La Física En Relación A La Biología
Páginas: 8 (1999 palabras)
Publicado: 22 de octubre de 2012
Metabolismo humano.
Una de las principales características de los seres vivos, es que obtienen y usan sustancias y energía. Todos los organismos deben asimilar sustancias y energía para crecer, desarrollarse y reproducirse. La combinación de reacciones químicas a través de las cuales un organismo acumula o descompone materiales es llamada metabolismo.
Se puede distinguir un aspecto muyimportante en el metabolismo, como conjunto de procesos físico-químicos que tienen lugar en el organismo humano, y es el intercambio de materia y energía dentro del propio organismo con su entorno.
El intercambio de materia y energía se inicia con el aporte de material exógeno, en forma de alimentos. En la digestión, los alimentos se hidrolizan para dar los correspondientes monómeros: monosacáridos,ácidos grasos, aminoácidos, bases píricas y pirimidínicas, vitaminas, etc. Los monómeros se absorben y se incorporan a las diversas células. Luego pueden seguir dos vías fundamentales: la degradación oxidativa (catabolismo) con producción de energía (ATP y calor), o la biosíntesis de nuevo material celular (anabolismo), para almacenamiento o reposición, consumiendo energía (ATP).
Además de losintercambios de materia, en el metabolismo se producen intercambios de energía, tanto dentro del ser humano como entre éste y su entorno. Existen muchas formas de energía, pero dentro del metabolismo son especiales el calor, el trabajo, y la energía interna.
El calor es el resultado del movimiento de las moléculas que componen un cuerpo. Cuanto mayor es la energía cinética de estas moléculas, mayores la cantidad de calor. La unidad de calor es la caloría, o cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de 1 g de agua 1°C.
El trabajo mecánico es el resultado de aplicar una fuerza a un cuerpo, consiguiendo su desplazamiento, o produciendo en el una deformación. La unidad del trabajo es el Joule (J). Como forma de energía que es, también se puede medir en calorías. La equivalenciacorrespondiente es: 1 cal = 4,18J.
Por el hecho de realizar trabajo y ceder energía por calor, se dice que la primera ley de la termodinámica se puede aplicar a organismos vivos para describirlos de una manera general. La energía interna almacenada en los seres humanos se transforma en otras formas de energía necesarias para mantener y reparar los principales órganos de nuestro cuerpo y setransfiere hacia afuera mediante trabajo, por ejemplo al caminar o al hacer un esfuerzo físico, y por calor cuando el cuerpo está más caliente que su entorno.
Debido a que las tasas de cambio de energía interna, perdida de energía por calor, y perdida de energía por trabajo varían ampliamente según la intensidad y duración de la actividad humana, es conveniente medir los ritmos de cambio ΔU, Q y W. Si sereacomoda la primera ley, estos ritmos de cambio están relacionados por:
En promedio la energía Q sale del cuerpo, y el trabajo es realizado por el cuerpo sobre su entorno, de modo que Q/Δt y W/Δt son negativos. Esto significa que ΔU/Δt sería negativo y la energía interna y la temperatura del cuerpo disminuirían con el tiempo si una persona fuera un sistema cerrado sin forma de ingerir materiao reabastecer su reserva de energía interna. Debido a que todos los animales son sistemas abiertos, incorporan energía interna (energía potencian química) en los procesos de comer y respirar, y así la energía interna y la temperatura del organismo se mantienen constantes.
En general, la energía de la oxidación de los alimentos proporciona el trabajo realizado por el cuerpo y la energía perdidadel cuerpo por calor. ΔU/Δt es el ritmo al cual se agrega energía interna a nuestros cuerpos por el alimento y este término equilibra el ritmo de pérdida de energía por calor Q/Δt, y por trabajo W/Δt.
Bibliografía:
* José M. Macarulla (1994) – Bioquímica humana., Segunda edición. Capitulo 10. - Ed. Reverté.
* Raymond A. Serway, Jerry S. Faughn (2004) – Física. Pág. 367 - Ed. Mc Graw...
Una de las principales características de los seres vivos, es que obtienen y usan sustancias y energía. Todos los organismos deben asimilar sustancias y energía para crecer, desarrollarse y reproducirse. La combinación de reacciones químicas a través de las cuales un organismo acumula o descompone materiales es llamada metabolismo.
Se puede distinguir un aspecto muyimportante en el metabolismo, como conjunto de procesos físico-químicos que tienen lugar en el organismo humano, y es el intercambio de materia y energía dentro del propio organismo con su entorno.
El intercambio de materia y energía se inicia con el aporte de material exógeno, en forma de alimentos. En la digestión, los alimentos se hidrolizan para dar los correspondientes monómeros: monosacáridos,ácidos grasos, aminoácidos, bases píricas y pirimidínicas, vitaminas, etc. Los monómeros se absorben y se incorporan a las diversas células. Luego pueden seguir dos vías fundamentales: la degradación oxidativa (catabolismo) con producción de energía (ATP y calor), o la biosíntesis de nuevo material celular (anabolismo), para almacenamiento o reposición, consumiendo energía (ATP).
Además de losintercambios de materia, en el metabolismo se producen intercambios de energía, tanto dentro del ser humano como entre éste y su entorno. Existen muchas formas de energía, pero dentro del metabolismo son especiales el calor, el trabajo, y la energía interna.
El calor es el resultado del movimiento de las moléculas que componen un cuerpo. Cuanto mayor es la energía cinética de estas moléculas, mayores la cantidad de calor. La unidad de calor es la caloría, o cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de 1 g de agua 1°C.
El trabajo mecánico es el resultado de aplicar una fuerza a un cuerpo, consiguiendo su desplazamiento, o produciendo en el una deformación. La unidad del trabajo es el Joule (J). Como forma de energía que es, también se puede medir en calorías. La equivalenciacorrespondiente es: 1 cal = 4,18J.
Por el hecho de realizar trabajo y ceder energía por calor, se dice que la primera ley de la termodinámica se puede aplicar a organismos vivos para describirlos de una manera general. La energía interna almacenada en los seres humanos se transforma en otras formas de energía necesarias para mantener y reparar los principales órganos de nuestro cuerpo y setransfiere hacia afuera mediante trabajo, por ejemplo al caminar o al hacer un esfuerzo físico, y por calor cuando el cuerpo está más caliente que su entorno.
Debido a que las tasas de cambio de energía interna, perdida de energía por calor, y perdida de energía por trabajo varían ampliamente según la intensidad y duración de la actividad humana, es conveniente medir los ritmos de cambio ΔU, Q y W. Si sereacomoda la primera ley, estos ritmos de cambio están relacionados por:
En promedio la energía Q sale del cuerpo, y el trabajo es realizado por el cuerpo sobre su entorno, de modo que Q/Δt y W/Δt son negativos. Esto significa que ΔU/Δt sería negativo y la energía interna y la temperatura del cuerpo disminuirían con el tiempo si una persona fuera un sistema cerrado sin forma de ingerir materiao reabastecer su reserva de energía interna. Debido a que todos los animales son sistemas abiertos, incorporan energía interna (energía potencian química) en los procesos de comer y respirar, y así la energía interna y la temperatura del organismo se mantienen constantes.
En general, la energía de la oxidación de los alimentos proporciona el trabajo realizado por el cuerpo y la energía perdidadel cuerpo por calor. ΔU/Δt es el ritmo al cual se agrega energía interna a nuestros cuerpos por el alimento y este término equilibra el ritmo de pérdida de energía por calor Q/Δt, y por trabajo W/Δt.
Bibliografía:
* José M. Macarulla (1994) – Bioquímica humana., Segunda edición. Capitulo 10. - Ed. Reverté.
* Raymond A. Serway, Jerry S. Faughn (2004) – Física. Pág. 367 - Ed. Mc Graw...
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