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Título: “Biofísica”
Hernández Mejía Gerson
Grupo: NTIC-10
Martes 8 de Octubre del 2013
Esta actividad, tiene información recopilada de lo que es la biofísica, es una ciencia multidisciplinaria por lo que el tema es muy extenso, es una síntesis o introducción para quien necesite tener noción del concepto
Biofísica
Introducción
¿Qué es?
La biofísica es el campo de la ciencia que estudia los fenómenos físicos en los seres vivos, utiliza principios de la química, biología y física, así como matemáticas para hacer modelos matemáticos. Las matemáticas se utilizan para crear fórmulas que permiten acortar procesos laboriosos reduciéndose a una fórmula.
También la biofísica esta interesada en la composición estructural de las moléculas, así como sus propiedades específicas.
Hay que hacer una aclaración, la biofísica no es una rama de la física, sino de la biología, puesto que estas usando física aplicada a la biología. La biofísica explican los fenómenos biológicos aplicando las leyes de la naturaleza.
Antecedentes
-Se remonta desde la antiguedad, Heraclito en el siglo 5 a.C.
-La investigación de los fundamentos químicos fueron importantes para la biofísica también.
-El impulso más grande de la biofísica fue el descubrimiento de los rayos x, entre los 1858-1859 por Julius Plucker.
-En los años 70, la teorías biológicas se empezaron a emparentar con lo termodinámica.
Desarrollo del tema
Los temas que interesan a la biofísica son tan diversos como los organismos mismos, algunas preguntas que los biofísicos se hacen podrían ser:
- ¿Como una célula muscular convierte la energía química(ATP) en energía mecánica?
- ¿Como la luz, el sonido, son detectados por órganos sensoriales, y estos convertidos en impulsos eléctricos son enviados a nuestro cerebro?
- ¿Como hace la membrana celular para crear una barrera de lípido impermeable, que elige selectivamente los materiales que pasan a través de ella?
La biofísica busca responder a preguntas como estas, para eso hacen analisis quimicos y bioquimicos, entonces la biofísica es una ciencia que responde de manera multidisciplinaria para dar un puntos de vista general, no sólo biológico sino también físico, matemático y químico.
Para la biofísica la termodinámica es esencial, un sistema termodinámico es aquel que puede cambiar su energía calorífica con el medio ambiente, un ejemplo de estos son los seres vivos en si. Por lo tanto hay 2 tipos de sistemas, los sistemas abiertos, los sistemas cerrados y los aislados.
Sistemas en la biofísica
Los sistemas abiertos son aquellos sistemas que pueden cambiar energía y materia con su medio ambiente.
Los sistemas cerrados son aquellos que solamente pueden intercambiar energía.
Los sistemas aislados son los que no pueden intercambiar, ni energía, ni materia con el medio ambiente, estos sistemas no existen realmente, son sistemas que se han creado a partir de ideas teóricas.
Ramas de la Biofísica
Al igual que muchas otras ciencias, la biofísica tiene variedad de ramas o campos de estudio, los cuales son: biomecánica, bioelectricidad, bioenergética, bioacústica, biofotónica y radiobiología.
La biomecánica es la parte de la biofísica que se encarga de estudiar la mecánica en los seres vivos, como la locomoción, el vuelo de un ave, etc.
La bioelectricidad estudia los efectos electromagnéticos y electroquímicos en los seres vivos, en pocas palabras, cómo se maneja el flujo de electrones en los seres vivientes.
La bioenergética estudia cómo funcionan los sistemas energéticos en los seres vivos, como un ser vivo almacena energía luminosa y lo convierte en energía química.
La bioacústica estudia la captación de él sonido por los organismos vivos.
La biofotónica estudia la captación de procesos biológicos con respecto a los protones, estos pueden ser la fotosíntesis.
Y por último, la radiobiología estudia los efectos de la radiación iónica y no iónica sobre los seres vivos
Termodinámica
Ya que la biofísica es muy extensa hablaremos de un tema al azar, pero que es muy importante para la biofísica, que es la termodinámica.
En biofísica se usa mucho el término bionte o biosistema, que en pocas palabras son seres vivos, los sistemas abióticos, simplemente se le llamaran sistemas.
Como los biontes son sistemas vivos, que reciben y transmiten calor, dependen de las leyes físicas de los sistemas inertes, por lo tanto, las maneras de transmision de calor en materia abiótica y materia biótica son las mismas, en pocas palabras podemos utilizar las leyes físicas para los biosistemas.
Primera ley:
“La energía no se crea ni se destruye, solo se transforma”
Segunda ley:
"En toda transformación de la energía, no es una transformación absoluta de la misma, sino que habrá un sobrante que se dispersa en otros estados."
Transferencia de calor
Estos se produce por ejemplo, cuando 2 objetos sólidos se juntan, el objeto caliente transmite calor al segundo, esto termina hasta que ambos niveles de calor quedan nivelados o con el mismo calor. Más específicamente hablando, las moléculas más excitadas chocan con las menos excitadas, esto reduce su velocidad pero también aumenta la energía de la molécula que absorbe el impacto. La fórmula para calcular la conducción de energía es la siguiente. q= -kA(ΔT/Δn)
La fórmula se interpreta de la siguiente manera, “ΔT” es el gradiente de temperatura, “Δn” es el espesor determinado y “-kA” es la conductividad térmica del material.
¿Qué es la convección?
Es el flujo de energía a través de un fluido, cuando la materia entra en contacto con otra más caliente, al calentarse esta, sus moléculas se dispersan debido al movimiento, disminuyendo su densidad y aumentando su volumen, en pocas palabras, se expande. Esto también lo explica la ley de Gay-Lussac, solo que esta ley también aclara, que para que esto suceda con proporcionalidad, la presión del aire debe ser constante
La fórmula para obtener el calor conducido por convección es: q = h A(T∞-Ts). Se lee de la siguiente manera, “h” es el coeficiente de convección, “A” es la cantidad de área de la que estamos hablando, “(T∞-Ts)” es la diferencia de temperaturas, la del ambiente “T∞” y la de la piel “Ts”.
Conclusiones
La biofísica es una ciencia muy extensa, que busca responder de manera multidisciplinaria las preguntas que la biología por sí sola no puede responder, por lo tanto sigue siendo parte de la biología. Son matemáticas, química y física aplicada a la biología, la biofísica tiene temas diversos, y uno de estos es la termodinámica, es porque el calor es el tipo de energía más común, el calor es la energía cinética de las moléculas, por eso la energía comúnmente es liberada en calor, el calor se transmite de forma diferente para los fluidos como para los sólidos, por lo tanto cada una tiene su propia fórmula. Para terminar, la biofísica es un tema que está presente y pasa enfrente de nosotros de manera inconsciente, la sencillez de lo que pasa en la vida cotidiana en realidad tiene una enorme complejidad y vale la pena echarle un vistazo.
(Maldonado, 2006)
(Guzman, 2011)
(Sabag, 2007)
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