primero. (Universidad de Salamanca, 2010)
RESISTENCIA Y ESTRUCTURA DE LOS MÚSCULOS Y HUESOS
HUESOS
Es un tejido de sostén altamente especializado y caracterizado por su rigidez y dureza. Conforma el armazón del cuerpo humano.
Según Badoux: son barras componentes del aparato locomotor, solidas o huecas, sujetas a una moderada tendencia a la curvatura en condiciones de carga excéntrica.
Son aproximadamente 206 a 208 huesos en cuya composición tenemos la matriz ósea (glucoproteínas, proteínas, fibras de colágeno y sales minerales) y las células que los constituyen (osteocitos, osteoblastos y osteoclastos).
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 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. (Ferreti, 2013)
MÚSCULOS
En el organismo hay 650 músculos y esto representa del 40 al 50% del peso. La principal función de los músculos es contraerse y alongarse, para así poder generar movimiento y realizar funciones vitales. Además, desempeñan otras funciones como mantener el equilibrio o postura del esqueleto, proteger y sujetar los órganos internos y participar de procesos corporales, como la generación de calor.
Estructura de los músculos.- El músculo está cubierto por una capa de tejido conectivo denominada epimisio, el cual mantiene su estructura interna unida.
La estructura interna de un músculo tiene como unidad básica la fibra muscular, que es una célula multinucleada (varios núcleos), elástica y de forma cilíndrica, agrupada en centenares de fascículos. Cada fibra muscular está rodeada de una vaina llamada endomisio, y cada uno de los fascículos está envuelto por el perimisio.
Resistencia de los músculos.- Es la capacidad de un músculo para realizar contracciones repetidas durante un periodo de tiempo sin fatiga.; esta calidad depende en gran medida de la cantidad de oxígeno que el sistema cardiorrespiratorio consigue transportar hacia los músculos. (Bosh, 2017)
CONTRACCIÓN MUSCULAR
Para que los músculos se muevan y sostengan nuestro cuerpo y sus órganos, se deben realizar dos acciones musculares, la contracción y la relajación.
Contracción.- 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. (Bosch, 2017)
ARTICULACIONES
Las articulaciones son los puntos de unión entre 2 o más huesos. Permiten el movimiento y ayudan a amortiguar las fuerzas que actúan sobre el cuerpo cuando nos movemos.
Su forma depende de la cantidad de movimiento que los huesos deben tener entre sí (movimientos en 1, 2 o 3 ejes). Sus funciones son de constituir puntos de unión del esqueleto y producir movimientos mecánicos, proporcionándole elasticidad y plasticidad al cuerpo, además de ser lugares de crecimiento.
Las articulaciones pueden clasificarse en dos enormes clases:
- Por su estructura:
Morfológicamente, los diferentes tipos de articulaciones se clasifican según el tejido que las une en varias categorías: fibrosas, cartilaginosas, sinoviales o diartrodias.
- Por su función:
Fisiológicamente, el cuerpo humano tiene diversos tipos de articulaciones, como la sinartrosis (no móvil), anfiartrosis (con movimiento muy limitado -por ejemplo la columna vertebral-) y diartrosis (mayor amplitud o complejidad de movimiento).
Existen tres tipos de articulaciones:
- Móviles: también llamadas diartrosis o sinoviales, son las articulaciones que tienen mayor amplitud de movimientos. Son las que unen huesos de las extremidades con el tronco, los hombros o las caderas. - Semimóviles: también llamadas anfiartrosis, son las que realizan movimientos limitados, como las articulaciones entre las vértebras. - Fijas: conocidas también como sinartrosis, la mayoría se encuentra en el cráneo y no necesita movimientos, porque la función principal es proteger los órganos internos.
Estructura de la articulación
- Cartílago articular: En el lugar donde los huesos se encuentran con una articulación están forrados de una almohadilla protectora de cartílago que evita que los huesos entren en contacto entre ellos y se desgasten durante los movimientos.
- La cápsula articular: Se trata de un manguito de tejido conectivo fibroso que va de un hueso a otro, manteniendo las superficies articulares en contacto. Esta reforzada en ciertas zonas para impedir ciertos movimientos.
- Membrana sinovial: Es una membrana que recubre la cara interna de la cápsula y que se encarga de segregar y con' tener el fluido sinovial.
- El fluido sinovial: líquido que llena la articulación. Tiene dos funciones, nutrir al cartílago y permite el deslizamiento suave gracias a que lubrifica las superficies de contacto.
- Ligamento: Banda fibrosa que une dos huesos vecinos. Puede ser un espesamiento de la cápsula, localizadas dentro de ella o fuera de ella. Formados por tejido conjuntivo y fibrocartílago en las inserciones. Su función es restringir ciertos movimientos y dar estabilidad a la articulación. Son laxos en dirección a los movimientos permitidos.
- Menisco: Bandas de fibrocartílago que permiten que superficies óseas sean congruentes. (Garcia, 2010)
BIOMECANICA DE LA MARCHA HUMANA
La forma específica que el hombre ha desarrollado para desplazarse en su entorno se conoce como marcha humana. Es un proceso en cual el cuerpo humano, en posición erguida, se mueve hacia delante, siendo su peso soportado por ambas piernas. Mientras el cuerpo se sostiene por la pierna de apoyo la otra pierna se balancea hacia delante como preparación para el siguiente apoyo.
CICLO DE LA MARCHA
El ciclo de marcha es la secuencia de acontecimientos que tienen lugar desde el contacto de un talón con el suelo, hasta el siguiente contacto del mismo talón con el suelo. Durante un ciclo de marcha completa, cada miembro inferior pasa por dos fases:
A) Fase de apoyo: en la cual el pie de referencia está en contacto con el suelo.
B) Fase de oscilación: en la que el pie de referencia está suspendido en el aire.
Fase de apoyo está dividida en 5 intervalos:
1. Contacto del talo: instante en que el talón toca el suelo.
2. Apoyo plantar: contacto de la parte anterior del pie con el suelo.
4. Elevación del talón: instante en que el talón se eleva del suelo.
5. Despegue del pie: momento en el que los dedos se elevan del suelo (Hernandez, 2010).
Fase de oscilación en 3 subfases: inicial, media y final
Bibliografia
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http://wikisabio.com/fenomenos-biofisicos-moleculares/
http://univirtual.utp.edu.co/pandora/recursos/2000/2359/2359.pdf
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