Autores

 Joselyn Tatiana Valencia Miño

Gabriela Nathaly García Núñez

 María Daniela Gencon Moreno

Unidad 1

1.      Biofísica como ciencia

2.      El origen de la vida

3.1  Teoría del Big Bang

3.2  Creacionismo

3.      La Ciencia:Método Científico

4.      Estructura de la Materia

4.1  El Electrón

4.2  El Protón

4.3  El Neutrón

4.4  Positrón o Electrón positivo

4.5  Niveles de Organización de la Materia

5.      Clasificación de  los compuestos Químicos

6.      Estados de la materia

6.1  Sólido

6.2  Líquido

6.3  Gaseoso

6.4  Plasma

Biofisica como ciencia

Definición de biofisica:

Es una sub-disciplina de la Biología que estudia los principios físicos subyacentes a todos los procesos de los sistemas vivientes. La biofísica es una ciencia reduccionista porque establece que todos los fenómenos observados en la naturaleza tienen una explicación científica predecible.

Ramas de la biofisica:

1. Biomecánica: Estudia la mecánica del movimiento en los seres vivientes; por ejemplo, la locomoción, el vuelo, la natación, el equilibrio anatómico, la mecánica de los fluidos corporales, la fabricación de prótesis móviles, etc.
2. Bioelectricidad: Estudia los procesos electromagnéticos y electroquímicos que ocurren en los organismos vivientes así como también los efectos de los procesos electromagnéticos abióticos sobre los seres vivientes; por ejemplo, la transmisión de los impulsos neuroeléctricos, el intercambio iónico a través de las biomembranas, la generación biológica de electricidad (anguilas, rayas, etc.), la aplicación de la electrónica en biomedicina, etc.
3.  Bioenergética (termodinámica biológica): Se dedica al estudio de las transformaciones de la energía que ocurren en los sistemas vivientes; por ejemplo, la captura de energía por los biosistemas, la transferencia de energía desde y hacia el entorno del biosistema, el almacenamiento de energía en la célula, etc.
4. Bioacústica: Investiga y aplica la transmisión, captación y emisión de ondas sonoras por los biosistemas.
5. Biofotónica: Estudia las interacciones de los biosistemas con los fotones; por ejemplo, la visión, la fotosíntesis, etc.
6. Radiobiología: Estudia los efectos biológicos de la radiación ionizante y la no ionizante y sus aplicaciones en las técnicas biológicas de campo y de laboratorio.

El origen de la vida

Teoría Big Bang:

El término “Big Bang” se lo utiliza para referirse al momento en el que se inicio la expansión visible del universo. El big bang no es una explosión de materia que se aleja para llenar un Universo vacío, es el espacio-tiempo el que se extiende. Esta teoría puede depender de tres suposiciones:

1.  La universalidad de las leyes de la física en particular de la teoría de la relatividad general.
2. El principio cosmológico
3. El principio de Copérnico

El Big Bang, literalmente gran estallido, constituye el momento en que de la "nada" emerge toda la materia, es decir, el origen del Universo. La materia, hasta ese momento, es un punto de densidad infinita, que en un momento dado "explota" generando la expansión de la materia en todas las direcciones y creando lo que conocemos como nuestro Universo.

Creacionismo:

Doctrina religiosa acerca de la creación del mundo, de la materia viva y la inanimada en virtud de un solo acto creador. Es creacionista la idea bíblica acerca de la creación de todo lo existente por parte de Dios en el transcurso de seis días. La concepción de Carlos de Linneo, Georges Cuvier y Jean Louis Agassiz (1807-73) sobre el origen sobrenatural de todas las especies de animales y plantas constituye una variedad de creacionismo en biología. Los datos de la ciencia moderna demuestran la total inconsistencia del creacionismo (Ley de la conservación de la energía, Darwin, Vida).

Algunas de leyes científicas sobre las que se fundamenta el creacionismo son:

• Termodinámica: En el universo "la cantidad de energía permanece constante y la entropía aumenta con el paso del tiempo." Una consecuencia lógica es que hubo un momento en el pasado en el que la entropía del universo era cero, es decir que toda la energía era útil.
• Biogénesis: "La vida viene de la vida." Y por consiguiente la vida en el universo procede de un ser vivo.
• Leyes de la Herencia: "Las características de un ser vivo son siempre una recombinación de la información genética heredada." Y por tanto las variaciones observadas en los seres vivos son el resultado de la gran cantidad de información genética que ya estaba presente en sus antepasados. No existe aparición espontánea de nueva información genética distinta de la ya existente.

La Ciencia: método científico

Los conocimientos que la humanidad posee actualmente sobre las diversas ciencias de la naturaleza se deben, sobre todo, al trabajo de investigación de los científicos. El procedimiento que éstos emplean en su trabajo es lo que se llamará MÉTODO CIENTÍFICO.       

El método científico consta de las siguientes fases:

1) Observación: La Observación consiste en examinar atentamente los hechos y fenómenos que tienen lugar en la naturaleza y que pueden ser percibidos por los sentidos.

2) Formulación de hipótesis: Después de las observaciones, el científico se plantea el cómo y el porqué de lo que ha ocurrido y formula una hipótesis. Formular una hipótesis consiste en elaborar una explicación provisional de los hechos observados y de sus posibles causas.

3) Experimentación: Una vez formulada la hipótesis, el científico debe comprobar si es cierta. Para ello realizará múltiples experimentos modificando las variables que intervienen en el proceso y comprobará si se cumple su hipótesis. Experimentar consiste en reproducir y observar varias veces el hecho o fenómeno que se quiere estudiar, modificando las circunstancias que se consideren convenientes. 

4) Emisión de conclusiones: El análisis de los datos experimentales permite al científico comprobar si su hipótesis era correcta y dar una explicación científica al hecho o fenómeno observado. La emisión de conclusiones consiste en la interpretación de los hechos observados de acuerdo con los datos experimentales. 

Comentario:
En medicina es muy importante utilizarlo porque nos permite profundizar y perfeccionar el conocimiento adquirido a través del tiempo como consecuencia del propio desarrollo de la ciencia.

Estructura de la materia

Está compuesta de átomos y cada uno va a poseer una determinada estructura.

En el núcleo se encuentran los protones y neutrones

• Los protones poseen carga eléctrica positiva.                 

• Los neutrones no tienen carga.

En la corteza se encuentran los electrones.

• Los electrones orbitan en torno al núcleo y poseen carga eléctrica negativa.

Los aspectos más importantes de la estructura atómica y molecular de la materia son los siguientes:

• Elementos: Es toda sustancia pura que presenta una única composición, no es posible descomponer en otras más simples por métodos químicos habituales.
• Átomos: Son partículas indivisibles que va a constituir la materia. 
• Moléculas: Se lo define como la parte más pequeña de un compuesto que mantiene sus propiedades químicas. 

Electrón, Protón, Neutrón y Positrón

                 Electrón

El electrón es una de las pequeñísimas partículas que componen un átomo (o partículas subatómicas) junto a los protones y a los neutros. Los electrones quedan siempre por fuera del núcleo del átomo compuesto por una combinación de protones y neutrones. Para mostrar cuán pequeño es el electrón, podemos decir que su masa es 1/1836 veces la de del protón. El nombre de electrón proviene de la idea de que, gracias a su energía negativa, los mismos generan electricidad sobre el núcleo del átomo.

Protón 

Un protón es una partícula cargada positivamente que se encuentra dentro del núcleo atómico. El número de protones en el núcleo atómico es el que determina el número atómico de un elemento, como se indica en la tabla periódica de los elementos. 

El protón tiene carga +1 (o, alternativamente, 1,602 x 10-19 culombios), exactamente lo contrario de la carga -1 que contiene el electrón. En masa, sin embargo, no hay competencia - la masa del protón es aproximadamente 1.836 veces mayor que la de un electrón.

Neutrón

Es una partícula subatómica sin carga, lo podemos encontrar en el núcleo atómico. Aunque se dice que el neutrón no tiene carga, en realidad está compuesto por tres partículas denominadas quarks, cuyas cargas sumadas son cero. Por tanto, el neutrón es un barión neutro compuesto por dos quarks de tipo abajo, y un quark de tipo arriba. Se mantienen estables por una interacción nuclear fuerte. 

Positrón o electrón positivo

Es una partícula elemental, antipartícula del electrón, posee la misma cantidad de masa y carga eléctrica sin embargo, esta es positiva. No forma parte de la materia ordinaria, sino de la antimateria, aunque se producen en numerosos procesos radioquímicas como parte de transformaciones nucleares. 

Niveles de organización de la materia

Niveles de organización

Clasificación de los compuestos químicos

Compuesto en química es la unión de uno o más elementos de la tabla periódica. Se dividen en tres grandes ramas que son:

Compuestos binarios; aquellos que tienen dos electrones, en los cuales destacan el ácidos, óxido anhídrido, sal, peróxido, hidruro.

• Óxidos; se le denomina así a los compuestos que se forman al combinarse oxígeno con los elementos. Sabiendo que los elementos se clasifican en metales y no metales, hay tres clases de óxidos metálicos o básicos y oxácidos. 
• Peróxidos; algunos óxidos tienen un átomo mas de oxígeno que los óxidos ordinarios. Para designar a estas sustancias se agrega el prefijo Per. En los peróxidos, el oxígeno funciona con valencia 1. Por lo tanto se forma con un metal y en oxígeno.
• Anhídridos; se forman gracias a la combinación de los no metales con el oxígeno.
• Base; o también llamados hidróxidos se caracterizan por tener en solución acuosa el radical hidroxilo. Por lo tanto los hidróxidos se forman con un metal y un (OH)-1.
• Ácido; son compuestos que se forman con un hidrógeno y un no metal. 
• Sal; son compuestos que se forman gracias a la unión de un metal con un no metal.

Compuestos terciarios; aquellos que tienen tres electrones, en los cuales destacan orto, meta, piro.

Compuestos cuaternarios; tienen cuatro electrones, en esta rama entran los radicales.

Estados de la materia

La materia se nos presenta en tres estados físicos diferentes: sólido, líquido y gaseoso.

Propiedades de los sólidos:

Las partículas que forman un sólido están unidas entre sí por fuerzas muy intensas, motivo por el cual resulta complicado separarlas; por ello los sólidos tienen una forma bien definida. Algunas propiedades de los sólidos se deben a su forma y a la fuerza. Estas propiedades son:

•  La dureza, o dificultad para rayar el cuerpo.
  
• La fragilidad, o tendencia de un sólido a romperse sin deformarse.
• La ductilidad o facilidad que ofrece un sólido a extenderse formando hilos
• La maleabilidad, o capacidad que presenta un sólido para extenderse en forma de láminas.
• La elasticidad, o tendencia de un sólido a recuperar su forma original tras ser sometido a una fuerza.
• La flexibilidad, o facilidad de un sólido a doblarse sin romperse.
• La resistencia, o capacidad de un sólido para soportar pesos sin romperse.

Propiedades de los líquidos:

El estado liquido de la materia no contienen forma propia, sino que adoptan la forma del recipiente que los contiene.

Sus propiedades son la viscosidad y la volatilidad. Decimos que un líquido es viscoso cuando fluye muy lentamente, como la miel o el aceite, que son más viscosos que el agua. Y es volátil cuando se evapora con facilidad.

Propiedades de los gases:

Las partículas que forman los gases están unidas por fuerzas muy débiles. Gracias a esto, los gases carecen de forma y volumen propios, adoptan la forma y tienden a ocupar todo el volumen del recipiente que los contiene.

Plasma:

Se denomina plasma al cuarto estado de agregación de la materia, un estado fluido similar al estado gaseoso pero en el que determinada proporción de sus partículas están cargadas eléctricamente y no

poseen equilibrio electromagnético, por eso son buenos conductores eléctricos y sus partículas responden fuertemente a las interacciones electromagnéticas de largo alcance.

El plasma presenta características propias que no se dan en los sólidos, líquidos o gases, por lo que es considerado otro estado de agregación de la materia. Como el gas, el plasma no tiene una forma definida o un volumen definido, a no ser que esté encerrado en un contenedor; pero a diferencia del gas en el que no existen efectos colectivos importantes, el plasma bajo la influencia de un campo magnético puede formar estructuras como filamentos, rayos y capas dobles.