FENÓMENOS
BIOFÍSICOS
Son
procesos que se realizan en los
seres vivos, los cuales se basan en leyes físicas y físico-químicas dando lugar
a la
formación de dichos
fenómenos. Los fundamentos
moleculares de la Biofísica se rigen en las biomoléculas, o
macromoléculas, y su funcionamiento en todo aspecto.
Fenómenos de superficie
Varios de los procesos biológicos
tienen que ver con los diferentes fenómenos que suceden en una superficie de contacto,
que se encuentran especialmente separadas en
pequeñas partículas. Estas
superficies se les
conoce con el nombre
de interfaces y
los fenómenos que
en estas ocurren
se les conoce como fenómenos de superficie. En
conclusión los fenómenos de superficie son varios fenómenos
que se producen
en una superficie
de contacto la
cual se encuentra distanciada por
partículas muy pequeñas. Las fuerzas de cohesión y de repulsión
intermolecular influyen en
las propiedades que
se encuentran en la materia, tales como: el punto de
ebullición, de fusión, el calor de vaporización y la
tensión superficial. Dentro
de una interface,
rodeando a una
molécula se presentan
atracciones proporcionadas; en
cambio en la
superficie, dicha molécula se
encuentra únicamente rodeada
por moléculas que
son atraídas hacia el
interior del líquido
por las moléculas
que la rodean,
al realizar dicho proceso
el líquido se
comporta como si
estuviera rodeado por
una membrana invisible.
TENSIÓN
SUPERFICIAL
La tensión
superficial se encuentra
dentro de los
fenómenos de superficie
y esta es la
tendencia que posee
un líquido para
disminuir su extensión
hasta llegar a obtener una energía superficial baja lo cual hará que
este sea estable. En la actualidad
se ha permitido
demostrar que para
determinar la medición correspondiente a
la tensión superficial
es necesario considerar
la fuerza, la presión
y la deformación
que esta puede
presentar. En general es
la fuerza producida por una
superficie que se encuentra dividida por la longitud del borde de la misma, es
decir su perímetro. Se le define también como “la fuerza que una superficie
ejerce sobre un contorno, perpendicularmente a él, dirigida hacia el seno de la
superficie y tangencialmente a ella”.
Coeficiente de la tensión superficial:
Según la fórmula: F1= T .1F1 es la fuerza que ejercen ambas caras de la
película líquida presente en un recipiente, con eso solo hay que dividir por 2
la constante k para que se cumpla con la fórmula. T = k/2 Por tanto T es el
coeficiente de tensión superficial el cual coincide de forma numérica con la
fuerza que se ejerce sobre 1cm. de longitud. Por tanto si la fuerza se mide en
dinas y el coeficiente de tensión superficial en centímetros las unidades son
dyn/cm.
Propiedades
de la tensión superficial
• La fuerza no varía al aumentar la
superficie por tanto, no es elástica.
• La fuerza está dada por las fases
de contacto que se presenten.
•La tensión superficial se da en
una determinada interface.
• El coeficiente de tensión de una
interface depende de la temperatura.
PRESIÓN
HIDROSTÁTICA
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Características Esta presión es aquella que se genera en el interior de toda masa o materia en estado líquido provocada por el peso del líquido en un cuerpo sumergido. Una forma de expresar dicha presión en una fórmula es evaluando la presión del líquido sobre el cuerpo sumergido, a una altura específica del fluido. La presión hidrostática de un fluido en su contenedor provoca una fuerza perpendicular a los bordes o paredes de dicho recipiente, sin importar la dirección a la que se encuentre dirigido. Dicha presión dependerá de la densidad y la altura del fluido o líquido con referencia al punto en el que se está midiendo.
ADHESIÓN
La Adhesión
es un fenómeno
de superficie que
se produce en
la unión entre dos
superficies distintas. Es
la fuerza con
la que se
atraen moléculas de diferente
clase necesitándose dos
elementos: El adhesivo
y el adherente.
El adherente es el
cuerpo que posee mayor
energía en la
superficie capaz de atraer
al adhesivo y esa propiedad
se llama energía
superficial. Ejemplos: Gotas
de agua
en el parabrisas. Gotas de agua en una telaraña. Residuos de los alimentos
en el esmalte
de los dientes.
ADHESIVO ADHERENTE COHESION Es
la atracción entre
moléculas de la
misma clase que
mantiene unidas las partículas de una sustancia. Este fenómeno de
superficie da lugar a la formación de
los tres estados
de la naturaleza:
Solido Liquido Gaseoso Sólidos: la
cohesión es máxima
sus espacios intermoleculares, están fuertemente atraídas las moléculas por
ello son poco deformadas.
Propiedades:
Dureza: Es la resistencia superficial a
ser rayados y penetrados.
Maleabilidad: Es la resistencia que presentan
los sólidos al soportar fuerzas de presión sin romperse.
Ductibilidad: Es la resistencia que presentan
los sólidos al soportar fuerzas de tensión
sin romperse hasta
su límite elástico.
En los sólidos,
la cohesión depende de
cómo se encuentran
distribuidos los átomos,
las moléculas y los iones,
dependiendo del estado
de equilibrio de
las partículas atómicas. Líquidos: la cohesión es mínima,
razón por la cual las moléculas se separan o dispersan fácilmente.
Propiedades: Escurrimiento o
fluidez Los líquidos
si se concentra
En los líquidos, la cohesión se
refleja en la tensión superficial. Gases: la cohesión es nula por
ello son expandibles
o volátiles. En
los gases la fuerza de
cohesión puede observarse en su licuefacción. La cohesión
es la causa de que el agua forme gotas.
Diferencia entre cohesión
y adhesión: La
cohesión es distinta
de la adhesión porque
la cohesión es
la fuerza de
atracción entre partículas contiguas dentro
de un mismo
cuerpo, mientras que
la adhesión es
la interacción entre las superficies de distintos cuerpos.
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.
En el agua la fuerza de cohesión es
elevada por causa de los puentes de hidrogeno que mantienen las moléculas de
agua fuertemente unidas, formando una estructura compacta que la convierte en
un líquido casi incompresible. Al no poder comprimirse puede funcionar en
algunos animales como un esqueleto hidrostático, como ocurre en algunos gusanos
perforadores capaces de agujerear la roca mediante la presión generada por sus
líquidos internos. (Leon, s.f.)
ACCIÓN
CAPILAR
CAPILARIDAD
La
cohesión, la adhesión
y la tensión
superficial causan la
capilaridad (movimiento de agua
hacia arriba de
un capilar). Propiedad
física del agua
en la que avanza por medio de un
canal pequeño que puede ser determinado en micras o milímetros, esto
sucede cuando el agua se encuentra en contacto con las dos paredes del canal,
las cuales pueden permanecer juntas para un mayor ascenso o descenso de la
misma. La capilaridad, es el principio original por el cual el agua logra
circular a través del suelo, para que por medio de unos finos pelillos la
planta logre absorber
los nutrientes necesarios
para su crecimiento adecuado.
DIFUSIÓN
La difusión (también difusión
molecular) es un proceso físico irreversible,
en el que
partículas materiales se
introducen en un
medio que inicialmente estaba
ausente, aumentando la entropía (Desorden molecular) del sistema conjunto
formado por las
partículas difundidas o
soluto y el medio donde
se difunden o
disuelven. Normalmente los
procesos de difusión
están sujetos a la
Ley de Fick. La membrana
permeable puede permitir
el paso de partículas
y disolvente siempre
a favor del
gradiente de concentración. La difusión,
proceso que no
requiere aporte energético,
es frecuente como
forma de intercambio celular.
ÓSMOSIS
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Según la concentración de solventes
y solutos se pueden clasificar los medios en:
· Hipotónicos: cuando la concentración de soluto
es menor respecto al medio con el que se compara
· Hipertónico: cuando la concentración de soluto
es mayor respecto al medio con el que se compara.
· Isotónico: cuando ambos medios tienen la
misma concentración.
A la presión que ejerce el solvente
(agua) sobre la cara de la membrana donde hay menor concentración hacia el
compartimento de mayor concentración se le denomina presión osmótica.
Ósmosis en los seres vivos
En los seres vivos la ósmosis es
un proceso fundamental ya
que para la supervivencia de las células es fundamental mantener lo que se
llama el equilibrio osmótico necesario para que la célula pueda realizar sus
funciones.
La osmosis es un proceso que afecta
tanto de manera interna como de manera externa. Externamente es importantísimo
para los seres vivos que están expuestos a ambientes con salinidad y alta
presión osmótica como pueden ser aquellos que viven en el océano o en
saladares. Por este motivo, los seres vivos han desarrollado sistemas de
osmoregulación que les permiten vivir en diferentes ambientes desde los
más extremos hasta los menos agresivos desde este aspecto. (Costas, s.f.)
EJEMPLOS:
Riñones: Los glomérulos renales absorben
gran cantidad de agua al filtrar continuamente la sangre, pero a través de los
tubos contorneados y del asa del Henle se reabsorbe prácticamente toda el agua
y una cantidad variable de sales. La eliminación, tanto de agua como de sales,
en la orina depende de las cantidades ingeridas.
Intestino
grueso: La
absorción de agua y sales a través de la mucosa intestinal origina la formación
de heces más sólidas y más salinas a medida que se incrementan las pérdidas de
agua. Esto ocurre, por ejemplo en lugares con climas muy cálidos.
Piel:
A través de la
piel se eliminan cantidades variables de agua y sales en forma de sudor. En las
zonas desérticas, el sudor es menos concentrado que en las zonas más templadas,
y como el volumen excretado para regular la temperatura es muy elevado, es
imprescindible el aporte exógeno de agua y sales. (Anónimo, Capilaridad, 2014)
DIÁLISIS
Clasificación
Hay dos tipos de diálisis: la
hemodiálisis y la diálisis peritoneal.
-La hemodiálisis: Es la forma más frecuente de tratar una
insuficiencia renal avanzada. Este tipo
de diálisis filtra la sangre en el exterior del cuerpo utilizando una máquina
que es del tamaño aproximado de una lavavajillas o un poco más pequeña.
Esta máquina extrae sangre del
cuerpo de la persona a través de un tubo y la filtra. Después de haber limpiado
la sangre, la máquina vuelve a bombear la sangre al cuerpo de la persona a
través de otro tubo.
La hemodiálisis se suele llevar a
cabo en una clínica espacial llamada centro de diálisis.
-La diálisis peritoneal: Ocurre en el interior del cuerpo de la
persona y se suele hacer en la casa del paciente. Este tipo de diálisis utiliza
una solución limpiadora especial y la membrana abdominal del paciente a modo de
filtro.
La solución limpiadora (llamada
dialisato) se introduce en el interior del abdomen a través de un catéter. Los
productos de desecho y el fluido sobrante pasan de la membrana abdominal a la
solución limpiadora. Luego se extrae la solución del cuerpo a través del
catéter y se elimina. (KidsHealth , 2015)
ADSORCIÓN
La adsorción es el
fenómeno de sorción en el que una sustancia A (adsorbato) presente en una fase
fluida (líquido o gas) queda adherida a la superficie de una sustancia B en
fase sólida (adsorbente). No hay transferencia de masa entre las fases, sino
que el adsorbato crea una capa superficial sobre el adsorbente.
 La adsorción se puede producir también
por fenómenos físicos o químicos. La adsorción es un fenómeno exotérmico que
ocurre de forma espontánea hasta que el adsorbente queda saturado. La capacidad
de adsorción, al ser un fenómeno superficial, depende en gran medida de la
superficie expuesta del adsorbente. La mayoría de adsorbentes comerciales se
distribuyen en forma microcristalina para aumentar la superficie por volumen.
Por ejemplo, el carbón activado presenta superficies de hasta 1200 m2 por gramo
de producto. Otros adsorbentes muy utilizados son el gel de sílice, la alúmina
activada y la zeolita. |
Véase también en:
https://es.scribd.com/doc/238291769/FENOMENOS-BIOFISICOS-MOLECULARES
https://www.buenastareas.com/ensayos/Fen%C3%B3menos-Biof%C3%ADsicos-Moleculares-Transporte-a-Trav%C3%A9s/5959906.html
https://hernanleon1002.wordpress.com/fisica-de-fluidos-y-termodinamica/segundo-corte/marco-teorico/tension-superficial/
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/surten2.html
https://cienciaybiologia.com/osmosis/
https://definicion.de/capilaridad/
https://kidshealth.org/es/teens/kidney-dialysis-esp.html
https://curiosoando.com/que-diferencia-absorcion-y-adsorcion
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