Download estructura general del hombre como sistema integrado – conceptos

CONCEPTOS A RECORDAR
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Estructura general del hombre
Materia, Masa, Peso
Fuerza, Movimiento, Aceleración
Trabajo, Potencia
Calorimetría
Sistema de Unidades
Metabolismo
Estructura Celular
ESTRUCTURA DE LA MATERIA: EL ATOMO
Cada elemento químico está constituido por unidades más
pequeñas denominadas átomos. Cada átomo está formado por
un núcleo central y 1 o más capas de electrones. Dentro del núcleo
residen partículas subatómicas: protones (de carga positiva) y
neutrones (partículas del mismo peso, pero sin carga).
El número de protones del núcleo es
característico de cada elemento y es
llamado número atómico, Ej: Hidrógeno: 1,
Carbono: 6, Fósforo : 15. Sin embargo,
diferentes átomos de un mismo elemento
pueden tener distinto número de neutrones
en el núcleo, llamándose isótopos.
Existen diferentes combinaciones
de protones, neutrones y
electrones que forman
diferentes tipos de átomos,
y a estos diferentes tipos de
átomos se les llama, elementos
CARACTERISTICA DE LOS ATOMOS
Un átomo es estable (no reaccionará
con otros) cuando su capa externa de
electrones esté completamente
ocupada o completamente vacía.
Es reactivo cuando su capa
externa de electrones solo está
parcialmente llena, y puede
lograr estabilidad al perder
electrones, al ganarlos o
compartirlos con otro átomo,
esto da como resultado fuerzas
llamadas enlaces químicos
que mantiene juntos los átomos
en la molécula.
Los enlaces pueden ser
iónicos o covalentes
ESTRUCTURA ATÓMICA
Los electrones giran alrededor del núcleo en regiones del espacio
denominadas órbitas, los átomos grandes albergan a varias órbitas
o capas de electrones, el orbital más externo se llama la capa de
valencia, porque determina cuantos enlaces puede formar un átomo
MOLÉCULA
Las moléculas están hechas de átomos de uno o más elementos.
Algunas moléculas están hechas de un sólo tipo de átomo.
Por ejemplo, dos átomos de oxígeno se unen para formar una
molécula de O2
Compuestos químicos de la vida
Toda la materia viva está compuesta por:
agua (hasta 70-80% del peso celular),
bioelementos primarios como C, O, N, H, P y S,
imprescindibles para formar los principales tipos de
moléculas biológicas (glúcidos, lípidos, proteínas y ác.
nucléicos)
bioelementos secundarios: todos los restantes; algunos son
imprescindibles como el Ca, Na, Cl, K, Mg, Fe, etc., otros
sólo son fundamentales para especies determinadas.
ESTRUCTURA MOLECULAR
Las moléculas orgánicas contienen carbono e hidrógeno
básicamente.
Mientras que muchos químicos orgánicos también contienen
otros elementos, es la unión del carbono - hidrógeno lo que
los define como orgánicos.
Algunas de esta moléculas, como los hidratos de carbono,
las proteínas y los ácidos nucléicos pueden ser poliméricas.
Se denomina polímero a toda macromolécula constituida por
la unión de muchas moléculas pequeñas similares, las que
reciben el nombre de monómeros. Cuando dos monómeros
similares se unen forman un dímero, si son tres un trímero.
Hasta diez se lo nombran genéricamente oligómero.
ESTRUCTURA MOLECULAR
El proceso de unión de monómeros se realiza por el proceso
llamado síntesis por deshidratación. Todos los monómeros
sueltos tiene átomos de H y grupos oxidrilos (-OH) al unirse
se desprende una molécula de
agua.
Ejemplo de síntesis por deshidratación entre dos aminoácidos
El proceso inverso se denomina hidrólisis, hidro= agua, lisis
separación.
Enlaces iónicos
En este enlace uno de los átomos toma un electrón de la capa
de valencia del otro, quedando el primero con carga negativa
por el electrón adicional y el segundo con carga positiva al
perderlo; Cuando un átomo o molécula tiene carga eléctrica se le
conoce como ión, de aquí el nombre.
Características del
enlace iónico.
Se rompe con facilidad
obteniéndose los iones que lo
forman, generalmente basta
disolver la substancia.
Las substancias con enlaces
iónicos son solubles en
solventes polares.
Cloruro de sodio disuelto en H2O
Enlaces Covalentes
El segundo tipo de enlace atómico ocurre cuando los átomos
comparten electrones
Al contrario de los enlaces iónicos en los
cuales ocurre una transferencia completa
de electrones, el enlace covalente ocurre
cuando dos (o más) elementos
comparten electrones para poder
llenar sus envolturas de valencia.
Ejemplo de un enlace covalente es el que
ocurre entre dos átomos de hidrógeno.
Los átomos de hidrógeno (H) tienen un
electrón de valencia en su primera capa.
Puesto que la capacidad máxima de esta
capa es de dos electrones, cada átomo
de hidrógeno "querrá" tomar un segundo
electrón.
Características
del enlace covalente
Es muy fuerte y se rompe con dificultad.
Si la diferencia de electronegatividades entre los
2 átomos es marcada, tenemos un enlace polar y
se favorecerá la solubilidad de la sustancia en
solventes polares.
Ejemplo: un enlace O-H
Si la diferencia de electronegatividad es poca,
tenemos un enlace no polar y se favorecerá la
solubilidad de la sustancia en solventes no polares.
Ejemplo: un enlace C-H o C-C.
Puentes Hidrógeno
La presencia de cargas parciales
sobre los átomos de oxígeno e
hidrógeno de la molécula del
agua hace posible que entre
ellas mismas se formen enlaces
débiles debido a la atracción
electrostática, llamados
puentes de hidrógeno.
Dada la estructura de la molécula
de agua, se pueden formar hasta
4 puentes de H, dos a través del
átomo de Oxígeno y uno
por cada átomo de Hidrógeno.
Puentes Hidrógeno
Si el puente se establece entre dos moléculas diferentes
ya sea de la misma o de diferente especie se le denomina
enlace intermolecular, por ejemplo la molécula de agua
Si el puente se estable entre dos elementos electronegativos
de una misma molécula, el enlace se llama intramolecular,
por ejemplo O- hidroxibenzaldehido, O- clorofenol
ESTRUCTURA GENERAL DEL HOMBRE COMO
SISTEMA INTEGRADO – CONCEPTOS
BASICOS
•Un hombre adulto esta integrado,
aproximadamente por 100 billones
de células (10 14)
•Las mismas estan estructuradas
constituyendo un sistema que puede
analizarse desde el punto de vista
antómico y funcional
•Desde una perspectiva Físico química
el hombre constituye una serie
de compartimientos acuosos separados
por membranas
•Entre estos compartimientos existe un
flujo continuo de materia y energía
caracterizado por un estado estacionario
ESTRUCTURA GENERAL DEL HOMBRE COMO
SISTEMA INTEGRADO – CONCEPTOS BASICOS
•El organismo recibe del exterior y
maneja en su interior un flujo continuo de información codificada a traves
de diversos tipos de señales que
permiten que todas las células funcionen
en red integrada y coherente
•La información es frecuentemente
canalizada bajo la forma de una
estructura química dada (epitope
para los inmunólogos)
El organismo como sistema integrado
puede reconocer sus propios epitopes
ESTRUCTURA GENERAL DEL HOMBRE COMO
SISTEMA INTEGRADO – PRINCIPIOS BASICOS
• El hombre es un compartimiento
volumétrico separado del exterior por
una serie de barreras epiteliales
(Piel, Digestivo, Respiratorio, Renal)
• La membrana luminal de estos epitelios
es la barrera entre el exterior
y el “Medio Interno”
• El medio interno a su vez está dividido
en varios compartimientos
volumétricos que son sistemas acuosos
• Estos compartimientos son:
- Intracelular
- Extracelular
- Intersticial
- Intravascular
El ORGANISMO COMO SISTEMA TERMODINAMICO
Intercambios compartimentales
que implican un trabajo para
mantener un estado estacionario
Esto implica un gasto de energia
La relación entre energía
Consumida y trabajo producido
es lo que define la eficiencia de
un sistema
La energia química produce un
trabajo mecanico y Calor
CONCEPTO DE MATERIA
MASA Y PESO
Materia es todo lo que nos rodea,
ocupa un lugar en el espacio y
tiene masa y Peso
Masa es la cantidad de materia que
Constituye un cuerpo determinado
Unidad = kg masa
Peso es la fuerza de atracción que
ejerce la gravedad sobre la masa
de un cuerpo
FUERZA
Se entiende por Fuerza toda
Causa capaz de producir
un movimiento o variarlo
En toda fuerza hay que considerar
1. Dirección y sentido
2. Intensidad
3. Punto de aplicación
FUERZA – TRABAJO - POTENCIA
Consideremos la biomecánica y bioenergética de un
haltero-atleta que levanta 50 kilogramos desde el nivel
del piso hasta una altura de 2 metros (de pie con los
brazos extendidos verticalmente: movimiento de "arranque").
Parámetros básicos para un cuerpo en reposo sobre
la superficie terrestre:
1) Esta sujeto a la acción de la aceleración (a) de la gravedad
( g = 9.81 m/seg2).Como consecuencia de ello sobre su
masa (m) se ejerce una fuerza (f) a la que llamamos peso (P):
f=m.a
P=m.G
2) La masa en el Sistema Internacional de Unidades se mide
en Kg y el peso, como toda fuerza, en Newtons (N). En nuestro
ejemplo una pesa de 50 Kg de masa tendrá:
P = 50 Kg . 9.81 m/seg2 = 490.5 N
MOVIMIENTO
Movimiento: Todo cambio de lugar en el espacio
Reposo: La permanencia en un mismo lugar
Cualidades a considerar
de un movimiento
1. Trayectoria:
Línea de recorrido y que
puede ser
Rectilínea o Curvilínea
2. Velocidad: Relación
entre el espacio recorrido
y el tiempo empleado
y que puede ser
Uniforme o variado
v=e/t
MOVIMIENTO
Rectilíneo Uniforme
Espacios Iguales en tiempos iguales
V=
Espacio/Tiempo
Uniformemente Variado
Espacios iguales en tiempos desiguales
(Acelerado / Retardado )
Vi – Vf
Aceleración =
t
Y como
V = Espacio / Tiempo entonces
Aceleración= Espacio /t2
MOVIMIENTO
VELOCIDAD 50 ms
Velocidad en
ms/seg
8.00
7.00
6.00
5.00
10
20
30
40
Distancias en ms
50
Velocidad
Variaciones %
Aceleraciones
40%
30%
20%
10 %
0%
10 a 2 0
20 a 30
Distancias
30 a 40
4 0 a 50
Aceleraciones
VELOCIDADES 300 ms
7.50
7.44
7.40
7.30
7.27
ms/seg
7.20
7.16
7.10
7.14
7.07
7.00
6.90
6.85
6.80
6.70
6.60
6.50
50
100
150
metros
200
250
300
Aceleraciones
Aceleracion
4.0%
2.0%
0.0%
-2.0%
-4.0%
-6.0%
100
150
200
metros
250
300
Aceleracion
VELOCIDAD ANGULAR
La velocidad que desarrolla un cuerpo cuando
se mueve alrededor de un eje
Unidad de medida es el RADIAN
El radian es el ángulo correspondiente a un arco
de circulo cuya Longitud es igual al radio
La longitud de la circunferencia es = p r2
lo que es igual a 2 radianes = a 3600
por lo tanto 1radian = 360 / 2p
Lo que es = 360 / 3.1416*2 = 57018’
ENERGIA TRABAJO POTENCIA
ENERGIA:
Capacidad de realizar un Trabajo
TRABAJO:
Fuerza que actúa sobre un cuerpo
y le confiere un movimiento en el
sentido de la fuerza. L = f *d
Unidad JOULE
Es la fuerza de 1 N que desplaza
el punto de aplicación 1m
POTENCIA:
Trabajo realizado en el tiempo
Unidad WATT = Joule/seg
CALORIMETRIA
Energía Térmica es la que se produce por el
Movimiento molecular de los cuerpos
• Caloría cantidad de calor necesariopara elevar en 10C 1gr de agua
• Capacidad calorífica; cantidad de
calor que absorbe un cuerpo para
elevar su temperatura en 1grado
• Calor específico; idem de cada
cuerpo en especial
• Calor de Combustion; es la
cantidad de calor queproduce un
cuerpo determinado, en su
combustión total
PROPAGACION DEL CALOR
Conducción / Convección / Radiación
UNIDADES BASICAS
Símbolo
Magnitud
Nombre
Longitud
metro
m
Masa
kilogramo
kg
Tiempo
segundo
s
Intensidad de corriente eléctrica
ampere
A
Temperatura termodinámica
kelvin
K
Cantidad de sustancia
mol
Intensidad luminosa
candela
mol
cd
UNIDADES DERIVADAS A PARTIR DE
UNIDADES BASICAS Y SUPLEMENTARIAS
Magnitud
Nombre
Símbol
o
Superficie
metro cuadrado
m2
Volumen
metro cúbico
m3
Velocidad
metro por segundo
m/s
Aceleración
metro por segundo cuadrado
m/s2
Número de ondas
metro a la potencia menos uno
m-1
Masa en volumen
kilogramo por metro cúbico
kg/m3
Velocidad angular
radián por segundo
rad/s
Aceleración angular
radián por segundo cuadrado
rad/s2
UNIDADES DERIVADAS COMPUESTAS
Magnitud
Nombre
Símbolo
Expresión en
unidades SI básicas
Frecuencia
hertz
Hz
s-1
Fuerza
newton
N
m·kg·s-2
Presión
pascal
Pa
m-1·kg·s-2
Energía, trabajo,
cantidad de calor
joule
J
m2·kg·s-2
Potencia
watt
W
m2·kg·s-3
Cantidad de electricidad
carga eléctrica
coulomb
C
s·A
Potencial eléctrico
fuerza electromotriz
volt
V
m2·kg·s-3·A-1
Resistencia eléctrica
ohm
W
m2·kg·s-3·A-2
Capacidad eléctrica
farad
F
m-2·kg-1·s4·A2
Flujo magnético
weber
Wb
m2·kg·s-2·A-1
Inducción magnética
tesla
T
kg·s-2·A-1
Inductancia
henry
H
m2·kg s-2·A-2
METABOLISMO
1. Toda actividad que se desarrolla dentro
de un ser vivo y que Implica la
Transformacion de sustancia ya sea a
nivel de sistema, de tejido o célula
En resumen: es el conjunto de procesos
de transformación de Sustancias que
constituye la dinámica de la vida dentro
de un organismo
2. Todo proceso metabólico está basado
En una transformación bioquímica.
Las transformaciones ocurren en
una secuencia, conocida como
una cascada de reacciones o reacciones acopladas
METABOLISMO
La Bioquímica aborda el estudio del metabolismo
desde dos vertientes
1.- Tipo de transformación de las sustancias
Clase de Transformacion
Tipo de Metabolismo
Descomposición
Catabolismo
Síntesis
Anabolismo
2.- Segun el objetivo del proceso Metabólico
Objetivo del Proceso
Tipo de Metabolismo
Producción de Energía
Metabolismo Energético
Síntesis de biomoléculas
Metabolismo Plástico
ANABOLISMO
Procesos metabólicos que implican
construcción de moléculas a partir de otras
Los procesos de Biosíntesis son de carácter anabólico
• Síntesis de Proteínas
• Gluconeogénesis
• Procesos de reproducción celular
• Regeneración de Tejidos
• Síntesis de
•Acidos Grasos
•Vitaminas
•Hormonas
ANABOLISMO
CARACTERISTICAS
• Consumen energía. Son endergónicos
• Por su carácter termodinámico, estos procesos
requieren ser catalizados por enzimas
• Los precursores o materias primas son productos
de procesos Catabólicos
CATABOLISMO
1.-Procesos metabólicos que implican la
destruccion o degradación de biomoléculas
para obtener otras mas sencillas que seran
utilizadas en otros procesos
y/o para la producción de energía
2.- Los procesos catabólicos mas
comunes son los de digestión
de alimentos y los que estan
involucrados en la
respiración celular
CATABOLISMO
CARACTERISTICAS
1.- Los procesos catabólico de carácter Oxidativo
producen ENERGIA, es decir, son
exergónicos o exotérmicos
2.- Son catalizados por enzimas o complejos
multi enzimáticos para controlar la liberación
de energía
3.- Los productos del catabolismo
suelen ser moléculas de bajo
peso que se desechan o sirven para
procesos de síntesis de otras
moléculas
Los procesos catabólicos representan
una típica reacción de descomposición
METABOLISMO ENERGETICO
1.- Provee al organismo la energía necesaria para sus funciones
Vitales entre ellas :Contracción muscular; Conservacion del
calor y la temperatura ; Transmisión del impulso nervioso
2.- La energía se extrae de algunas moléculas que otros seres
han sintetizado. H de C, Proteínas y Grasas son los tres grupos
de moléculas mas utilizados
3.- La ruptura de estas
Moléculas proveedoras
de energía son procesos
muy lentos para las
necesidades metabólicas,
por ello la estrategia es
la síntesis de una molécula“almacenadora”de
energía, común a todos los
procesosy de fácil
y rápida liberación
METABOLISMO ENERGETICO
1. Los enlaces que cumplen las condiciones
Mencionadas son los ENLACES DE
FOSFATOy la “Molécula Estrella” es el ATP
2. Es sumamente versátil para los
Requerimientos del metabolismo
energético por que:
• Almacena gran cantidad de
Energía por unidad de masa
• Es permeable a la mayoría
de las membranas biológicas
• Se hidroliza con facilidad para
la liberación inmediata de energía
• Cumple otras funciones en los
procesos metabólicos como
inhibidor y promotor
METABOLISMO PLASTICO
OBJETIVO
• Mantener el soporte estructural
de la célula y por lo tanto de
los tejidos
• La mayoría de los procesos del
metabolismo plástico son
reacciones de síntesis dirigidas
por complejos enzimáticos y
diseñadas por el código genético
de cada célula
Esto define una estrecha relación entre
metabolismo plástico y energético
EJERCICIOS
1. Cual es el trabajo realizado por el peso de un hombre de 70 Kg
Al ascender 10 ms por una escalera vertical (en Joules y Kcal)
2. Cual es la Potencia si hace el trabajo en 8 seg.
3. Cual es la energía mínima necesaria para desplazar 5 ms
un cuerpo de 12 kg apoyado sobre el sueloo si el coeficiente
de fricción es de 0,6
4. Cual es el trabajo mecánico externo de un atleta de 70 Kg
Colgado de un par de anillas Olímpicas durante 15 segundos
con los brazos flexionados a 90º y a 1,5 ms del suelo.
¿Cuál es la Energía que consume durante el esfuerzo?
La célula es la unidad anatómico-funcional
de los seres vivos.
Todas las células comparten dos características esenciales:
la primera es la presencia de una membrana externa
que separa el protoplasma de la célula del medio externo,
la segunda es
el material
genético que
regula las
actividades
celulares y
transmite las
características
de la
descendencia.
Existen dos tipos de células:
PROCARIOTAS ("antes del núcleo") el material genético
es una molécula circular en una región denominada
nucleoide, carente de membrana
EUCARIOTAS: eu= verdadero, karion = núcleo.
Las Eucariotas presentan núcleo rodeado por una
membrana o envoltura nuclear.
Citoplasma
El citoplasma es el material comprendido
entre la membrana plasmática y la envoltura
nuclear. Está compuesto por dos partes
1. Citosol: consiste
principalmente de agua, con
iones disueltos, moléculas
pequeñas y macromoléculas
solubles en agua.
2. Ribosomas: partículas
insolubles de 25 nm, sitios de
síntesis protéica.
CITOESQUELETO
La forma de la célula es mantenida por proteínas fibrosas que
se encuentran en el citoplasma y que en conjunto conforman
el citoesqueleto.
El citoesqueleto está formado por filamentos y túbulos de diversos
tamaños: los microtúbulos tienen un rol primordial en la división
celular. Los filamentos de actina intervienen en la división celular
y en la motilidad.
CITOESQUELETO
El citoesqueleto, mantiene la forma de la célula,
"ancla"las organelas en su lugar y mueve parte de la célula
en los procesos de crecimiento
y movilidad.
RIBOSOMAS
1. Intervienen en la síntesis proteica.
2. No están rodeados por membrana
y se los encuentra tanto en eucariotas
(80s) como en procariotas (70s).
3. En eucariotas son ligeramente mas
grandes que los de los procariotas.
4. Estructuralmente consisten en una
subunidad grande y otra pequeña.
5. Bioquímicamente están formados
por ARN ribosómico (ARNr) y cerca de
50 proteínas estructurales.
6. A menudo los ribosomas se encuentran
Asociados al retículo endoplásmico que,
en ese caso, toma el nombre de rugoso.
Acidos Nucleicos
Los ácidos nucléicos son grandes moléculas
formadas por la repetición de una molécula unidad
que es el nucleótido.
Pero a su vez, el nucleótido es una molécula
compuesta por tres:
1. Una pentosa ribosa desoxirribosa
2. Ácido fosfórico
3. Una base nitrogenada,que puede ser una de estas
cinco
• adenina
• guanina
• citosina
• timina
• uracilo
El Retículo endoplásmico
El retículo endoplásmico es una red de sacos aplanados,
tubos y canales interconectadas entre sí que intervienen
en funciones relacionadas con la síntesis proteica y el transporte.
EL APARATO DE GOLGI
El complejo de Golgi está formado por sacos aplanados,
limitados por membranas y apilados en forma laxa unos
sobre otros. Funciona como una planta empaquetadora,
modificando vesículas del retículo endoplásmico rugoso.
El material nuevo de las membranas se forma en varias
cisternas del Golgi
Dictiosoma
Diseño: A.M.Gonzalez
CROMOSOMAS
Los cromosomas (término que
significa "cuerpos coloreados",
son un componente del núcleo
celular que sólo aparecen
cuando la célula está en
división, tiene una estructura
filiforme, en forma de cadena
lineal, más o menos alargada,
en el caso de eucariotas, o en
forma de anillo circular cerrado,
en el caso de procariotas,
y están compuestos por ácidos
nucleicos y proteínas.
GEN
Un gen es una secuencia lineal de nucleótidos de ADN o ARN
que es esencial para una función específica, bien sea en el desarrollo
o en el mantenimiento de una función fisiológica normal.
Es considerado como la unidad de
almacenamiento de información
y unidad de herencia al transmitir
esa información a la descendencia.
Los genes están localizados en los
cromosomas en el núcleo celular
y se disponen en línea a lo largo de
cada uno de los cromosomas.
Cada gen ocupa en el cromosoma
una posición determinada llamada
locus.
El conjunto de genes de una
especie se denomina genoma.
LISOSOMA
Los lisosomas (del griego lysis = aflojamiento; soma = cuerpo):
son vesículas relativamente grandes formadas por el aparato de
Golgi que contienen enzimas hidrolíticas. Intervienen en la ruptura
de materiales extracelulares. Se fusionan con las vacuolas
alimenticias y sus enzimas digieren el contenido.
PROTEOSOMA
1.
2.
3.
4.
5.
la remoción de proteínas anómalas
el control del ciclo celular
la diferenciación celular
la apoptósis
el procesamiento de los antígenos
y por otra parte se encuentran relacionados
a numerosos procesos patológicos, entre ellos:
enfermedades autoinmunes
1.
2.
3.
4.
Parkinson
Alzheimer
Infección por VIH
Opacificación del cristalino
Las proteínas, a ser degradadas por los proteosomas,
son reconocidas y "marcadas" con una proteína llamada ubiquitina
(fig. b), esta ubiquitinización la habilita para ser "troceada" por las
enzimas que se encuentran en el "canal" del proteosoma (fig. c).
MITOCONDRIA
Orgánulos celulares encargados de
suministrar la mayor parte
de la energía para la actividad celular,
sintetizando ATP a expensas de los
carburantes metabólicos
La ultraestructura está
en relación con las funciones que
desempeña:
1. En la matriz se localizan
los enzimas responsables de la
oxidación
2. En la membrana interna están
los sistemas dedicados al transporte
de los electrones que se desprenden
en las oxidaciones anteriores
3. y un conjunto de proteínas encargadas de
acoplar la energía liberada del transporte
electrónico con la síntesis de ATP,estas
proteínas le dan un aspecto granuloso
a la cara interna de la membrana mitocondrial.