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FENOMENOS BIOFÍSICOS
Los fenómenos biofísicos moleculares son procesos que se realizan en los seres vivos, los cuales se basan en leyes físicas y físico-químicas dando lugar a la formación de dichos fenómenos. Los fundamentos moleculares de la Biofísica se rigen en las biomoléculas, o macromoléculas, y su funcionamiento en todo aspecto.
Fenómeno: todo cambio o transformación que se realice en la naturaleza, se clasifican en:
Los fenómenos físicos son todos aquellos que no cambian en la estructurainterna de la materia. Los fenómenos químicos son aquellos que cambian la estructura interna de lamateria. Los fenómenos biofísicos moleculares son procesos que se realizan en losseres vivos, los cuales se basan en leyes físicas y físico-químicas dando lugara la formación de dichos fenómenos
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Las fuerzas de cohesión y de repulsión intermolecular influyen en laspropiedades que se encuentran en la materia, tales como: el punto deebullición, de fusión, el calor de vaporización y la tensión superficial.Dentro de una interface, rodeando a una molécula se presentan atraccionesproporcionadas; en cambio en la superficie, dicha molécula se encuentraúnicamente rodeada por moléculas que son atraídas hacia el interior del líquidopor las moléculas que la rodean, al realizar dicho proceso el líquido secomporta como si estuviera rodeado por una membrana invisible
Tensión superficial
La tensión superficial se encuentra dentro de los fenómenos de superficie y esta es la tendencia que posee un líquido para disminuir su extensión hasta llegar a obtener una energía superficial baja lo cual hará que este sea estable. Se le define también como “la fuerza que una superficie ejerce sobre un contorno, perpendicularmente a él, dirigida hacia el seno de la superficie y tangencialmente a ella”. La tensión superficial es responsable de la resistencia que un líquido presenta a la penetración de su superficie, de la tendencia a la forma esférica de las gotas de un
líquido, del ascenso de los líquidos en los tubos capilares y de la flotación de objetos u organismos en la superficie de los líquidos.
Presión Hidrostática
La presión hidrostática es la presión o fuerza que el peso de un fluido en reposo puede llegar a provocar. Se trata de la presión que experimenta un elemento por el solo hecho de estar sumergido en un líquido.
El fluido genera presión sobre el fondo, los laterales del recipiente y sobre la superficie del objeto introducido en él. Dicha presión hidrostática, con el fluido en estado de reposo, provoca una fuerza perpendicular a las paredes del envase o a la superficie del objeto.
El peso ejercido por el líquido sube a medida que se incrementa la profundidad. La presión hidrostática es directamente proporcional al valor de la gravedad, la densidad del líquido y la profundidad a la que se encuentra.
Adhesión
La adhesión es la propiedad de la materia por la cual se unen dos superficies de sustancias iguales o diferentes cuando entran en contacto, y se mantienen juntas por
interacción entre las superficies de distintos cuerpos. En el agua la fuerza de cohesión es elevada por causa de los puentes de hidrógeno que mantienen las moléculas de agua fuertemente unidas, formando una estructura compacta que la convierte en un líquido casi incompresible. Al no poder comprimirse puede funcionar en algunos animales como un esqueleto hidrostático, como ocurre en algunos gusanos perforadores capaces de agujerear la roca mediante la presión generada por sus líquidos internos.
La cohesión se caracteriza así según el estado de las sustancias:
En los sólidos, las fuerzas de cohesión son elevadas y en las tres direcciones espaciales. Cuando aplicamos una fuerza solo permite pequeños desplazamientos de las moléculas entre sí, cuando cesa la fuerza exterior, las fuerzas de cohesión vuelven a colocar las moléculas en su posición inicial. En los líquidos, las fuerzas de cohesión son elevadas en dos direcciones espaciales, y entre planos o capas de fluidos son muy débiles. Por otra parte las fuerzas de adherencia con los sólidos son muy elevadas. Cuando aplicamos una fuerza tangencial al líquido, este rompe sus débiles enlaces entre capas, y las capas de líquido deslizan unas con otras. Cuando cesa la fuerza, las fuerzas de cohesión no son lo suficiente fuertes como para volver a colocar las moléculas en su posición inicial, queda deformado. La capa de fluido que se encuentra justo en contacto con el sólido, se queda pegada a éste, y las capas de fluido que se encuentran unas juntas a las otras deslizan entre sí. En los gases, las fuerzas de cohesión son despreciables, las moléculas se encuentran en constante movimiento. Las fuerzas de adherencia con los sólidos y los líquidos son importantes. Al aplicarse una fuerza de corte, se aumenta la velocidad media de las moléculas. Como estas partículas con más velocidad media (más cantidad de movimiento) se mueven en el espacio, algunas pasan a las capas contiguas aumentando a su vez la velocidad media de esas capas adyacentes, estas a su vez con una cantidad de movimiento más pequeña, algunas de sus partículas pasan a la capa de mayor cantidad de movimiento (afectada por el esfuerzo de corte) frenándola.
Acción Capilar
La acción capilar es el resultado de la adhesión y la tensión superficial. La adhesión del agua a las paredes de un recipiente, originará una fuerza hacia arriba sobre los bordes del líquido y como resultado su ascenso sobre la pared. La tensión superficial, actúa para mantener intacta la superficie del líquido, de modo que en vez de solo moverse los bordes hacia arriba, toda la superficie entera del líquido es arrastrada hacia arriba.
Capilaridad
La capilaridad es una propiedad de los líquidos que depende de su tensión superficial la cual, a su vez, depende de la cohesión del líquido y que le confiere la capacidad de subir o bajar por un tubo capilar. Cuando un líquido sube por un tubo capilar, es debido a que la fuerza intermolecular o cohesión intermolecular entre sus moléculas es menor que la adhesión del líquido con el material del tubo; es decir, es un líquido que moja. El líquido sigue subiendo hasta que la tensión superficial es equilibrada por el peso del líquido que llena el tubo. Éste es el caso del agua, y esta propiedad es la que regula parcialmente su ascenso dentro de las plantas, sin gastar energía para vencer la gravedad.
Sin embargo, cuando la cohesión entre las moléculas de un líquido es más potente que la adhesión al capilar, como el caso del mercurio, la tensión superficial hace que el líquido descienda a un nivel inferior y su superficie es convexa.
Difusión
La difusión (también difusión molecular) es un proceso físico irreversible, en el que partículas materiales se introducen en un medio que inicialmente estaba ausente, aumentando la entropía (Desorden molecular) del sistema conjunto formado por las partículas difundidas o soluto y el medio donde se difunden o disuelven.
Normalmente los procesos de difusión están sujetos a la Ley de Fick. La membrana permeable puede permitir el paso de partículas y disolvente siempre a favor del gradiente de concentración. La difusión, proceso que no requiere aporte energético, es frecuente como forma de intercambio celular. Difusión sustitucional: En este tipo de difusión, el tamaño del átomo que difunde y el de los átomos de la red cristalina es parecido. La difusión se produce aprovechando los defectos de laguna. Difusión intersticial: La difusión intersticial se produce cuando los átomos entrantes son más pequeños que los existentes en la red cristalina. Los átomos (considerados como una esfera maciza), se colocan en los huecos existentes en la red cristalina. La ley que rige la difusión es la Ley de Fick. Otra forma para encontrar la correlación de
está fija en un lugar específico de la superficie, y por ello está libre de trasladarse en la interfase.
Adsorción química : Ocurre cuando el adsorbato forma enlaces fuertes en los centros activos del adsorbente.
Fenómenos Físicos y Químicos en los seres vivos
Fenómenos Físicos: Son transformaciones transitorias, donde las mismas sustancias se encuentran antes y después del fenómeno, es decir, no hay alteración en su estructura molecular. Es fácilmente reversible mediante otro fenómeno físico. Ejemplos: Cuando un clavo de acero se dobla, sigue siendo acero. Luego podemos enderezarlo recobrando su forma original. Si calentamos una bola de hierro se dilata, si la enfriamos hasta su temperatura inicial recupera su volumen original. Condensación del vapor de agua.
Fenómenos Químicos : Las actividades de los seres vivos se realizan con energía química, que se produce a partir de varios procesos distintos, según cada organismo: fotosíntesis, quimiosíntesis, fermentación y respiración.
