Fisiología 1er Parcial: Bioenergética y Termodinámica

Fisiología 1er Parcial

Bioenergética

CATABOLISMO: Desintegrando compuestos a otros más sencillos, hasta productos terminales.

ANABOLISMO: Síntesis que conduce a la formación de productos químicamente más complejos.

ENERGÍA: Capacidad de producir un trabajo. Cualquier tipo se puede transformar en calor.

TERMODINÁMICA: Estudia las relaciones entre calor y demás formas de energía.

1er PRINCIPIO: La energía no se crea ni se destruye, solo se transforma de un tipo a otro.

Magnitud extensiva: Valor depende de la cantidad de materia considerada.

Magnitud intensiva: Valor no depende de la cantidad de materia considerada.

Funciones termodinámicas de estado: Magnitudes para un sistema aislado dependen de los estados inicial y final.

Energía interna: Incluye toda forma de energía que posee un sistema.

2do PRINCIPIO: La energía se degrada, no es posible transformar el calor en trabajo.

Proceso reversible: Constituido por sucesión de estados de equilibrio, permitiendo desplazarse.

Proceso irreversible: No cumple lo anterior, no desplazarse en un sentido como otro.

Máquina térmica: Absorbe calor de un foco caliente, transformando una parte en trabajo y cediendo lo demás a un foco frío.

Entropía: Medida del desorden de un sistema. Al subir la temperatura, ésta y el desorden crecen.

3er PRINCIPIO: La entropía en el cero absoluto es nula para un sólido cristalino.

TERMOQUÍMICA: Estudia cambios energéticos que acompañan las reacciones químicas.

EXOERGÓNICA: Cuando se produce, libera energía. ENDOERGÓNICA: Cuando absorbe energía.

EXOTÉRMICA: Cuando desprende calor. ENDOTÉRMICA: Cuando lo absorben.

LEY DE HESS: Efecto calórico de un sistema reaccionante depende sólo de los estados inicial y final.

ENERGÍA LIBRE DE GIBBS: Función termodinámica del estado, cuya disminución de un sistema mide el trabajo útil desarrollado por él.

VELOCIDAD DE REACCIÓN: Cantidad de sustancia transformada por unidad de tiempo.

REACCIÓN DE 1ER ORDEN: Reacción cuya velocidad es proporcional a la concentración de una sustancia.

REACCIÓN DE ORDEN SUPERIOR: Si en la reacción intervienen más sustancias.

REACCIÓN 2DO ORDEN: Cantidad de sustancia transformada en un tiempo, proporcional al producto de las concentraciones de las sustancias reaccionantes.

REACCIÓN DE ORDEN CERO: Velocidad de reacción es independiente de las concentraciones de sustancias reaccionantes.

ENERGÍA DE ACTIVACIÓN: Suplemento de energía que comunica a las moléculas del cuerpo reaccionante para desencadenar la reacción.

CATALIZADORES: Activadores de las reacciones químicas, aceleran la reacción de algún modo.

LEY DE ACCIÓN DE MASAS (LAM): Estudio cuantitativo de los equilibrios químicos.

PRINCIPIO DE LE CHATELIER: Cuando se modifica uno de los factores que condiciona un equilibrio, el sistema tiende a evolucionar en el sentido de contrarrestar la modificación impuesta. Un aumento de temperatura favorece reacciones endotérmicas y disminución a las exotérmicas.

ECUACIÓN DE MICHAELIS-MENTEN: Rige la velocidad enzimática.

Estados de Agregación de la Materia

LEYES FUNDAMENTALES DE LOS GASES:

TEORÍA CINÉTICA: Las propiedades de los gases se explican por esta teoría.

LEY DE BOYLE: Volumen y presión son inversamente proporcionales.

LEY DE GAY-LUSSAC: Para una cierta masa de gas a una presión constante el volumen crece lineal con la temperatura.

SOLUBILIDAD: Interposición mecánica de moléculas del gas entre las del líquido, formando una fase líquida única.

ABSORCIÓN: Fijación de un gas en un líquido o en un sólido en toda su masa.

ADSORCIÓN: Fijación de un gas en la superficie de un sólido.

DIFUSIÓN: Cantidad de gas que difunde por una superficie es proporcional al gradiente de concentraciones.

Propiedades de los Líquidos

Vaporización: Líquido a gas, con absorción de calor.

Presión de vapor: Presión gaseosa ejerce las moléculas vaporizadas en el vacío y en equilibrio con el líquido.

Evaporación: Vaporización del líquido a nivel de la superficie libre, porque su presión de vapor es inferior a la externa.

Ebullición: Vaporización de líquido en toda su masa, presión de vapor iguala o supera a la externa.

Solidificación: Paso de líquido a sólido.

Viscosidad: Resistencia al deslizamiento de un fluido por rozamiento interno.

Cohesión: Fuerza que tiende a la mínima superficie límite.

Presión máxima de burbuja: Método más correcto de medida de tensión superficial.

Miscibilidad: Dos líquidos, uno sus moléculas se dispersa homogéneamente en el seno del otro.

Tensión superficial del agua es la más alta.

Isotropía: Distribución de propiedades ópticas, eléctricas, mecánicas, etc. en los líquidos.

Anisotropía: Lo contrario en los sólidos.

Estado Vítreo o Amorfo: Estado aparentemente sólido pero con propiedades de líquido.

Estado Sólido

Plasticidad: La forma puede cambiar.

Cuerpos cristalinos: Cuyos átomos, moléculas o iones, ocupan posiciones fijas formando una red 3D.

Si los nudos del cristal están ocupados por moléculas, el cristal se llama molecular.

Hidroxiapatito: Cristal hexagonal que constituye la parte sólida de los huesos.

Propiedades de las Disoluciones

DISPERSIONES: Interposición mecánica de las partículas de una sustancia en el seno de otra.

FASE DISPERSANTE: Es una fase continua, más continua. DISPERSAS: Discontinuas, más escasas.

CLASIFICACIÓN DE DISPERSIONES:

1) Según el número de componentes: El número mínimo es dos (binaria), tres (ternaria), si son más es múltiple.

2) Según el estado físico de los componentes: Dispersante y el disperso pueden estar en los 3 estados de materia.

3) Según la naturaleza de las partículas dispersas: Pueden ser moléculas, átomos, iones o agregados.

Dispersiones moleculares: Disolución de compuestos orgánicos.

Disoluciones atómicas: Aleaciones de dos o más metales.

Disoluciones iónicas: Sales disueltas en agua, y los ácidos y bases fuertes.

Dispersiones groseras: Formadas por partículas visibles en el microscopio, o capacidad a la dispersión.

DISOLUCIONES COLOIDALES: Formadas por partículas visibles en el ultramicroscopio con luz lateral sobre fondo oscuro.

DISOLUCIONES VERDADERAS: Partículas pequeñas que no se ven, y en límite de resolución del microscopio electrónico.

PROPIEDADES COLIGATIVAS: Solo dependen de la naturaleza del disolvente y número de partículas del soluto.

PROPIEDADES COLIGATIVAS: Propiedades universales de las disoluciones.

Descenso relativo de la presión de vapor: Cuando se le añade un soluto no volátil.

Elevación ebulloscópica: Disminución en la presión de vapor.

Descenso crioscópico: La temperatura de congelación de las disoluciones es más baja que la temperatura de congelación del disolvente puro.

Congelación: Cuando la presión de vapor del líquido iguala a la presión de vapor del sólido.

PRESIÓN OSMÓTICA: Es la propiedad coligativa más importante por sus aplicaciones biológicas.

DIFUSIÓN: Proceso donde moléculas de soluto tienden a alcanzar una distribución homogénea en todo el espacio.

DIFUSIÓN POR MEMBRANAS: Tipo de difusión de mayor importancia biológica.

Membrana impermeable: No las pueden atravesar ni disolvente ni soluto.

Membrana semipermeable: Las atraviesa libremente el agua, pero no los solutos verdaderos.

Membranas dialíticas: Permeables en agua y solutos verdaderos, pero no los solutos coloidales.

Membranas permeables: Pasa agua y disoluciones verdaderas y coloidales e impermeable a las dispersiones groseras.

OSMOSIS: Difusión de líquidos a través de membranas.

PRESIÓN OSMÓTICA: Medida de la tendencia a diluirse una disolución separada del disolvente puro por una membrana semipermeable.

LEYES DE LA PRESIÓN OSMÓTICA:

1) Para una disolución dada, la presión osmótica es proporcional a la temperatura absoluta.

2) A igualdad de temperatura, la presión osmótica es proporcional a la concentración molal de soluto.

3) La presión osmótica es independiente de la naturaleza del soluto y disolvente, y depende sólo de la concentración de partículas de soluto.

DISOLUCIONES ISOTÓNICAS: Manifiestan la misma presión osmótica frente a una determinada membrana.

TECNICA DE BECKMANN: Determina la temperatura precisa de congelación del disolvente puro y disolución.

DISOCIACIÓN ELECTROLÍTICA:

SOLUTOS ORGÁNICOS: Tienen los valores de propiedades coligativas, mismo valor de temperatura de congelación, presión osmótica.

SUSTANCIAS INORGÁNICAS: No cumplen los valores coligativos, porque a igualdad de molalidad dan diferentes valores.

ELECTRÓLISIS: Conductores de 1er especie: sustancias que conducen corriente eléctrica sin alteración. Conductores 2da especie: Electrolitos, conducen en estado disuelto, y transforman químicamente al pasar. Electrolitos, sus moléculas se fraccionan en 2 o más partes, desplazándose en campo eléctrico. Ácidos, bases y sales al disolverse dan iones.

Características Ácido-Base

CARACTERÍSTICAS ÁCIDO: Sabor vinagre, desprendimiento de H+ con metal, enrojecimiento del papel azul de tornasol.

CARACTERÍSTICAS BASE: Sabor lejía, propiedades de azulear el tornasol rojo, dando sales con los ácidos.

ÁCIDOS: Sustancias capaces de disociarse liberando protones, H+.

BASES: Sustancias capaces de captar protones o ceder hidroxiliones.

Una misma sustancia puede ser ácido o base, según la reacción en que intervenga.

DISOLUCIÓN NORMAL: Es la que tiene un equivalente por litro de disolución.

MOVILIDAD IÓNICA: Velocidad absoluta de un ión cuando está sometido al gradiente de potencial de un voltio/cm.

ACTIVIDAD: Valor de la concentración aparente que debemos emplear para que el electrolito se ajuste a la ley y fórmulas.

FUERZA IÓNICA: Medida de la intensidad del campo eléctrico en la disolución.

ELECTROLITOS DÉBILES: Disocian sólo en parte, por lo que sus disoluciones contienen moléculas neutras sin disociar. Presentan aumento en valores las propiedades coligativas, por el número de partículas en disolución.

GRADO DE DISOCIACIÓN: Fracción de moléculas disociada.

OSMOL: Cantidad de soluto cuya presión osmótica corresponde a un mol.

ELECTROLITOS: Cada molécula da origen a tantos osmoles como partículas se forman al disociarse la molécula.

SUEROS ISOTÓNICOS: Disoluciones que tienen la misma osmolalidad real que el plasma.

Concepto y Medida del pH

ANFOLITOS: Sustancia que puede comportarse como ácido o base.

ÁCIDO: Iones hidronio mayores de 10^-7 pH -7. BÁSICO: si H3O+ menor que 10^-7 pH +7.

ACIDEZ ACTUAL: Medida de concentración efectiva de los iones H3O+ libres.

ACIDEZ POTENCIAL: La diferencia entre acidez actual y la total.

INDICADORES: Suelen ser ácidos o bases débiles caracterizados por su molécula neutra que tiene color diferente.

pK: Es un indicador como el pH, es la fuerza que tienen las moléculas de disociarse.

ZONA DE VIRAJE: Intervalo de pH en el cual se observa variación en el color.

INDICADOR UNIVERSAL: Es una mezcla de 5 indicadores.

REGULACIÓN DEL pH. AMORTIGUADORES

AMORTIGUADOR: Disoluciones cuya concentración de hidrogeniones apenas varía al añadir ácido o base fuerte.

Estudio de la regulación del equilibrio ácido-base.

pK DE ÁCIDO DÉBIL: El pH del sistema amortiguador que resultaría al añadirle una cantidad equimolar de una sal fuerte del mismo ácido.

PROPIEDADES DE LOS AMORTIGUADORES:

1) El pH de una disolución amortiguada depende de la naturaleza del ácido débil que la integra.

2) El pH del sistema amortiguador depende de la proporción relativa entre sal y ácido pero no de las concentraciones absolutas de estos componentes.

3) La modificación del pH resulta exigua hasta que uno de los componentes está próximo a agotarse.

CAPACIDAD AMORTIGUADORA: Cantidad de ácido/base fuerte que puede neutralizar, sufriendo un desplazamiento de pH de 1 unidad.

Vinculada a dos factores: Primero: Concentraciones absolutas del sistema.

Segundo: Depende de proporción relativa de las formas disociadas y sin disociar.

AMORTIGUADORES FISIOLÓGICOS: El equilibrio ácido-base del medio interno está condicionado por este conjunto.

PRINCIPIO ISOHÍDRICO: Toda modificación impuesta a un amortiguador repercute en los otros, diluyendo su efecto.

INORGÁNICOS: Fosfatos, monoácidos y diácidos, ácido carbónico y bicarbonatos, amoniaco y sales amoniacas.

ORGÁNICOS: Proteínas ácidas y proteinatos, hemoglobina reducida, aminoácidos, ácidos y bases orgánicas, etc.

SISTEMA ÁCIDO CARBÓNICO/BICARBONATO: Puede amortiguar variaciones de la concentración de iones H+ en los dos sentidos.

ACIDOSIS METABÓLICA: Ocurre cuando el cuerpo produce demasiado ácido.

ALCALOSIS METABÓLICA: Exceso de compuestos básicos.

ACIDOSIS RESPIRATORIA: El pH disminuye por la concentración de CO2.

ACIDOSIS METABÓLICA COMPENSADA: Reducción de bicarbonato, el pH muy bajo o solo inferior al valor normal.

ALCALOSIS METABÓLICA COMPENSADA: pH normal, ácido carbónico superior a lo normal.

SISTEMA AMONÍACO/SALES AMONIACAS: Amortiguador en zonas alcalinas de pH.

SISTEMA AMINOÁCIDOS Y PROTEÍNAS: Amortiguadores con carácter anfótero.

PUNTO ISOELÉCTRICO: pH para el cual la carga eléctrica media de la molécula es cero.

SISTEMA HEMOGLOBINA REDUCIDA/OXIHEMOGLOBINATO: Amortiguador de sangre de más importancia por capacidad en transporte y neutralización de los hidrogeniones.

Coloides

COLOIDE: Es un sistema heterogéneo en el que las fases no se separan.

PROPIEDADES DE LAS DISOLUCIONES COLOIDALES:

PROPIEDAD ÓPTICA: Depende del tamaño de las partículas, a la vista opalescencia y coloración azulada o violácea.

EFECTO TYNDALL: Partículas coloidales son visibles al dispersar la luz.

PROPIEDAD MOVIMIENTO BROWNIANO: Partículas coloidales se mueven continuamente con trayectoria irregular, chocan las moléculas de disolvente contra las partículas de la fase dispersa.

La estabilidad depende de la carga eléctrica y la hidratación de las partículas.

EMULSOIDES: Hidrófilos (afinidad por disolvente), Tensión superficial de disolución es menor que la del disolvente. Mayor viscosidad que la del disolvente puro. Muy estables.

SUSPENSOIDES: Hidrófobos (separar de disolvente). Poco estables. Dispersión siempre por influencia de sus cargas eléctricas.

SOLVATACIÓN: Formación de interacciones entre moléculas de un disolvente con moléculas o iones de un soluto.

HIDRATACIÓN: Cuando el disolvente es el agua.

EFECTO PROTECTOR DE LOS EMULSOIDES: Cuando a un suspensioide se le añade un emulsoide, se requerirá más sales para precipitar al suspensioide.

COACERVACIÓN: Deshidratación parcial de un emulsoide con alcohol.

COACERVADO CARACTERÍSTICAS: Partículas conservan individualidad y están separadas, hidratadas de partículas reducidas a un mínimo.

GELIFICACIÓN: Disolución diluida de albumina por ebullición en medio débilmente alcalino se transforma en suspensioide, gel.

FIBRINÓGENO: Sustancia albuminoidea soluble, proteína plasmática que pasa a gel = Coagulación.

IMBIBICIÓN: Emulsoide desecado en agua se hidrata y aumenta volumen.

ELECTROFORESIS: Técnica para la separación de moléculas según la movilidad de éstas en un campo eléctrico.

CROMATOGRAFÍA: Técnica que permite la separación de sustancias más o menos análogas, fundándose en su desigual capacidad de ser retenidas por una fase fija, y ser arrastradas por una fase móvil.

Fenómenos de Membrana

PRESIÓN ONCÓTICA: Influyen la carga eléctrica de las partículas y su grado de hidratación.

EQUILIBRIO DE MEMBRANA: La carga eléctrica modifica la distribución de los iones difusibles, haciendo equilibrio.

TIPOS DE MEMBRANA:

PERMEABLE: Permite el paso del disolvente y del soluto.

SEMIPERMEABLE: Solo permite el paso del disolvente.

IMPERMEABLE: Evita el paso de ambos.

DIALÍTICA: Son permeables al agua y solutos verdaderos, pero no atraviesan los solutos coloidales.

LEYES FUNDAMENTALES DEL EQUILIBRIO:

1ª ley: (Equilibrio eléctrico). La suma de cationes es igual a la de aniones en cada uno de los compartimentos.

2ª ley: El producto de los dos iones (anión y catión) de cualquier sal difusible es igual en los dos compartimentos.

3ª ley: La suma de cationes difusibles es mayor en el compartimiento que contiene el anión coloidal no difusible.

4ª ley: La suma total de iones es mayor en el compartimiento del coloide iónico.

Transporte a través de la Membrana

DIFUSIÓN PASIVA: Paso de una sustancia a través de la membrana biológica en función del gradiente de concentración.

DIFUSIÓN FACILITADA: Implica proteínas de transporte, el soluto se está moviendo hacia abajo del gradiente de concentración.

TRANSPORTE ACTIVO: Movimiento de las moléculas en dirección opuesta a algún gradiente. Siempre hay un aumento de energía libre.

PROPIEDADES DE LA MEMBRANA:

Excitabilidad: Capacidad de responder a todo cambio en el medio.

Potencial de acción: El estímulo que produce una despolarización en la membrana que la vuelve positiva. Es el que abre los canales de sodio y potasio (hace permeable la membrana).

Fenómenos Bioeléctricos

Transmisión sináptica: Proceso esencial de conducción bioeléctrica a lo largo de las neuronas. En estos casos los transportadores se unen a la membrana para funcionar como excitadores, más que como receptores.