Aspectos fisicoquimicos


CAPÍTULO II


ASPECTOS FISICOQUÍMICOS DEL FUNCIONAMIENTO CELULAR


2.1 Aspectos básicos de fisicoquímica aplicados a la Biología Celular

En termodinámica, un sistema se define como la parte del universo en estudio. Un sistema puede ser un tubo de ensayo, una máquina, una planta o el hombre y el resto del universo se conoce como ambiente.
El organismo humano es un sistemaabierto por que es capaz de intercambiar materia y energía con el medio que lo rodea (ambiente); elimina productos de desecho y genera trabajo y calor.

Primera ley de la termodinámica: o ley de la conservación de la energía
Esta ley nos dice que la energía no se crea ni se destruye, solo se transforma y está representada por la siguiente fórmula matemática: U= Ufinal - Uinicial =q – w. Esto se interpreta como; el cambio de energía (pérdida o ganancia que sufre un sistema (U) corresponde a la diferencia entre el contenido de energía al principio (Uinicial) y al término (Ufinal) del estudio.
La siguiente relación matemática: U = q – w significa que parte de ese cambio de energía se utiliza para hacer trabajo (w) sobre el ambiente y el resto se libera en formade calor (q). Los procesos en el cual se libera calor se llaman exotérmicos (q con signo negativo), y a los que absorven calor se les llama endotérmicos (q con signo positivo). La medida de este intercambio de calor, liberado o absorbido con el ambiente se llama entalpía (H).

Segunda ley de la termodinámica:
El universo tiende hacia al máximo desorden y esta ley provee uncriterio para determinar si un proceso es espontáneo. Un proceso espontáneo ocurre en una dirección que aumentaría el desorden del sistema y del ambiente, la medida de ese desorden del sistema se llama entropía (S); y el cambio puede ser en el sentido de aumentar el desorden (S con signo positivo) o de disminuir el desorden (S con signo negativo).
J. Willard Gibbs (1878), formuló el conceptode energía libre (G) que engloba los dos indicadores de espontaneidad de un proceso a temperatura y presión constantes:
G = H – TS y los cambios quedarían indicados como: G = H - TS.
Un cambio de energía libre sería la suma algebraica del cambio de la entalpía y el cambio de la entropía multiplicada por la Temperatura (º K). Un proceso con G negativo (espontáneo exergónico)puede darse por una disminución en la entalpía (liberación de calor) o por un aumento en la entropía ( aumento del desorden). Por el contrario, un proceso endergónico, no espontáneo, tiene un G positivo, aumento de la entalpía (absorción de calor) o por una disminución en la entropía.
En sistemas biológicos, un valor negativo grande predice que la reacción se puede llevar a cabo de maneraespontánea, pero no dice nada acerca de la velocidad del proceso, ni del camino que esta sigue.




2.2 Agua, equilibrio hidroelectrolítico y ácido-base.

El agua es uno de los compuestos mas abundantes en nuestro planeta; en el cuerpo humano ocupa cerca del 70 % del peso corporal y llega hasta el 90 % en niños recién nacidos.
El agua constituye el medio en el cual se realizantodos los procesos celulares (la conformación que toman las moléculas dentro de la célula dependen del agua), por eso el agua es una molécula importante para sostener la estructura de las células y los organismos.
Las características peculiares del agua derivan de su estructura química particular, los dos hidrógenos y el oxígeno forman un tetraedro irregular; el O2 ocupa el centro y los H2están sobre los vértices. La diferencia de electronegatividad entre el O2 y los H2 hace que los enlaces entre ellos sean covalentes polares, dando cargas parciales (+) y (-) a las moléculas que la constituyen como un dipolo. Estas características permiten que exista una fuerza de atracción entre los extremos cargados opuestamente a las moléculas vecinas.
La atracción entre las moléculas...